Lagrangian dynamics in inhomogeneous and thermal environments, An application of the Onsager-Machlup theory I
我们直接从Fokker-Planck方程导出Onsager-Machlup拉格朗日量，并表明摩擦和耗散是运动方程的自然属性。我们开发了一种方法来计算局部方差$σ_{2}\,b(q)^{2}$，并确定此功能作为亥姆霍兹因子。在这两种意义上，函数$b(q)$描述了环境的属性。为了应用，我们研究了通过气压介质的自由降落，并通过介质中的孤子脉冲模拟了风的吹。我们对待谐振子沉浸在一个热浴，发现直观以及反直观的摩擦现象。通过允许温度随时间变化，冷却和加热的动态过程变得自洽可用。我们发现系统与环境之间存在一种动态平衡状态。最后，我们证明了动力学平衡与绝热热力学过程有关。在特殊情况下，动力学平衡可以引起实相变。
2020-12-12 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.class-ph
Non-equilibrium Onsager-Machlup theory
本研究提出分段平稳的非平稳非线性随机动力学模型，将平衡Onsager-Machlup理论拓展至非平衡领域，应用于液体过程推导NE-SCGLE理论方程，为玻璃与凝胶转变问题提供基于热力学第二定律的解释。
2023-10-31 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Multiscale enhanced path sampling based on the Onsager-Machlup action: Application to a model polymer
我们提出了一种新的路径采样方法的基础上的Onsager-Machlup（OM）的行动，通过推广的多尺度增强采样（MSES）技术提出的Moritsugu和同事（J.化学物理133，224105（2010））。这种方法的基本思想是，我们想要研究的系统（例如，分子力学描述的一些分子系统）被耦合到一个粗粒度（CG）系统，该系统可以比原始系统移动得更快，计算效率更高。我们模拟这个组合系统（原始+ CG系统）使用（欠阻尼）Langevin动力学不同的热浴耦合到两个系统。当耦合足够强时，原系统在CG系统的引导下，能够更有效地对位形和路径空间进行采样。然而，我们需要通过使用哈密顿副本交换来校正由耦合引起的偏差，其中我们制备了具有不同耦合强度的多个路径副本。其结果是，一个无偏的路径合奏的原始系统中可以找到最弱的耦合路径合奏。这种策略很容易实现，因为如果我们正确定义路径的“哈密顿量”，则由OM作用计算的路径的权重在形式上与玻尔兹曼权重相同。我们将这种方法应用于一个具有Asakura-Oosawa相互作用的模型聚合物，并与传统的过渡路径采样方法的结果进行了比较。
2013-04-27 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Work distribution function for a Brownian particle driven by a nonconservative force
我们推导出了一个均匀拖动的布朗粒子受到旋转力矩的简谐力所作的功的分布函数。根据Onsager和Machlup的泛函积分方法，我们得到了在时间$t$的特定位置找到布朗粒子的转移概率，因为它在较早的时间从特定的位置开始了旅程。广义Onsager-Machlup拉格朗日量的正向和时间反演形式之间的差异被确定为介质熵产生率，这进一步帮助我们发展我们模型的随机热力学形式主义。由谐波陷阱所做的工作的概率分布进行评估的平衡初始条件。虽然这种分布具有高斯形式，但发现这种分布不满足传统的工作波动定理。
2015-06-02 cond-mat.stat-mech
Second-order fluctuation theory and time autocorrelation function for currents
利用空间非对称系统朗之万动力学的最新进展，我们常规地推广了Onsager-Machlup的二阶时间涨落理论。在这种形式下，它变得适用于波动变量，包括平衡和非平衡稳态的流体动力学流。从所得到的随机方程的解，我们推导出一般波动量的时间自相关函数的解析表达式。这个理论结果，然后测试在研究中的剪切流的分子动力学模拟。提出的时间自相关函数的形式产生了一个很好的适合我们的计算数据的平衡和非平衡稳态。与一阶Onsager-Machlup理论的类似结果不同，我们的表达式正确地描述了短时相关。它的效用证明在应用程序中的绿色Kubo公式的传输系数。奇怪的是，归一化的时间自相关函数的剪切流，这只取决于波动动力学的确定性的一部分，出现独立的外部剪切力的线性非平衡状态。
