Critical Behaviour of Irreversible Reaction Systems
本文对某些不可逆反应系统的临界行为作了介绍性的评述。在过去的几十年里，这些系统的研究引起了极大的关注，一方面，由于其丰富而复杂的基础物理学，另一方面，它们与多相催化，腐蚀和涂层，微电子器件的开发，综述了近年来对不可逆相变（IPT's）的研究进展提供了在过去十年中该领域的理论发展的调查，以及相关的数值模拟的详细讨论。Langevin制定的二阶IPT的治疗进行了讨论。不同的蒙特卡罗方法也详细介绍和有限尺寸标度分析的二阶IPT的描述。特别注意的是专门用于描述的最新进展，在研究中观察到的一级IPT的一氧化碳的催化氧化和一氧化氮的还原，使用格子气反应模型。只有简短的评论给出了其他反应，如氢的氧化，氨合成等，也讨论了相关的实验和测量与数值结果进行了比较。此外，有前途的领域，进一步研究和开放的问题也得到了解决。
2007-06-04 cond-mat.stat-mech
Irreversible simulated tempering
通过在模拟回火温度反演的更新方案中引入对细致平衡条件的破坏，提出了一种扩展的系综Monte Carlo算法。我们的方法，不可逆模拟回火，是建立在框架的斜细致平衡条件。以二维正方晶格上的铁磁伊辛模型为例，数值研究了温度反演和磁化强度自相关函数的动力学行为.研究发现，逆温度的弛豫动力学性质的变化从扩散弹道违反细致平衡条件。因此，磁化的自相关时间比满足细致平衡条件的常规算法小几倍。
2016-01-26 cond-mat.stat-mech
Field-theoretic technique for irreversible reaction processes
本文研究了无规平流场存在下的单粒子湮灭反应A+A->0。为了确定系统可能的红外行为，所有稳定的不动点被提出到双回路近似的双重$(ε,Δ)$展开与相应的稳定区域。本文的主要结果是计算了所有的重整化常数和衰变指数到二阶精度，以及标度函数平均粒子数到一阶精度。随机源和汇的反应动力学的主方程描述的影响进行了研究的框架内的场论模型，获得了相应的主方程的“第二量子化”的一个香格里拉Doi。它已被证明，随机源和汇的渐近行为的模型和两个普遍性类的描述有显着的影响已被确定的标度分析。结果进行了比较与Langevin方程描述相同的过程。
2012-12-05 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.chem-ph
Boltzmann-Equation Based Derivation of Balance Laws in Irreversible Thermodynamics
本文提出了一种新的方法来构造描述各种不可逆现象的宏观平衡方程和本构方程。它基于非平衡态热力学的一般原理，包括四个基本步骤：选择合适的状态变量，选择严格凹熵函数，适当分离熵通量和产生率，并确定耗散矩阵。我们的方法利用EIT和GENERIC形式主义，并显示出直接对应Levermore的时刻封闭层次的玻尔兹曼方程。这一结果可以把从非平衡态热力学的一般原理出发的各种宏观建模方法置于基于玻尔兹曼方程的坚实微观基础之上。
2014-11-26 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Efficient Irreversible Monte Carlo samplers
本文提出了两种适用于一般离散状态系统的不可逆Markov链Monte Carlo算法，一种是基于离散状态的随机扫描Gibbs抽样算法，另一种是基于其改进的Metropolized-Gibbs抽样算法。我们提出的算法结合了倾斜的细致平衡条件的提升框架，并构造满足平衡条件的不可逆马尔可夫链。我们已经将我们的算法应用于一维四态Potts模型。磁化强度和能量密度的积分自相关时间表明从$z \approx 1$到$z \approx 1/2$的动态标度指数的降低。此外，我们推广了一个不可逆的Metropolis-Hastings算法，带有偏斜的细致平衡，最初由Turitsyn等人（2011）为平均场伊辛模型引入，现在可以很容易地应用于一般的经典自旋系统;应用于1D 4态Potts模型表明在高温下混合时间的平方根减少。
2020-05-06 cond-mat.stat-mech
Reversible diffusion-influenced reactions of an isolated pair on two dimensional surfaces
我们研究了二维孤立对的可逆扩散影响反应。为此，我们采用卷积关系，允许导出的可逆反应的生存概率直接在不可逆反应的生存概率。此外，我们利用平均反应时间近似写的不可逆的生存概率在限制空间作为一个单一的指数。这样，我们得到了三种不同的二维扩散空间的可逆生存概率在时域中的精确和近似表达式：无限和限制平面以及球面。我们得到的结果应证明在细胞生物学中的膜结合可逆扩散影响的反应的背景下是有用的。
