Macroscopic Manifestation of Microscopic Entropy Production: Space-Dependent Intermittence
我们研究的空间扩散过程所产生的间歇性的速度波动。我们注意到，折射率降低了熵产生率，同时增强了扩散强度。本文研究了一个空间相关双折射的情形，证明了它会导致偏离均匀分布。这种宏观效应可以用来衡量轨迹熵的相对值。
2000-11-29 cond-mat.stat-mech
Macroscopic traffic models from microscopic car-following models
我们提出了一种方法来获得宏观流体动力学模型从微观跟车模型通过粗粒化过程。该方法首先证明了最佳的速度模型。导出的宏观模型由守恒方程和动量方程组成，后者包含弛豫项、预测项和扩散项。所得的宏观模型的性能进行了比较，通过数值模拟的最佳速度模型，并发现合理的协议，虽然有偏差的定量水平。推导也被扩展到一般的跟驰模型。
2001-09-27 cond-mat.stat-mech
From Microscopic to Macroscopic Traffic Models
本文提出了一个系统的推导高速公路交通流的宏观方程的Enskog类动力学方法。所得到的流体动力学交通方程的空间密度，平均速度，和车辆的速度方差进行比较的方程，这可以从一个微观力模型的个别车辆运动。模型的仿真结果与经验交通数据进行了对比。
1998-06-14 cond-mat.stat-mech
From Time-symmetric Microscopic Dynamics to Time-asymmetric Macroscopic Behavior: An Overview
在{ \it单个宏观}系统中观察到热力学第二定律所体现的时间不对称行为。它可以被理解为自然产生于时间对称的微观定律，当考虑到a）微观尺度和宏观尺度之间的巨大差异，b）早期宇宙的低熵状态，以及c）我们所观察到的是来自这样一个初始状态的系统的行为-而不是所有可能的系统。基于这些成分对第二定律起源的解释可以追溯到麦克斯韦、汤姆森，特别是玻尔兹曼。常见的替代解释，例如那些基于概率分布（系综）的遍历或混合特性的解释，已经存在于只有几个自由度的混沌动力系统中，或者基于不可能有一个真正的孤立系的解释，要么是不必要的，误导的或误导的。然而，宏观演化的特定特征，如扩散方程，确实依赖于孤立宏观系统轨迹的动力学不稳定性（确定性混沌）。这些经典概念在量子世界的延伸在许多方面都是相当直接的。然而，它也带来了一些新的问题。这些问题将得到讨论，但不会得到解决。
2007-09-05 cond-mat.stat-mech
Externally driven macroscopic systems: Dynamics versus Thermodynamics
在外部驱动系统的介观动力学建模中收集的经验表明，没有可能发挥平衡或非平衡热力学势作用的势，但它们的热动力学模型通常被发现提供了很好的描述，很好的理解，并与实验观察结果一致的预测。这一明显的矛盾是解释注意到，在一个给定的介观水平的描述的动态和类似的mathics-like调查没有直接关系。它们的关系是间接的。它们都在更微观的描述层次上代表了动态建模的两个方面。热力学分析是在研究更微观的动力学如何还原为介观动力学（还原动力学）的过程中产生的，而介观动力学分析是在研究还原的结果（还原动力学）的过程中产生的。
2016-09-14 cond-mat.stat-mech
Microscopic and hydrodynamic correlation in 1d hard rod gas
International Centre for Theoretical Sciences, TIFR（国际理论科学中心，印度泰戈尔研究院）
通过精确微观计算和弹道宏观涨落理论，研究一维硬杆气体的质量密度关联，建立微观-宏观对应并验证流体动力学理论假设。
2026-06-07 cond-mat.stat-mech
Macroscopic Fluctuation Theory versus large-deviation-induced GENERIC
本文综述并比较了宏观涨落理论中梯度流与哈密顿动力学组合结构与GENERIC框架的异同，并通过多个示例模型展示比较结果。
2024-02-06 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Second law of thermodynamics for macroscopic mechanics coupled to thermodynamic degrees of freedom
仅基于经典的哈密顿动力学，我们证明了最大功原理中的宏观动力学自由度本质上耦合到微观自由度的系统。与最近的不可逆功和自由能之间的恒等式不同，例如在Jarzynski关系中，宏观动力学不受外部作用的控制，而是经历微观自由度的反作用。我们的定理涵盖了宏观物体、热力学机器和分子马达之间的碰撞等物理情况。
2005-11-17 cond-mat.stat-mech
Macroscopic Fokker-Planck equation from microscopic Glauber dynamics for the Nagle-Kardar model
Istituto Nazionale di Ottica (INO), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（意大利国家光学研究所，意大利国家研究委员会）；Department of Mathematics, Royal Military Academy（皇家军事学院数学系）；Istituto dei Sistemi Complessi (ISC), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（复杂系统研究所，意大利国家研究委员会）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部）；SISSA（的里雅斯特高级研究学院）
