报告题目：结构无序复杂体系的介尺度机制：颗粒物质的非线性响应与非平衡相变

报告人：潘登，中国科学院理论物理研究所

报告时间：2025年12月5日10:00-12:00

报告地点：致知楼五楼3515沙龙室

报告摘要：

无序复杂系统往往具有多层级结构，其动力学也呈现多尺度特性，跨尺度建模是复杂系统研究面临的共同难题。多层级系统的复杂性不仅体现在微观自由度众多，还在于丰富的集体涌现行为，以及不同尺度性质的强耦合。介尺度机制是连接个体特征与整体现象之间的桥梁，是理解与预测宏观涌现行为的关键。复杂系统的结构、动力学以及集体涌现行为是系统在复杂约束下多时空尺度竞争的体现，契合统计物理的研究范畴。颗粒物质是无序复杂系统的典型代表，由于颗粒尺寸超过布朗热运动的作用极限，以及颗粒间相互作用的耗散特性，颗粒物质是典型的无热体系。颗粒体系往往处于失稳边界，其在外界小扰动下也会产生非线性、非局域响应；因此颗粒体系可以在日常能量以及时间尺度上经历不同的态。我们应用统计物理方法，从非平衡相变角度，结合理论与数值计算方法，深入分析了颗粒固体的一种非线性力学响应——剪切硬化行为，揭示多种非线性力学响应之间的对偶关系；推进了对非平衡相变——阻塞转变物理本质的理解；总结提出了研究不同体系（包括胶体、颗粒物质、硬球模型等）剪切阻塞转变及相关流变学现象的理论框架。我们的研究不仅对非平衡统计物理研究具有重要意义，也对其他涉及多层级结构、跨尺度建模等问题的研究，比如颗粒材料体系、仿生材料设计、生物物理研究具有一定的借鉴意义。

参考文献：

1. Pan, D., Wang, Y., Yoshino, H., Zhang, J. & Jin, Y., Phys. Rep. 1038, 1–18 (2023).

2. Pan, D., Ji, T., Matteo Baggioli, Li, L. & Jin, Y., Sci. Adv. 8, eabm8028 (2022).

3. Deng, Y., Pan, D. & Jin, Y., Nat. Commun. 15, 7072 (2024).

4. Pan, D., Meng, F. & Jin, Y., PNAS Nexus 2, pgad047 (2023).

5. Babu, V., Pan, D., Jin, Y., Chakraborty, B. & Sastry, S., Soft Matter 17, 3121–3127 (2021).

报告人简介：

潘登，中国科学院理论物理研究所助理研究员，研究课题包括无序复杂体系理论与模拟、非平衡态统计物理问题等。主要关注阻塞相变，非晶固体的弹性、塑性与屈服等问题。近五年主持青年科学基金一项，承担国家重大专项子任务一项，参与国家自然科学基金重点、国际（地区）合作与交流项目等。相关研究成果发表在Physics Reports，Science Advances，Nature Communications，PNAS Nexus，Soft Matter等期刊上。