2016-10-14 cond-mat.stat-mech
Neural optimization of the most probable paths of 3D active Brownian particles
Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学温州研究院）；Zhejiang University（浙江大学）；Xiangshan Hospital of Wenzhou Medical University（温州医科大学象山县医院）；Xiamen University（厦门大学）；Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Research Institute for Mathematical Sciences, Kyoto University（京都大学数理科学研究科研究所）；Department of Mathematics, Kyoto University（京都大学数学系）
提出变分神经网络框架，通过直接最小化Onsager-Machlup积分确定三维活性布朗粒子的最可能路径，揭示了路径从平面I形和U形到三维螺旋形的几何转变，并展示了边界条件的影响。
2026-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Generalized Entropy approach to far-from-equilibrium statistical mechanics
基于广义熵的概念，提出了一种研究远离平衡态统计力学的新方法，广义熵是Onsager-Machlup泛函的微观推广。在可以选择一组慢（绝热）变量的情况下，我们的形式给出了宏观演化律的一般形式（广义朗之万方程），并推广了涨落耗散定理。它也提供了一个简单的理解最近发现的波动定理
2000-05-11 cond-mat.stat-mech
The Langevin equation for systems with a preferred spatial direction
本文将空间对称系统的布朗运动理论和Onsager-Machlup涨落理论推广到平衡态和非平衡稳态系统，使系统在外力作用下具有优先空间方向.为了做到这一点，我们扩展了朗之万方程，包括一个偏置，这是由外力和改变系统的波动的高斯结构。通过求解这个扩展方程，我们证明了这些系统中的波动的统计特性可以从物理观测值，如温度和流体动力学梯度预测。
2016-05-09 cond-mat.stat-mech
Dynamical fluctuations for semi-Markov processes
我们发展了一个关于非平衡半马尔可夫过程的Onsager-Machlup型理论。我们的主要结果是一个确切的大时间渐近的占领时间和电流的联合概率系统中，建立一些通用的大偏差结构。我们详细讨论了非平衡驱动和非指数等待时间分布如何影响占用电流统计。马尔可夫条件的违反反映在波动中出现了一种新的非局部性。给出了环上驱动随机游动的一些例子的显式解。
2009-07-16 cond-mat.stat-mech
Fluctuation theorem for the renormalized entropy change in the strongly nonlinear nonequilibrium regime
推广了最近的一项工作[T. Taniguchi和E. G. D. Cohen，J. Stat. Phys.126，1（2006）]，考虑了宏观热力学量的非线性弛豫过程。结果表明，在非线性非平衡态下，如果适当地重整化以局部平衡态为特征的熵的变化，则涨落定理成立。在线性近平衡情形下恢复了常熵变的涨落定理。这一结果表明，在强非线性非平衡状态下，信息论熵的香农形式可能会被修改。
2008-03-11 cond-mat.stat-mech
On Connections between the Quantum and Hydrodynamical Pictures of Matter
我们提出了一个通用的，独立于模型的，量子统计处理水库驱动的宏观系统的量子和流体动力学图片之间的连接。这种治疗是集中在局部守恒流体动力学观测的大尺度特性，旨在形成量子微动力学和经典宏观连续介质力学之间的桥梁，而不是后者从前者的推导。治疗的基础上的关键假设是假设的混乱和局部平衡的流体动力学波动周围的非平衡稳态，连同扩展Onsager的回归假设，这些国家。在此基础上，我们建立了Onsager互易关系和Onsager-Machlup涨落理论对非平衡稳态的正则推广，并证明了在这些态中流体动力学涨落的空间关联一般是长程的.