从一维最近邻Ising模型加平均场相互作用的微观Glauber动力学出发，完整推导了描述宏观变量（磁化和缺陷密度）时间演化的Fokker-Planck方程，证明了模型属于具有扩散动力学和非守恒序参量的普适类（模型A），并验证了平均首通时间服从指数Arrhenius定律。
2026-06-25 cond-mat.stat-mech
Macroscopic glassy relaxations and microscopic motions in a Frustrated Lattice Gas
研究了与自旋玻璃严格相关的阻挫格子气的微观和宏观动力学性质，发现它违反了Stokes-Einstein定律。分析了玻璃形成体系的玻璃化行为，并与实验结果进行了关联。
1997-06-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Linking Microscopic Reversibility to Macroscopic Irreversibility, Emphasizing the Role of Deterministic Thermostats and Simple Examples, At and Away From Equilibrium
分子动力学和统计力学使基于粒子的热力学和流体力学的理解成为可能，包括时间可逆的原子力学和纳入宏观流体和固体力学的时间不可逆的热力学耗散之间的迷人的洛夏矛盾。
2012-06-24 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Spin models as microfoundation of macroscopic financial market models
宏观价格演变模型通常用于投资策略。有第一个有前途的成就，在定义微观代理基于模型为同一目的。微观模型比纯现象学的宏观模型能更深入地理解市场机制，从而有机会为市场监管提供更好的模型。我们在一个案例研究中验证了这种策略，从一个与伊辛模型密切相关的微观自旋市场模型推导出一个宏观朗之万方程。微观和宏观的相互作用可以更好地理解微观模型，以及，并可以指导基于代理的市场模型的构建作为宏观价格模型的基础。
2011-03-28 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-fin.PR
Systems with two symmetric absorbing states: relating the microscopic dynamics with the macroscopic behavior
我们提出了一种研究具有两个对称吸收态的自旋模型的一般方法。从正方形晶格上的微观动力学出发，我们导出了磁化场随时间演化的朗之万方程，成功地解释了广泛的非线性选民模型和具有中间态的系统的粗化特性。我们发现，宏观行为只依赖于自旋翻转概率的一阶导数。此外，平均场项的分析揭示了在这些系统中通常观察到的三种类型的过渡-广义选民，伊辛和定向渗流。自旋动力学的蒙特卡罗模拟定性地与理论预测一致。
2008-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Microscopic Origin of Regeneration Noise in Relaxation Oscillator and its Macroscopic Circuit Manifestation
本文扩充了现有的宏观电路噪声模型的相位噪声的弛豫振荡器显示噪声的微观来源，并解释了温度依赖性。噪声是由振荡器中的器件（晶体管）电容器上的过剩载流子伴随的能量波动引起的。这种涨落的物理来源是载流子的噪声，微观上，载流子分布在能级上（费米-狄拉克）。此外，该能量可以被解释为电路方式，使得其相对于电路状态变量的梯度对应于电流和电压的时间演化，即振荡器动态。三种方法：基于势能（宏观），自由能（微观），朗之万方程的基础上，被用来开发的噪声模型。在77 K-300 K温度范围内，对0.13 μ mCMOS工艺的振荡器进行了温度测量，并与模型结果进行了比较。趋势相当一致，其中高于交叉温度，相位噪声是温度的单调递增函数，而低于交叉温度，相位噪声保持相对恒定，并提供了基于Langevin方程的解释，扩展到量子区域。
2018-08-14 cond-mat.stat-mech physics.app-ph
From microscopic dynamics to macroscopic irreversibility
本文证明了N体孤立系的熵不可能减少，且只要系统具有平衡态，熵产生是非负的。我们将熵定义为n粒子约化密度算子（n=0，...，N）推广了冯诺依曼细粒度熵公式。此外，作为我们的分析的结果，我们发现的平衡n粒子约化密度运营商，进入熵的定义，以及在一个不可逆的过程中耗散的能量的表达。
2006-10-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Microscopic biophysical model of self-organization in tissue due to feedback between cell- and macroscopic-scale forces
