Fluktuationen bezeichnen in der Werkstoffphysik spontane, zeitlich und räumlich veränderliche Abweichungen von Mittelwerten thermodynamischer Größen oder Ordnungsparameter. Sie resultieren aus der endlichen Teilchenzahl und der stochastischen Natur mikroskopischer Prozesse. In Kontinumsmodellen werden Fluktuationen häufig durch statistische Terme in Transportgleichungen oder effektive Rauschgrößen beschrieben.

Thermische Fluktuationen entstehen aus der Kopplung eines Systems an ein Wärmebad bei endlicher Temperatur. Sie manifestieren sich etwa in Dichte‑, Energie‑ oder Spannungsfluktuationen und bestimmen Phänomene wie Brownsche Bewegung, Oberflächenrauigkeit oder Domänengrößen in Mehrphasen‑Systemen. Über Fluktuations‑Dissipations‑Theoreme sind sie direkt mit dissipativen Materialparametern (z. B. Viskosität, elektrische Leitfähigkeit) verknüpft und somit experimentell zugänglich.

Magnetische Fluktuationen bezeichnen zeitliche und räumliche Variationen der lokalen Magnetisierung. Sie sind besonders relevant in der Nähe magnetischer Phasenübergänge, in niedrigdimensionalen Systemen und in frustrierten oder stark korrelierten Elektronensystemen. Solche Fluktuationen beeinflussen makroskopische Eigenschaften wie Koerzitivfeld, magnetische Relaxation und magnonische Transportphänomene.

Nahe kritischer Punkte werden Fluktuationen langreichweitig korreliert und dominieren das Materialverhalten, was zur Gültigkeit universeller Skalengesetze führt. In nanoskaligen Strukturen und dünnen Schichten gewinnen Fluktuationen generell an Bedeutung, da charakteristische Energieskalen mit k_BT vergleichbar werden. Für die Modellierung moderner Funktionswerkstoffe sind daher stochastische und statistische Beschreibungen von Fluktuationen ein integraler Bestandteil.