กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

การปรับขนาดแบบไดนามิก

ปรากฏการณ์ทางกายภาพ/โมเดลสุ่ม

การปรับขนาดแบบไดนามิก (บางครั้งเรียกว่าการปรับขนาด Family–Vicsek ) เป็นการทดสอบแบบลิตมัสที่แสดงให้เห็นว่าระบบวิวัฒนาการแสดงความคล้ายคลึงกันในตัวเอง หรือ ไม่ โดยทั่วไปแล้ว

การปรับขนาดแบบไดนามิก

การปรับขนาดแบบไดนามิก (บางครั้งเรียกว่าการปรับขนาด Family–Vicsek [ 1 ] [ 2 ] ) เป็นการทดสอบแบบลิตมัสที่แสดงให้เห็นว่าระบบวิวัฒนาการแสดงความคล้ายคลึงกันในตัวเอง หรือ ไม่ โดยทั่วไปแล้ว ฟังก์ชันจะกล่าวได้ว่าแสดงการปรับขนาดแบบไดนามิกหากเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

เอฟ(x,ที)~ทีθφ(xทีz).{\displaystyle f(x,t)\sim t^{\theta }\varphi \left({\frac {x}{t^{z}}}\right).}

เลขชี้กำลังตรงนี้θ{\displaystyle \theta }ถูกกำหนดโดยข้อกำหนดด้านมิติ[เอฟ]=[ทีθ]{\displaystyle [f]=[t^{\theta }]}ค่าตัวเลขของเอฟ/ทีθ{\displaystyle f/t^{\theta }}ควรคงสภาพเดิมแม้ว่าหน่วยวัดจะเปลี่ยนไปก็ตามที{\displaystyle t}มีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากปัจจัยบางอย่างตั้งแต่φ{\displaystyle \varphi }เป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ

ระบบเหล่านี้จำนวนมากวิวัฒนาการในลักษณะที่คล้ายคลึงกันในตัวเอง ในแง่ที่ว่าข้อมูลที่ได้จากภาพรวม ณ เวลาใดเวลาหนึ่งจะคล้ายคลึงกับข้อมูลที่ได้จากภาพรวม ณ เวลาใดๆ ก่อนหน้าหรือหลังจากนั้น กล่าวคือ ระบบจะคล้ายคลึงกับตัวมันเองในเวลาต่างๆ การทดสอบความคล้ายคลึงกันในตัวเองดังกล่าวทำได้โดยการปรับขนาดแบบไดนามิก

ประวัติศาสตร์

คำว่า "การปรับขนาดแบบไดนามิก" ซึ่งเป็นหนึ่งในแนวคิดสำคัญในการอธิบายพลวัตของปรากฏการณ์วิกฤตดูเหมือนจะมีที่มาจากบทความสำคัญของPierre HohenbergและBertrand Halperin (1977) โดยพวกเขาเสนอว่า "[...] ความไวต่อเวกเตอร์คลื่นและความถี่ของเฟอร์โรแมกเนตใกล้จุดคิวรีอาจแสดงได้เป็นฟังก์ชันที่ไม่ขึ้นอยู่กับ|ทีทีซี|{\displaystyle |T-T_{C}|}โดยมีเงื่อนไขว่ามาตราส่วนความยาวและความถี่ รวมถึงการทำให้เป็นแม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก จะต้องถูกปรับขนาดใหม่ด้วยกำลังที่เหมาะสมของ|ทีทีซี|{\displaystyle |T-T_{C}|}[ 3 ]

ต่อมาTamás VicsekและFereydoon Familyได้เสนอแนวคิดเรื่องการปรับขนาดแบบไดนามิกในบริบทของการรวมกลุ่มแบบจำกัดการแพร่กระจาย ( DLA ) ของกลุ่มในสองมิติ[ 2 ]รูปแบบข้อเสนอของพวกเขาสำหรับการปรับขนาดแบบไดนามิกมีดังนี้:

เอฟ(x,ที)~ทีxτφ(xทีz),{\displaystyle f(x,t)\sim t^{-w}x^{-\tau }\varphi \left({\frac {x}{t^{z}}}\right),}

โดยที่เลขชี้กำลังเป็นไปตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

=(2τ)z.{\displaystyle w=(2-\tau )z.}

ทดสอบ

ในระบบดังกล่าว เราสามารถกำหนด ตัวแปรสุ่มที่ขึ้นอยู่กับเวลาได้x{\displaystyle x}เราสนใจที่จะคำนวณการแจกแจงความน่าจะเป็นของx{\displaystyle x}ในช่วงเวลาต่างๆ เช่นเอฟ(x,ที){\displaystyle f(x,t)}ค่าตัวเลขของเอฟ{\displaystyle f}และค่าทั่วไปหรือค่าเฉลี่ยของx{\displaystyle x}โดยทั่วไปแล้วค่าต่างๆ จะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา คำถามคือ แล้วค่าตัวแปรไร้มิติที่สอดคล้องกันจะเป็นอย่างไร? ถ้าค่าตัวเลขของปริมาณที่มีมิติเปลี่ยนแปลงไป แต่ปริมาณไร้มิติที่สอดคล้องกันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เราก็สามารถกล่าวได้ว่าภาพรวมของระบบในช่วงเวลาต่างๆ นั้นมีความคล้ายคลึงกัน เมื่อเป็นเช่นนี้ เราจะกล่าวว่าระบบนั้นมีความคล้ายคลึงในตัวเอง (self-similar)