我们开发了一个微观生物物理模型的自组织和重塑的人工组织，这是共同驱动的细胞和细胞外基质（ECM）之间的微观主动力，和宏观力量，在组织内发展，发现与实验密切一致。微观主动力由细胞和它们存在于其中的ECM之间的$μ$ m尺度相互作用刺激，并且当大量细胞一起作用时，这些力驱动宏观尺度自组织和反馈回路中的组织重塑，并且受到宏观尺度自组织和反馈回路中的组织重塑的影响。为了理解这个循环，需要：（1）构建微观生物物理模型，可以模拟组织中发现的大量细胞的这些过程;（2）根据实验数据验证和校准这些模型;（3）理解细胞和细胞外基质之间的主动反馈，以及它与宏观自组织和组织重塑的关系。我们的微观生物物理模型由代表ECM的收缩网络组成，其通过偶极力与大量细胞相互作用，以描述组织的宏观自组织和重塑。我们使用模拟退火来解决模型，发现与人工神经组织的实验密切一致。我们讨论了模型参数的标定。我们的结论是微观细胞-ECM偶极相互作用和组织尺度力之间的反馈，是驱动宏观自组织和重塑组织的关键因素。讨论了生物物理模型在人工组织模拟和合理设计中的应用。
2020-11-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
On the theory of electric dc-conductivity : linear and non-linear microscopic evolution and macroscopic behaviour
我们考虑带电粒子在静态基底势和均匀宏观电场（也可能存在磁场）作用下的薛定谔时间演化。我们调查的微观速度和由此产生的宏观电流。我们表明，在一般的微观速度是非线性的电场。一种非线性来自于高度非线性的绝热演化和（或）来自于所谓的中间态中的部分绝热演化的混合物，另一种非线性来自于绝热态之间的非二次跃迁速率。所得到的宏观直流电流在场中可以是线性的，也可以不是线性的。可以区分三种情况：（a）微观非线性可以忽略不计。这是假设的情况下，在线性响应理论（久保形式主义，.）。我们给出的论点，使它似是而非，往往这样的假设确实是有道理的，特别是目前的平行领域。(b)微观非线性导致宏观非线性。一个例子是在量子霍尔效应的击穿中通过增加电场而开始耗散。(c)宏观电流是线性的，尽管微观非线性构成了宏观电流的重要组成部分，不容忽视。我们表明，霍尔电流的量子化霍尔坪属于这种情况。这说明宏观线性不一定来自微观线性。在第二种和第三种情况下，线性响应理论是不够的。我们还阐明了与线性响应理论有关的其他一些问题。
2004-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Macroscopic and Microscopic Thermal Equilibrium
研究孤立量子系统中热平衡的性质和接近方法。一个孤立的宏观量子系统在纯态或混合态下，如果所有宏观观测量都相当精确地假定为热力学的值，那么它就被认为处于热平衡。对于这样的系统（或状态），我们说它处于宏观热平衡（MATE）。比MATE更强的要求是，即使是微观的可观测量（即，指的是小的子系统）具有与从微正则系综或等价的正则系综获得的概率分布一致的概率分布。对于这样的系统，我们说它处于微观热平衡（MITE）。MITE和MATE之间的区别对于具有多体局域化（MBL）的系统特别相关，对于MBL，能量本征函数不能在MITE中，而它们中的大部分（但不是全部）必须在MATE中。然而，如果我们考虑能量本征函数的叠加（即，典型的波函数$ψ$），那么对于一般的宏观系统，包括那些具有MBL的系统，大多数$ψ$都在MATE和MITE中。我们在这里探索MATE和MITE的性质，并比较这两个概念，从而详细阐述[Goldstein et al.，Phys.Rev.Lett. 115：100402（2015）]。
2017-01-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonlinear macroscopic transport equations in many-body systems from microscopic exclusion processes
在非理想环境中描述颗粒在宏观或介观水平上的输运在从生物学中的细胞间和细胞内输运到多孔介质中的扩散的领域中构成了基本的理论挑战。然而，通常来自多体相互作用或反映复杂和限制环境的约束的性质在微观水平上得到更好的理解和建模。在本文中，我们研究微观排斥过程和平均场方程之间的微妙联系，由此产生的连续极限。本文导出了一个适用于描述外场作用下非均匀介质中输运的广义非线性对流扩散方程。此外，从最近引入的排斥过程涉及的代理与非零尺寸的灵感，我们介绍了一个修改后的扩散方程，适合于描述传输在非理想流体的$d$维硬球。我们考虑应用我们的方程的扩散问题的吸收球在一个非理想的自拥挤的流体和重力沉降的问题。我们表明，我们的形式主义允许一个恢复已知的结果。此外，我们引入了点样和扩展拥挤的概念，指定不同的路线，从微观排斥过程获得宏观输运方程。
2013-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Matching microscopic and macroscopic responses in glasses
我们首先在Janus和Janus II计算机上再现了一个里程碑式的实验，该实验通过降低塞曼效应引起的自由能垒来测量自旋玻璃相干长度。其次，我们确定的标度行为，允许定量分析的一个新的实验报告在同伴信[S。Guchhait和R. Orbach，Phys. Rev. Lett. 118，157203（2017）]。通过对微观关联函数的分析，得到了与宏观响应函数相一致的相干长度。此外，最近在玻璃形成液体中测量的非线性结晶度，按相同微观长度的幂缩放。
2017-04-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Microscopic laws vs. Macroscopic laws: Perspectives from kinetic theory and hydrodynamics