2013-07-20 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph q-bio.QM
Order and disorder in irreversible decay processes
动力学无序激发了唯象质量作用速率方程中的波动速率系数。在这些速率方程中，反应级数是控制速率对物种数依赖性的固定指数。在这里，我们澄清这些概念之间的关系（无序）为了在不可逆的衰变，$n\,A\to B$，$n=1,2,3,\ldots$，通过扩展的速率系数波动的理论措施。测量值$\mathcal{J}_n-\mathcal{L}_n^2\geq 0$是$\mathcal{J}_n$与$\mathcal{L}_n^2$之间不等式的大小，$\mathcal{J}_n$是速率系数乘以感兴趣的时间间隔的时间积分平方，$\mathcal{L}_n^2$是时间积分速率系数的平方。将不等式应用于非指数松弛的经验模型，我们证明了它量化了速率系数与常数的累积偏差，从而量化了动力学紊乱的程度。等式是传统动力学满足的界限，其中单个速率常数就足够了。对于这些模型，我们展示了如何增加反应顺序可以增加或减少动力学无序，以及如何，在任何一种情况下，不等式$\mathcal{J}_n-\mathcal{L}_n^2\geq 0$可以表示推断的能力，在动态无序动力学的反应顺序。
2015-02-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Irreversible Reactions and Diffusive Escape: Stationary Properties
我们研究了三个基本的扩散控制反应过程--湮灭、聚结和聚集。我们研究的演变开始与最自然的不均匀的初始配置，其中半线是均匀填充的粒子，而互补的半线是空的。我们表明，渗透到最初空的半线的粒子的总数是有限的，并有一个固定的分布。我们确定平均密度的演变，从中我们得出初始空半行中粒子的平均总数N;例如，对于湮灭，\langle N \rangle = 3/16+1/（4π）。对于聚结过程，我们设计了一个程序，原则上允许计算P（N），在最初的空半行中找到正好N个粒子的概率;我们在第一个非平凡的情况下完成计算（N=1）。作为一个副产品，我们得到两个领先粒子之间的距离分布。
2015-03-24 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Irreversible Markov chain Monte Carlo algorithm for self-avoiding walk
针对违反细致平衡条件且满足平衡条件的自回避行走问题，提出了一种不可逆马尔可夫链蒙特卡罗算法。它的性能显着提高相比，Berretti-Sokal算法，这是一个变种的大都会黑斯廷斯方法。所获得的效率随着空间维度（D）而增加，从2D中的大约$10$倍增加到5D中的大约$40$倍。我们模拟了SAW的5D超立方晶格周期性的边界条件下，一个系统的线性尺寸高达$L=128$，并确认，作为5D伊辛模型，SAW的有限尺寸标度是由重整化指数$ν^*=2/d$和$γ/ν^*=d/2$。确定临界点，其比最佳可用估计值精确约$8$倍。
2017-01-02 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Potential landscape and flux field theory for turbulence and nonequilibrium fluid systems
湍流是一个范例，远离平衡系统没有时间反演对称性。为了捕捉湍流的非平衡不可逆性质并研究其影响，我们发展了一种适用于湍流和更一般的由随机纳维-斯托克斯方程控制的非平衡流体系统的势场和通量场论。我们发现，具有时间可逆性的平衡流体系统的特征在于由量化的细致平衡条件的细致平衡约束。在具有非平衡稳态的非平衡流体系统中，细致平衡的破坏直接导致一对相互关联的结果，即非高斯势场和不可逆概率通量，形成“非平衡三位一体”。非平衡三位一体表征了具有内禀时间不可逆性的流体系统的非平衡不可逆本质，并表现在这些系统的各个方面。研究了包含细致平衡破坏的湍流的流体系统的非平衡随机动力学，结果表明，非高斯势场梯度、不可逆概率通量以及可逆对流力和随机搅动力共同驱动系统的非平衡随机动力学.我们揭示了湍流能量级联所必需的能量通量与不可逆概率通量和由细致平衡破坏所产生的非高斯势场之间的潜在联系。以能流为中心，我们证明了充分发展湍流中的五分之四定律是非平衡三位一体的结果和反映。我们还展示了非平衡三位一体如何影响湍流中的标度律。
2018-01-06 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Scaling Theory and Exactly Solved Models In the Kinetics of Irreversible Aggregation
