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临界点处的拓扑能隙:标度指数 d+η、普适性与适用范围

统计力学 2026-04-03 v1 机器学习

摘要

拓扑能隙 Δ=TPH1realTPH1shuf\Delta = TP_{H_1}^{real} - TP_{H_1}^{shuf} ——多数自旋 alpha 复形相对于密度匹配零模型的超额 H1H_1 总持续度——编码了自旋模型中的临界关联。我们建立了有限尺寸标度:Δ(L,T)=ALd+ηG(Lt/Tc)\Delta(L,T) = A L^{d+\eta} G_-(L|t/T_c|),其中 G(x)(1+x/x0)(1+β/ν)G_-(x) \sim (1+x/x_0)^{-(1+\beta/\nu)}。对于二维伊辛模型,α=2.249±0.038\alpha = 2.249 \pm 0.038,与 d+η=9/4d+\eta = 9/40.03σ0.03\sigma 范围内一致;GG_- 指数 γ=1.089±0.077\gamma = 1.089 \pm 0.0771+β/ν=9/81+\beta/\nu = 9/8 一致(ΔR2<105\Delta R^2 < 10^{-5})。对于二维 Potts q=3q=3LL 最大为 1024,α=2.272±0.024\alpha = 2.272 \pm 0.024(与 d+η=2.267d+\eta = 2.267 偏差 0.2σ0.2\sigma),包含两项标度修正(R2=0.9999R^2 = 0.9999)。GG_- 指数 γ=1.114\gamma = 1.114(68% 置信区间 [1.053,1.173][1.053, 1.173])与 1+β/ν=17/151+\beta/\nu = 17/15 一致。适用范围边界:该定律对二维 Potts q=4q=4 不成立(α=2.347±0.017\alpha = 2.347 \pm 0.017,与 d+η=5/2d+\eta = 5/2 偏差 9.3σ9.3\sigma),其中对数修正阻止收敛;对原始三维伊辛模型也不成立(与 d+ηd+\eta 偏差 4σ4\sigma),但密度归一化 Δ/M1/2\Delta/|M|^{1/2} 恢复了 α=3.06±0.04\alpha = 3.06 \pm 0.040.6σ0.6\sigma)。该框架对一阶相变、BKT 相变和渗流不成立。判据:当标度修正为代数型(ω>0\omega > 0)时 α=d+η\alpha = d+\eta 成立,但当对数型(ω0\omega \to 0)时不成立。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.01484,
  title  = {The topological gap at criticality: scaling exponent d + {\eta}, universality, and scope},
  author = {Matthew Loftus},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.01484},
  year   = {2026}
}

备注

7 pages, 4 figures, 4 tables