具有能量子库的活性布朗粒子的动力学研究

邱 星，杨紫贝，夏诗琪，王海燕

(北京师范大学 物理学系，北京 100875)

布朗运动自发现以来被很多科学家深入研究，布朗运动的理论在物理、化学甚至经济领域得到了广泛的应用[1-3]．但生物体中的主动运动，比如分子马达在轨道上的定向运动，细胞的迁移和微生物的定向运动等，这些运动主体可以吸收能量，使系统远离热平衡状态[4-6]，基于热涨落的布朗运动理论(本文称之为被动布朗运动理论)很难解释这些现象．因此，为了揭示生物体中主动输运的物理机制，研究人员提出具有能量子库的活性布朗粒子模型[7-12]．研究表明，具有能量子库的活性布朗粒子模型不但可以解释生物体内定向运动的物理机制，而且可以加深人们对非平衡统计物理的理解.

活性布朗粒子模型最初由德国洪堡大学Werner Ebeling团队提出[10,11]，其重要特性就是摩擦系数是粒子速度的非线性函数，发现活性布朗粒子从环境中吸收能量，储存于能量子库，并能够将能量转化为定向运动．Yu. M. Romanovsky等进一步研究了内部振子与能量子库耦合的活性布朗马达模型，并将该模型应用于转动马达的研究中[8]．A. Fiasconaro等研究了非对称棘轮势中的活性布朗粒子在泊松噪声驱动下运动的定向性和能量转化效率对随机能量关联时间的依赖关系[9]． 浙江大学邓茂林[13-15]等学者从理论上研究了活性布朗粒子的动力学，得到在抛物型势能和高斯白噪声驱动下的稳态解析解，发现在四维相空间上，系统处于远离……