The Kolmogorov–Sinai (KS) entropy in turbulent diffusion of magnetic field lines is analyzed on the basis of a numerical simulation model and theoretical investigations. In the parameter range of strongly anisotropic magnetic turbulence the KS entropy is shown to deviate considerably from the earlier predicted scaling relations (1992 Rev. Mod. Phys.64 961). In particular, a slowing down logarithmic behavior versus the so-called Kubo number R ≫ 1 (R = (δB/B0) (ξ∥/ξ⊥), where δB/B0 is the ratio of the rms magnetic fluctuation field to the magnetic field strength, and ξ⊥ and ξ∥ are the correlation lengths in respective dimensions) is found instead of a power-law dependence. These discrepancies are explained from general principles of Hamiltonian dynamics. We discuss the implication of Hamiltonian properties in governing the paradigmatic 'percolation' transport, characterized by R → ∞, associating it with the concept of pseudochaos (random non-chaotic dynamics with zero Lyapunov exponents). Applications of this study pertain to both fusion and astrophysical plasma and by mathematical analogy to problems outside the plasma physics.
磁場の乱流拡散におけるコルモゴロフ–シナイ（KS）エントロピーを、数値シミュレーションモデルと理論的考察に基づいて解析する。強く異方的な磁気乱流のパラメータ領域において、KSエントロピーは、先行研究で予測されたスケーリング則（Rev. Mod. Phys. 64, 961（1992年））から大きく逸脱することが示される。特に、いわゆるクボ数R ≫ 1（R = (δB/B0) (ξ∥/ξ⊥)、ここでδB/B0は磁場強度に対する磁気ゆらぎのrms比、ξ⊥およびξ∥はそれぞれの方向における相関長である）において、べき乗則ではなく対数的な減速挙動が見られる。これらの不一致は、ハミルトン力学の一般原理から説明される。我々は、R → ∞によって特徴づけられる典型的な「パーコレーション」輸送を支配するハミルトン的性質の含意について考察し、それをゼロ・リアプノフ指数を有するランダム非カオス力学である「擬カオス」の概念と関連付ける。本研究の応用は、核融合プラズマと天体物理プラズマの両方に関わり、また数学的類推により、プラズマ物理学の枠を超えた問題にも及ぶ。