还原论是一种流行的科学观点，根据这种观点，所有的物理现象都可以从物理学的基本定律来理解。Anderson [Science，177，393（1972）]、Laughlin和Pines [PNAS，97，28（2000）]和其他人反对这种观点，并主张宇宙和定律的等级结构。在本文中，我们提出后一种观点，表明一些复杂的流动特性，使用流体动力学方程（宏观法律）是非常困难的，如果不是不可能的，在微观框架-动力学理论来描述。这些性质包括Kolmogorov的湍流理论、湍流耗散和扩散以及动压。我们还提供了其他几个分层描述的例子。
2019-04-25 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Boltzmann's Entropy and Large Deviation Lyapunov Functionals for Closed and Open Macroscopic Systems
我给一个简短的概述，解决了明显的问题，协调时间对称的微观动力学与时间不对称方程描述的宏观变量的演变。然后，我展示了如何大偏差函数的微观系统的定态可以被用作一个李雅普诺夫函数的宏观演化方程。
2011-12-07 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Macroscopic material properties from quasi-static, microscopic simulations of a two-dimensional shear-cell
在颗粒物质领域的一个基本问题是，如何从“微观”量（如颗粒组件中的接触力）获得宏观张量（如应力和应变）。不同的平均策略进行了介绍，测试，并用于获得体积分数，配位数和织物性能。我们重新推导出的应力张量的非平凡的关系，允许一个简单的计算的平均应力从离散元模拟和评论的适用性。此外，我们推导出“弹性”（可逆）平均位移梯度，基于最佳拟合假设。最后，使用张量的不同组合来计算一些材料性质。体积模量，即弹性体的刚度，是织物张量的迹线的线性函数，其本身与密度和配位数成比例。组构、应力和应变张量是{ \em not}共线的，因此需要比经典弹性理论更精细的分析。
2000-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Microscopic and Macroscopic Rayleigh-Benard Flows : Continuum and Particle Simulations, Turbulence, Fluctuations, Time Reversibility, and Lyapunov Instability
我们讨论的不可逆性，非局部性，和波动，以及Lyapunov和流体动力学不稳定性特征原子，光滑粒子，和有限差分解决方案的二维瑞利-贝纳德问题。为了加快数值分析，我们控制的瑞利数的时间依赖性，以便包括许多不同的流动形态在一个单一的模拟。这些计算算法的相对简单的性质和丰富的结果，他们可以产生这样的研究和他们的解释特别适合研究生水平的研究。
2012-05-21 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
On the Conversion of Work into Heat: Microscopic Models and Macroscopic Equations
本文研究钉扎谐振链在随机速度翻转与周期力作用下的功热转换，推导出流体动力学极限下温度分布的热方程，并扩展到高维、非钉扎及非谐情形。
2023-05-16 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
From Microscopic Heterogeneity to Macroscopic Complexity in the Contrarian Voter Model
对一个简单的具有逆向行为的意见模型进行了分析处理。重点是模型的静态动力学，特别是在静态行为的相互作用拓扑结构的不均匀性的影响。我们从模型的微观层次马尔可夫链描述开始。马尔可夫链聚合，然后使用推导出一个完整的图，以及中观层次的描述两个社区图组成的两个（弱）耦合的子社区的宏链。在这两种情况下，使用马尔可夫链工具可以详细了解模型行为。然而，更重要的是，这种设置提供了一个分析方案，以研究均匀混合情况和模型之间的差异稍微复杂的拓扑结构。我们发现，记忆效应是在宏观层面上引入的，当我们聚集在代理属性不敏感的微观细节和量化这些影响使用的概念，从信息论。以这种方式，该方法有利于微观过程之间的关系的分析和他们的集合到宏观层面的描述，并告知有关系统的复杂性所引入的异构的相互作用关系。
2015-10-15 cond-mat.stat-mech cs.IT math.IT
Microscopic Origins of Macroscopic Behavior
本文主要基于我在2021年3月美国物理学会会议（虚拟）上的演讲，当时我获得了美国物理学会和美国物理学会颁发的Dannie Heineman数学物理奖。我非常感谢许多同事的成果，导致这个奖项。如果要一一列举，将占用本文的全部篇幅。（到目前为止，我已经有200多位合作者），因此，我只提几位：迈克尔·艾泽曼、伯纳德·德里达、雪莱·戈尔茨坦、埃利奥特·利布、奥利弗·彭罗斯、埃里科·普雷苏蒂、吉恩·斯佩尔和赫伯特·斯波恩。我感谢我所有的合作者，名单上和名单上的。我也想在这里感谢AFOSR和NSF的长期支持。
2021-05-07 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
