相互作用定律的齐普夫普遍性:用于逆幂律缩放的统计力学框架
统计力学
2025-12-16 v1
摘要
逆幂律相互作用形式(如平方反比定律)广泛出现于各种物理、社会和空间系统中。虽然传统上从特定的微观机制推导而来,但这些定律的普遍性暗示了更普遍的组织原则。本文提出了一种统计力学框架,在其中此类相互作用定律作为涉及强异质微观贡献的聚集过程的宏观不动点而涌现。我们考虑个体相互作用源表现出与齐普夫-帕累托统计一致的重尾异质性、且聚集过程无固有长度尺度的系统。在异质性、乘性、尺度不变性和粗粒化稳定性的最小假设下,我们证明由此产生的宏观相互作用场必须采用无标度的幂律形式。相关的指数并非先验设定,而是从有效维度、对称性和聚集结构中涌现。在该框架下,平方反比定律被解释为对应于有效三维空间中各向同性聚集的稳定统计不动点,而偏离该区域则自然源于各向异性、约束几何或非平凡的有效维度。这一视角为物理学、空间经济学和人类地理学中观察到的相互作用定律提供了统一的解释,无需调用领域特定的微观机制。该框架将逆幂律相互作用重新定义为齐普夫聚集的稳健涌现特征,而非特定物理力的独特结果,从而为它们在跨学科中的反复出现提供了一个共同的统计解释。
引用
@article{arxiv.2512.13241,
title = {Zipfian universality of interaction laws: A statistical-mechanics framework for inverse power scaling},
author = {Jerome Baray},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.13241},
year = {2025}
}