วิธีหนึ่งในการตรวจสอบการปรับขนาดแบบไดนามิกคือการพล็อตตัวแปรไร้มิติเอฟ/ทีθ{\displaystyle f/t^{\theta }}เป็นฟังก์ชันของx/ทีz{\displaystyle x/t^{z}}จากข้อมูลที่ดึงมาในช่วงเวลาต่างๆ กัน จากนั้นหากพล็อตทั้งหมดของเอฟ{\displaystyle f}เทียบกับx{\displaystyle x}หากข้อมูลที่ได้มาในช่วงเวลาต่างๆ ยุบรวมกันเป็นเส้นโค้งสากลเส้นเดียว ก็จะกล่าวได้ว่าระบบในช่วงเวลาต่างๆ นั้นคล้ายคลึงกัน และเป็นไปตามการปรับขนาดแบบไดนามิก แนวคิดของการยุบรวมข้อมูลนั้นมีรากฐานมาจากทฤษฎีบทBuckingham Pi [ 4 ]โดยพื้นฐานแล้ว ระบบดังกล่าวสามารถเรียกได้ว่ามีความคล้ายคลึงกันในเชิงเวลา เนื่องจากระบบเดียวกันนั้นมีความคล้ายคลึงกันในช่วงเวลาต่างๆ

ตัวอย่าง

ปรากฏการณ์หลายอย่างที่นักฟิสิกส์ศึกษานั้นไม่ได้คงที่ แต่มีการเปลี่ยนแปลงตามความน่าจะเป็นไปตามเวลา (เช่นกระบวนการสุ่ม ) จักรวาลเองก็อาจเป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดอย่างหนึ่ง มันขยายตัวมาเรื่อยๆ นับตั้งแต่บิ๊กแบงในทำนองเดียวกัน การเติบโตของเครือข่ายต่างๆเช่นอินเทอร์เน็ตก็เป็นระบบที่เติบโตอย่างต่อเนื่องเช่นกัน อีกตัวอย่างหนึ่งคือการเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์[ 5 ]ซึ่งการเสื่อมสภาพไม่ได้เกิดขึ้นในพริบตา แต่เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาที่ค่อนข้างยาวนาน การแพร่กระจายของไวรัสทางชีวภาพและไวรัสคอมพิวเตอร์ก็ไม่ได้เกิดขึ้นในชั่วข้ามคืนเช่นกัน

ยังมีระบบอื่นๆ อีกมากมายที่ดูเหมือนจะแตกต่างกัน แต่กลับพบว่ามีการปรับขนาดแบบไดนามิก ตัวอย่างเช่น:

  • จลนพลศาสตร์ของการรวมกลุ่มที่อธิบายโดย สมการการจับตัวเป็นก้อน ของ Smoluchowski [ 6 ] [ 7 ]
  • แบบจำลองการเติบโตภายใน กลุ่มความเป็นสากลของ Kardar–Parisi–Zhang (KPZ) พบว่าความกว้างของพื้นผิว(แอล,ที){\displaystyle W(L,t)}แสดงให้เห็นถึงการปรับขนาดแบบไดนามิก[ 8 ] [ 9 ]
  • ความน่าจะเป็นส่วนขอบของกระบวนการปัวซงเศษส่วนแสดงให้เห็นถึงการปรับขนาดแบบไดนามิก[ 10 ]
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Dynamic_scaling&oldid=1315228894 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การปรับขนาดแบบไดนามิก

การปรับขนาดแบบไดนามิก (บางครั้งเรียกว่าการปรับขนาด Family–Vicsek ) เป็นการทดสอบแบบลิตมัสที่แสดงให้เห็นว่าระบบวิวัฒนาการแสดงความคล้ายคลึงกันในตัวเอง หรือ ไม่ โดยทั่วไปแล้ว

ประวัติศาสตร์

คำว่า "การปรับขนาดแบบไดนามิก" ซึ่งเป็นหนึ่งในแนวคิดสำคัญในการอธิบายพลวัตของ ปรากฏการณ์วิกฤต ดูเหมือนจะมีที่มาจากบทความสำคัญของ Pierre Hohenberg และ Bertrand Halperin (1977) โดยพวกเขาเสนอว่า "[...

ทดสอบ

ในระบบดังกล่าว เราสามารถกำหนด ตัวแปรสุ่ม ที่ขึ้นอยู่กับเวลาได้ x {\displaystyle x} เราสนใจที่จะคำนวณการแจกแจงความน่าจะเป็นของ x {\displaystyle x} ในช่วงเวลาต่างๆ เช่น เอฟ ( x , ที ) {\displaystyle f(x,t)} ค่าตัวเลขของ เอฟ {\displaystyle f}...

ตัวอย่าง

ปรากฏการณ์หลายอย่างที่นักฟิสิกส์ศึกษานั้นไม่ได้คงที่ แต่มีการเปลี่ยนแปลงตามความน่าจะเป็นไปตามเวลา (เช่น กระบวนการสุ่ม ) จักรวาลเองก็อาจเป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดอย่างหนึ่ง มันขยายตัวมาเรื่อยๆ นับตั้งแต่ บิ๊กแบง ในทำนองเดียวกัน การเติบโตของ เครือข่ายต่างๆ เช่น...