2007-10-05 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Pinned Brownian Bridges in the Continuous-Time Limit
目前对钉扎布朗桥的理解是基于Onsager-Machlup（OM）泛函。OM泛函的连续时间极限可以用Fokker-Planck方程来表示，也可以用Radon-Nikodym导数，借助于Girsanov定理和Ito引理来表示。由此产生的表达式，在这里称为伊藤-Girsanov（IG）措施，已被用来作为基础的算法设计，以创建过渡路径，路径的集合被限制在一个自由能盆地开始，并在另一个结束。在这里，我们探讨了潜在的形式主义，并表明IG措施起源于一个表达式，只有条件收敛。因此，没有一个健全的数学基础，IG措施产生非物理的结果时，用于计算机算法，旨在阐明化学过渡。
2017-08-04 cond-mat.stat-mech
Optimal power extraction from active particles with hidden states
针对仅能观测空间轨迹、无法获知瞬时自推进力的单个活性粒子，研究人员基于Onsager-Machlup路径积分提出贝叶斯反馈控制方案，实现最优功率提取，其推导的理论界限可作为实际活性物质引擎的性能基准。
2023-11-07 cond-mat.stat-mech
Work and heat distributions for a Brownian particle subjected to an oscillatory drive
利用Onsager-Machlup泛函积分方法，我们得到了布朗粒子在受约束简谐势和振荡驱动力作用下的功分布函数和耗散热分布.在长的时间限制中，功分布函数的宽度最初随着驱动力的频率而增加，并且最终对于角频率的大值饱和到固定值。利用功分布部分的结果，我们接下来获得平衡初始条件下的耗散热分布。使用最速下降法，我们得到了一个高斯分布的小波动在大的时间限制。在一定时间内，得到了分布函数的数值解.它表明，热分布，在一般情况下，不满足瞬态波动定理。
2014-08-15 cond-mat.stat-mech
On and beyond entropy production: the case of Markov jump processes
为什么熵的导数几乎以其自身的性质来表征一个接近平衡的系统的状态，而在远离平衡的地方又会发生什么呢？我们解释的马尔可夫跳跃过程的框架内，为什么波动理论可以根据涉及熵产生的考虑，单独扰动时周围的细致平衡条件。变分原理，如最小熵产生原理，就是这样理解的。然而，远离平衡，动力学波动揭示了一个结构，其中时间对称部门至关重要地进入。密度和电流的涨落耦合在一起，动力学活动的时间对称概念成为熵产生的对应物和平等参与者。结果总结在一个扩展的Onsager-Machlup拉格朗日，预计在其二次近似是相当普遍的非平衡系统的宏观行为可以写在主方程自主描述的密度和电流的时间依赖性的小波动。
2007-09-27 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium steady state thermodynamics and fluctuations for stochastic systems
我们利用对系统所做的功和从系统中移走的热量来维持系统处于非平衡稳态，从而对这样的系统及其涨落进行类似于图解的描述。基于广义Onsager-Machlup理论的非平衡稳态，我们指出两个模糊的，不存在于平衡态，在定义这样的工作和热量：一个是由于非唯一性的时间反演程序和另一个由于多种可能性，以分离成工作和能量差的热在非平衡稳态。因此，对于这样的系统，功和热满足热力学第一和第二热力学定律以及它们的涨落定理的多个版本。唯一的定律和关系似乎只有在具体定义的系统中才能得到，用物理参数来选择相关的物理量。这在许多系统上得到了说明，包括电场中的布朗粒子、驱动扭转摆、电路和由温度差驱动的能量传递。
2007-08-24 cond-mat.stat-mech
Most probable path of an active Brownian particle
本研究利用Onsager–Machlup积分与变分原理推导二维平面上活性布朗粒子两态间最概然路径的极值条件，通过单摆类比分析解的非唯一性与全局最优路径，发现随跃迁时间增加路径呈I形到U形再到ℓ形的转变，并经Langevin模拟验证，为活性物质稀有事件路径评估提供方法。
