相变动力学理论

The critical phenomena and phase trasition are frequently occurent events in nature. The phase transition is the physical state change as a system parameter at the critical points. Phase transition problems have become center subjects in nonlinear sciences. Recently, the author coorperated with Professor Shouhong Wang developed a set of dynamic transiton theory for nonlinear disspative systems, by which we can treat and solve a lot of phase transition problems coming from equilibrium phase transition in statistic physics, fluid dynamics, atmospheric and oceanic circulation dynamics, chemistry, biology and ecology.. In this project, our objective is to establish a dynamic theory for the phase transition occuring universally in nonlinear sciences. The center task is: 1)set a transition classification theory; 2)develop a global transition structure theory; 3)find new models for the physics,chemistry,biology,atmospheric and oceanic dynamics; 4)applying the new theories and methods to get some physical conclusions, pridicts and explainations for some unknown phenomena.

临界现象与相变是自然中存在的普遍现象。所谓相变就是指当系统的一个参数在临界值附近变化时，物理状态发生跃迁和突变的行为。这些问题的研究成为非线性科学的中心课题。该项目申请者与美国印第安纳大学汪守宏教授合作近年来系统的发展了一套非线性耗散系统的动态跃迁理论。该理论的基本特点就是它从自然现象中抽象而来，因而它能有效的应用到自然科学中广泛存在的相变问题。本项目的主要目标就是应用这个理论体系对统计物理中的平衡相变，量子相变，以及流体动力学，大气海洋环流动力学，Belousov-Zhabotinsky化学反应及生物生态学中非平衡相变问题建立动力学理论。其中心内容就是1)建立一个动力学分类（共三类）及其判别理论；2)建立相变的全局跃迁结构理论；3)对一些缺乏模型的相变问题建立合适的动力学方程；4)应用该动力学理论在非线性科学的相变领域取得新的物理结论、预言，现象解释和机理。

本项目主要研究临界相变问题。采用的方法是由项目承担者与美国印第安纳大学汪守宏教授合作所创立的非线性烟花方程的动态跃迁理论。应用该理论在流体力学、大气海洋物理、统计物理的平衡相变，化学与生物动力学某领域发展出一套系统的相变动力学理论。主要涉及课题为：. 1) 流体动力学的Rayleigh-Benard对流的动态相变，. 2) Taylor漩涡的生成机制，. 3) 大气厄尔尼诺的震荡问题，. 4) 海洋全球热盐大环流，. 5) PVT系统Andrews临界现象，. 6) 铁磁体的相变，. 7) 二元系统相分离，. 8) 超导体的动态相变问题，. 9) 液态 和 的超流现象，. 10) 化学Belousov-Zhabotinsky反应动力学，. 11) 生物的Chemotaxis现象。. 本项目所获得的成果是:应用我们建立的动态跃迁数学新理论，对上述课题给出与前人完全不同的结果和理论。在2013年11月与汪守宏教授合作，关于上述课题的成果总结成一部专著由Springer出版社出版，书名为： . ●T.Ma and S. Wang: Phase Transition Dynamics(相变动力学)，Springer, 2014(版权)，New York..这部专著共550余页，共收到8份不同审稿意见。这部著作的出版意味着相变动力学作为一门新学科被建立。. 此外，我们在各种学术期刊上于2013-2016期间共发表15篇论文，在科学出版社出版两部专著：. ●马天：从数学观点看物理世界——基本粒子与统一场理论，科学出版社，2014.（418页）. ●Tian Ma and Shouhong Wang: Mathematical Principles of Theoretic Physics, 科学出版社，2015.（524页）