相变动力学理论

临界现象与相变是自然中普遍存在的现象。所谓相变就是指当一个系统的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，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，现象解释及机理。

该项目负责人与美国印第安纳大学汪守宏教授合作,近年来系统地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，因而能有效的应用到自然科学中广泛存在的相变问题。本项目主要研究了大气与海洋物理的厄尔尼诺现象，海洋热盐大环流行为，热带大气环流的相变与动力学稳定性，PVT系统的动力学模型以及该系统的相变，Belousov-Zhabotinsky化学反应。本项目三年中共出版专著4部，发表SCI论文19篇，其主要研究成果如下。(1)关于厄尔尼诺建立了亚稳态振荡理论，从理论上解决了该现象发生的机制(见[10],专著[A1])。(2)首次证明PVT系统的Andrews临界行为属于三阶相变(见[8]和专著[A1])。(3)关于海洋环流动力学方面，建立了完整的热盐大环流动力学理论(见[3][5])和专著[A1])。(4)关于Belousov-Zhabotinsky化学反应发展出完整的相变动力学理论(见[9]和[11]以及专著[A1])。该项目负责人与汪守宏教授的专著"Phase Transition Dynamics"标志了关于相变动力学这一新学科的创立。