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title: "活性物质，从游动粒子到移动缺陷"
description: "从持续游动到无吸引聚集，再从液晶取向走向移动缺陷与流动。用八章课程、例题和三个交互实验逐步深入活性物质。"
canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/"
language: "zh-CN"
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  en: "https://sandboxphysics.com/stories/active-matter/"
last_modified: "2026-10-28"
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[活性物质 · 边学边做实验](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/)

从一个粒子，走向集体流动

# 活性物质，从游动粒子到移动缺陷

一粒微尘自己游起来，竟会在没有吸引力时聚成一团；一片细棒排列起来，缺陷又能带着流体一起走。先看一小段运动，再一步步找出背后的机制。

Sandbox Physics · 2026-10-28

粒子分支 · 第一至四章

## 运动怎样造出拥挤

跟上一粒游动粒子，算出它能散多远，再让拥挤拖慢它。密度失稳计算给出第一个定量预测。

[从一条轨迹开始 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/persistent-random-walks/)

取向分支 · 第五至八章

## 缺陷怎样带动流体

从不分头尾的细棒开始，数出半整数缺陷，算出活性流动，再试局部取向图案，最后走进论文的图。

[从半圈开始 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/headless-order-and-defects/)

## 八章课程，配着例题与实验读

1. [01 L1 会游泳的粒子记得自己朝哪儿走 一个微小粒子能自己往前游，会有什么不同？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/persistent-random-walks/)
2. [02 L2 慢慢转弯和突然掉头能散得一样快吗 连续转弯和突然换方向，什么时候给出相同的扩散？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/swimming-and-tumbling/)
3. [03 L2 没有吸引力，粒子也会越聚越多 谁也不拉谁，游动粒子为什么还能聚成一团？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/crowding-without-attraction/)
4. [04 L3 算出一条密度波纹会长大还是消失 游动速度要随密度降得多陡，均匀分布才会失稳？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/density-instability/)
5. [05 L2 绕缺陷一圈，为什么方向只转了半圈 绕回原点后，取向只转了半圈，怎么还能接得上？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/headless-order-and-defects/)
6. [06 L3 从一幅取向图算出周围的流动 一片弯曲排列的细棒，怎样推动周围流体？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/stress-drives-flow/)
7. [07 L3 让细棒偏爱一个方向，能把缺陷引开吗 在局部规定细棒偏爱的朝向，能改变缺陷和流动吗？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/anchoring-and-confinement/)
8. [08 L4 用一条谱线和一段轨迹读活性湍流 一条空间谱和一段示踪轨迹，各能告诉我们什么？ 阅读与动手 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/active-matter/reading-active-turbulence/)

## 把实验开在章节旁边

粒子模型和连续向列模型分别定义。比较图景与读数时，沿着各自导出的记录查看。

[观察游动粒子聚集 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/active-particle-clustering/) [从取向场找半整数缺陷 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/nematic-defect-microscope/) [同时追踪缺陷与流体 ↗](https://sandboxphysics.com/zh/labs/active-nematic-flow/)