7
Điểm bất động trung tâm và các điểm bất động góc của siêu chu trình
HYC-1979Lesson 5: Selection, Species, Will
00:00

Trong điều kiện tổ chức không đổi tổng nồng độ của siêu chu trình được giữ ở giá trị cố định c0, do đó mọi trạng thái khả dĩ đều nằm trên đơn hình nồng độ + … + . Một trạng thái trên đơn hình đó là một điểm bất động khi và chỉ khi điều kiện dừng dxᵢ/dt = 0 đồng thời đúng với mọi thành viên , …, n. Chỉ riêng ràng buộc đơn hình chỉ cho biết những trạng thái nào là khả dĩ — chính việc mọi tốc độ sinh trưởng đều triệt tiêu mới chọn ra các điểm cân bằng trong số đó.

Áp đặt điều kiện này lên một siêu chu trình n thành viên cho ra một tập điểm bất động đơn giản đến bất ngờ. Điểm bất động trung tâm là x̄0 = (c0/n)(1, …, 1)ᵀ, nên mỗi loài trong số n loài đều mang cùng nồng độ c0/n và n phần này cộng lại đúng bằng c0. Vì mọi tọa độ đều bằng nhau, điểm này nằm ở phần trong của đơn hình và có tính đối xứng hoán vị: việc đổi nhãn các loài trong chu trình không làm thay đổi nó. Đây là điểm cân bằng của sự hợp tác toàn phần — không thành viên nào được ưu ái hơn thành viên nào.

Đơn hình nồng độ với n = 3 (x1 + x2 + x3 = c0)loài 1: (c0, 0, 0)loài 2: (0, c0, 0)loài 3: (0, 0, c0)x̄0 = (c0/3, c0/3, c0/3)điểm bất động trung tâm — mọi loài cùng tồn tạiCác góc là những trạng thái dừng thực sự: một loài nắm giữ toàn bộ c0.Các điểm bất động trên đơn hìnhĐiểm bất động trung tâm1 điểm · phần trong của đơn hìnhcác phần bằng nhau, đối xứng hoán vịCác điểm bất động gócn = 3 điểm · các đỉnh của đơn hìnhtrạng thái thuần: một loài nắm giữ c0Cả hai loại đều là trạng thái dừng thực sự;chúng khác nhau về cấu trúc, chứ không phải về sự tồn tại.

Một điểm trung tâm và n điểm góc

  • Điểm bất động trung tâm: x̄0 = (c0/n)(1, …, 1)ᵀ — một điểm cân bằng có nồng độ bằng nhau, đối xứng hoán vị, nằm ở phần trong của đơn hình, nơi mọi thành viên cùng tồn tại.
  • n điểm bất động góc: một điểm cho mỗi thành viên, với loài đó ở nồng độ c0 và mọi loài còn lại đều bằng không. Về nguyên tắc, mỗi loài đều có thể là kẻ sống sót duy nhất.
  • Các góc là những trạng thái thuần: chúng nằm tại các đỉnh của đơn hình, nên chúng mô tả một loài thống trị duy nhất thay vì một quần thể hợp tác, gắn kết.

Ví dụ minh họa:

Với một siêu chu trình ba thành viên, đơn hình nồng độ là một tam giác. Điểm bất động trung tâm là (c0/3, c0/3, c0/3), và ba điểm bất động góc là (c0, 0, 0), (0, c0, 0) và (0, 0, c0). Do đó, tập điểm bất động liên quan đến bước này gồm một điểm cân bằng trung tâm có nồng độ bằng nhau cộng với n điểm cân bằng góc trạng thái thuần — tổng cộng 1 + n điểm, trong ví dụ này là bốn điểm. Lưu ý rằng sự tồn tại của các góc là hiển nhiên từ tính đối xứng của hệ; việc điểm nằm trong có thực sự hút các quỹ đạo hay không còn phụ thuộc vào n và các mode chuẩn của hệ, được phân tích như một bước riêng.

Đọc hình học
Điểm bất động trung tâm là trọng tâm (trung bình cộng) của n đỉnh, đó chính là lý do mọi tọa độ của nó đều bằng c0/n. Một sai sót thường gặp là coi các góc là 'không có điểm cân bằng'; thực tế chúng là những trạng thái dừng thực sự trên biên. Sự tương phản về cấu trúc là phần trong đối với biên và tính đối xứng đối với sự phá vỡ đối xứng — chứ không phải tồn tại đối với không tồn tại.