2022-09-29 cond-mat.stat-mech
Rare Events, Extremely Rare Events and Fluctuations in a Thermodynamic System
在本文中，我们跟随Onsager和Machlup（OM）的脚步，并考虑通过保守力移动的粒子与周围环境处于热平衡时探索的扩散路径。而不是考虑扩散（布朗动力学），我们使用大都会算法推导出OM样功能。通过Metropolis算法的镜头，我们能够阐明使用非零时间增量时所产生的误差。特别感兴趣的是与典型的热能相比，横穿能量势垒（但不太大）的过渡路径。这些跃迁的概率很小，但还没有小到被认为违反热力学的程度。因此，我们把注意力转向“双端”问题，其中OM泛函可以被解释为“热力学”作用，并用于对在预定点开始和结束的路径进行采样。我们发现，采样的连续时间限制的OM功能，即，Ito-Girsanov形式，由于极限的奇异性引起的热力学不一致性而产生非物理路径。这些非物理效应是由于颗粒位置和在限制过程中引入的随机波动噪声之间的相关性。这种相关性是伊藤-吉尔萨诺夫泛函形式的直接结果，并非源自数值不准确，而是违反了塞弗特积分涨落定理所体现的热力学。
2015-04-02 cond-mat.stat-mech
Gravity Analog Model of Non-equilibrium Thermodynamics
本文将Onsager和Machlup以及Hashitlung的非平衡态热力学重新表述为一个重力模拟模型，其中热力学变量、动力学系数和广义力分别形成热力学变量空间中的坐标场、度量张量场和矢量场。模型的相关对称性是一般坐标变换。然后，熵产生分为三类，当一个封闭的路径描述为一个热力学循环。一种是时间反转奇数，它是由通过闭合路径的磁通量线的数量决定的，其中磁通量是以磁通为源。有两种时间反演偶类，其中之一是由于路径周围的空间曲率，引力瞬子作为源，它占主导地位的快速操作的周期。最后一类是通常的一类，即使对于准平衡操作也是如此。可以扩展模型以包括非线性响应。在引入新术语时，重要的是使用温度和弛豫时间这两个参数的维数计数。导出了由非平衡态热力学引起的有效作用量。这是控制动力学系数和热力学力的动态的作用的候选者。一个例子是在范德瓦尔斯型溶剂中的化学振荡反应。波动耗散定理检查`一拉Onsager，并从量子力学的重力模拟热力学模型的推导勾勒，基于一个类比的共振问题。
2019-06-02 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
Optimal probing scale for current fluctuations in a Brownian gyrator
本文研究布朗陀螺仪中电流涨落的最优探测尺度，通过四极剪切探针将响应与代价分离，得到闭式最优半径，并由系统较快时钟决定，经模拟验证。
2026-09-22 cond-mat.stat-mech
A First and Second Law for Nonequilibrium Thermodynamics: Maximum Entropy Derivation of the Fluctuation-Dissipation Theorem and Entropy Production Functionals
非平衡系统的理论是从最大熵方法中推导出来的，这种方法在精神上类似于吉布斯给出的平衡理论。要求汉密尔顿的原则，固定的行动，以满足平均在一个轨迹，我们增加了限制的转移概率分布，导致Onsager-Machlup形式的路径概率。来自能量和动量守恒定律的附加约束然后将热交换和外部驱动力引入系统中，拉格朗日乘子与外部系统的温度和压力相关。其结果是一个完全依赖于时间的，非本地的描述非平衡合奏。然后，对能量交换和中央系统的信息熵的变化的详细计算提供了对熵产生的描述，该熵产生不依赖于稳态的规定或存在，也不依赖于中央系统的可测量变量的任何定义。这些结果连接到文献显示的路径重新加权的方法，创建任意波动定理，并通过提供一个简单的推导Jarzynski关系参考的稳态。此外，我们确定的路径自由能和熵（口径）泛函产生的第一定律的非平衡热力学相关的驱动力的变化，在路径平均值的变化。类似于吉布斯关系，路径平均值的变化产生波动耗散定理。热力学熵产生也可以用口径泛函来表示，从而简单地证明了克劳修斯陈述的微观形式。我们发现，最大熵路线提供了一个明确的推导路径自由能泛函，路径积分，朗之万，布朗，和福克-普朗克声明的非平衡过程。
2011-05-27 cond-mat.stat-mech