详细讨论了不可逆聚集的标度理论。首先，我们回顾了二元反应最简单情况下的一般理论。然后，我们考虑到三元反应，多物种聚集，不均匀的情况下，任意大小依赖的扩散常数以及任意生产条款。给出了标度假设的精确公式以及交叉现象的一般理论。这一定义的后果将详细说明。讨论了在有限时间内形成无限簇的情况下（所谓的凝胶化情况）所产生的具体问题，以解决理论和最近的数值计算工作之间的差异。最后，大量的精确解决的模型进行了广泛的审查，以期准确地指出在何种意义上的缩放假设在这些不同的模型。它表明，这里给出的具体定义将给出良好的结果，几乎所有的情况下。另一方面，我们表明，它通常是可以找到反例，以更强的配方的缩放假设。
2003-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent conserved quantities via irreversibility
Stratingh Institute for Chemistry, University of Groningen（格罗宁根大学斯特拉廷化学研究所）；Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences, University of Groningen（格罗宁根大学生态进化科学研究所）；Radboud University Nijmegen（奈梅亨拉德堡德大学）
本文研究了不可逆反应如何导致CRN和马尔可夫链中涌现的守恒律和断裂循环，提出通过'共生产指数'描述线性依赖电流，解决了非整数守恒律的困境。
2026-05-07 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Asymptotic expansion for reversible A + B <-> C reaction-diffusion process
利用1/t（时间的倒数）的摄动展开，研究了A + BC型可逆反应扩散系统的长时间性质<->.对于相等的扩散系数的情况下，我们提出了精确的公式的渐近形式的反应物浓度和一个完整的，递归表达式的任意项的扩展。采取适当的限制，我们表明，通过研究可逆反应，可以获得“奇异”的解决方案典型的不可逆反应。
2002-06-10 cond-mat.stat-mech
Morphology of frozen labyrinths from irreversible threshold dynamics
Princeton University（普林斯顿大学）
该研究探究不可逆多数阈值动力学的行为，发现其会冻结平衡非一致迷宫，确定粗域布局的确定性机制，揭示冻结壁的挫败特征，丰富了阈值动力学的形态调控认知。
2026-08-07 cond-mat.stat-mech
A Decomposition of Irreversible Diffusion Processes Without Detailed Balance
作为确定性非线性保守动力系统的推广，引入了关于正的、可微的平稳密度$ρ(x)$的{ \em正则保守动力学}的概念：$\dot{x}=j(x)$其中$\nabla\cdot\big(ρ(x)j(x)\big)=0$ .这种系统在相空间中具有守恒的“广义自由能函数”$F[u]$ $=$ $\int u(x,t)\ln\big(u(x,t)/ρ(x)\big)dx$，密度流$u(x,t)$满足$\partial u_t =-\nabla\cdot(ju)$。任何一般的无细致平衡的随机扩散过程，根据其Fokker-Planck方程，都可以分解为具有细致平衡的可逆扩散过程和正则保守动力学.这种分解可以在内积定义为$\langleϕ,ψ\rangle=\intρ^{-1}(x)ϕ(x)ψ(x)dx$的函数空间中严格建立。此外，还可以得到平衡$F[u]$的定律：非正$dF[u(x,t)]/dt$ $=$ $E_{in}(t)-e_p(t)$其中“源”$E_{in}(t)\ge 0$和“汇”$e_p(t)\ge 0$分别被称为内务热产生和熵产生。可逆扩散具有$E_{in}(t)=0$。对于线性（Ornstein-Uhlenbeck）扩散过程，我们的分解等价于R. Graham和P. Ao的理论，以及大偏差理论。根据同一随机过程时间反演的两种不同表述，讨论了{ \em耗散}和{ \em保守}平稳动力…
2013-05-08 cond-mat.stat-mech math-ph math.DS
Dynamics of the One-Dimensional Ising Model without Detailed Balance Condition
研究了一维伊辛模型基于斜细致平衡条件的不可逆马尔可夫链蒙特卡罗方法。为了理解这种方法的性质，对磁化强度的动态行为进行了分析。结果发现，与满足细致平衡条件的跃迁几率相比，满足倾斜细致平衡条件的跃迁几率可以减少磁化强度的弛豫时间，并且其中一个跃迁几率即使在局部自旋更新的情况下也会改变动力学临界指数.
2013-01-21 cond-mat.stat-mech
Realm of Validity of the Crooks Relation
本文研究了可逆过程和不可逆过程中Hatano-Sasa熵的分布$P(ϕ)$，发现在“慢过程”的绝热极限下，前向过程和后向过程的概率密度函数之比$P_F(ϕ)/P_R(-ϕ)=e^ϕ$不仅对可逆过程，而且对不可逆过程都满足Crooks关系.“关注具有有限离散状态集（并且没有吸收状态）的系统，我们观察到两态系统总是满足细致平衡，并且服从Crooks关系。我们还确定了一个广泛的系统，有两个以上的国家，可以“粗粒度”到两个状态的系统，并遵守克鲁克斯关系，尽管他们的不可逆性和违反细致平衡。我们验证这些结果在选定的情况下数值。
2011-04-26 cond-mat.stat-mech
Consequences of the Detailed Balance for the Crooks Fluctuation Theorem
我们表明，假设的细致平衡和初始平衡宏观状态，这是核心的克鲁克斯波动定理（CFT），导致所有微观状态沿轨迹有平衡概率。我们还指出，克鲁克斯的向后轨迹的定义不返回系统回到其初始的微观状态。一旦修正，细致平衡假设使得CFT成为一个只涉及满足柯尔莫哥洛夫准则的可逆轨迹的可逆过程的定理。由于没有耗散，CFT不能涵盖不可逆过程，这与通常的看法相反。这与我们最近的结果是一致的，即JE也是只对可逆过程的结果。
2019-01-31 cond-mat.stat-mech
Absence of Detailed Balance in Ecology
生命系统的典型特征是不可逆过程。与可逆性等价的条件是细致平衡，它的缺失是解析求解生态模型的障碍。我们重新审视了一个有前途的模型与优雅的场论解析解，并表明理论分析是无效的，因为隐含的假设细致平衡。在多点关联函数和物种面积关系的分析公式中出现的不一致性中，困难的签名是显而易见的。
2012-10-22 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Nonequilibrium Thermodynamics and Lifetime of Physical Systems
为了描述系统的非平衡态，我们引入了一个新的热力学参数--系统寿命。统计分布，可以得到的介观描述表征的行为的系统，通过指定的随机过程被写下来。得到了非平衡熵、温度和熵产生的表达式，在小通量下，与在扩展不可逆热力学框架内导出的表达式一致。得到了推广的不可逆热力学Maxwell-Cattaneo关系式的表达式，以及它们在传质和化学反应中的类似关系式。
2004-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Mathematical Formalism of Nonequilibrium Thermodynamics for Nonlinear Chemical Reaction Systems with General Rate Law
本文研究了具有$N$组分、$M$反应和一般速率定律的化学反应模型的非平衡热力学数学形式。建立了J. W.吉布斯宏观化学热力学在G. n.路易斯整体平衡动力学定律（非线性化学动力学中的细致平衡）。这样，平衡态热力学就自然地推广到没有细致平衡的非平衡态。动力学模型用马尔可夫跳跃过程表示。主要发现是广义宏观化学自由能函数及其相应的非负源汇平衡方程。证明是基于这种类型的马尔可夫过程的大偏差原理。本文还证明了随机反应动力学的一般涨落耗散定理。数学理论说明了如何在多尺度系统中从介观动力学中产生新的宏观动力学规律。
2016-09-25 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Detailed Balanced Chemical Reaction Networks as Generalized Boltzmann Machines
California Institute of Technology（加州理工学院）；Imperial College London（帝国理工学院）
一个微米大小的相互作用的分子袋能理解并适应不断波动的环境吗？细胞生命提供了一个肯定的存在证据，但允许生命存在的原则还远未得到证明。工程和理解生化计算的一个挑战是由于化学波动引起的固有噪声。在本文中，我们从机器学习理论、化学反应网络理论和统计物理学中汲取了一些见解，以表明广泛的和生物相关的详细平衡化学反应网络能够表示和调节复杂的分布。这些结果说明了生物化学计算机如何使用固有的化学噪声来执行复杂的计算。此外，我们使用我们明确的物理模型推导出热力学成本的推理。
2022-05-12 cond-mat.stat-mech cs.LG q-bio.MN
Anisothermal Chemical Reactions: Onsager-Machlup and Macroscopic Fluctuation Theory
本文研究了反应与溶质温度之间存在反馈的微观和宏观化学反应模型。第一个结果涉及准势作为微观不变测度的大偏差率。第二个结果是在系统处于细致平衡的情况下，现代Onsager-Machlup理论对路径方向大偏差的应用。第三个结果是宏观涨落理论在复平衡时反应通量大偏差的应用。
2021-11-23 cond-mat.stat-mech math-ph math.DS
On the Kemeny time for continuous-time reversible and irreversible Markov processes with applications to stochastic resetting and to conditioning towards forever-survival
该研究针对连续时间遍历马尔可夫过程，给出Kemeny时间的实空间与谱域两种定义，通过一维跳跃/扩散示例计算不同系统尺寸下的Kemeny时间，分析可逆与不可逆过程的差异，并重点研究随机重置及永久存活条件下马尔可夫过程Kemeny时间的特殊性质。
2023-05-17 cond-mat.stat-mech math.PR
Acceleration of convergence to equilibrium in Markov chains by breaking detailed balance
分析和解释了破坏细致平衡对保守相互作用粒子系统收敛到平衡态的影响及其流体动力学标度极限。对于有限系统的相互作用的粒子，我们回顾现有的结果表明，不可逆过程收敛速度比可逆的稳定状态。我们展示了这种行为是如何出现在这样的过程中的流体动力学极限，所描述的宏观波动理论，我们提供了一个定量的表达，在这种情况下的收敛加速。我们给出了这种加速的几何解释，在电流是\emph{antisymmetric}下的时间反演和正交的自由能梯度，其作用是驱动系统远离状态（可逆）梯度下降动力学导致缓慢收敛到平衡。
2017-03-23 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
