Recent developments in superstatistics
我们提供了一个概述超统计技术应用于复杂系统的时间尺度分离。最近的应用程序的三个例子处理有点更详细:统计的小规模的速度差异在拉格朗日湍流实验,训练延误统计英国铁路网,和癌症患者的生存统计,一旦诊断出癌症。这些例子对应于三个不同的普适性类:对数正态超统计,卡方超统计和逆卡方超统计。
2009-02-15 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
From time series to superstatistics
复杂的非平衡系统通常可以用一种“统计学”,简称“超统计学”来有效地描述。我们描述了如何从一个给定的实验时间序列进行超统计描述。我们认为,许多实验数据可以分为三种不同的普适性类别:卡方超统计量(察利斯统计量)、逆卡方超统计量和对数正态超统计量。我们讨论了如何从实验数据中提取两个相关的分离的超统计时间尺度τ和T,超统计参数β的概率密度,以及β的关联函数。我们说明了我们的方法,将其应用到湍流泰勒-库埃特流,这是很好地描述了对数正态超统计量,并表现出明确的时间尺度分离的速度时间序列测量。
2005-07-18 cond-mat.stat-mech
Fluctuations of entropy and log-normal superstatistics
非平衡态复杂系统通常可以用不同时间尺度上不同动力学的混合来描述。超级统计学是“统计的统计”,有两个基本上分开的时间尺度,为这种描述提供了一个一致的理论框架。在这里,对数正态超统计量的理论发展的基础上的熵变化的波动定理以及最大熵方法。这提供了新的物理洞察对数正态统计,而不是传统的乘法随机过程。本文对该理论在湍流脉动能量耗散率中的可能应用作了评述。
2010-07-23 cond-mat.stat-mech
Superstatistics, escort distributions, and applications
在不同时间或空间尺度上叠加不同的统计量(简称超统计量),自然可以得到非广延统计力学的有效描述。我们首先讨论护送分布的超统计框架内的作用,然后简要描述最近的物理应用这一概念的湍流和图案形成系统。
2003-12-04 cond-mat.stat-mech
Superstatistics Based on the Microcanonical Ensemble
超统计是“规范-集合统计”的一种“统计”。类似地,我们在这里考虑一个类似的理论结构,但基于微正则系综。混合参数不是温度,而是与非广延幂律熵Sq相关的指数q。
2005-05-24 cond-mat.stat-mech
Asymptotics of superstatistics
超统计量是与具有强度变量的时空不均匀性的驱动非平衡系统相关的不同统计量的叠加(例如,逆温度)。它们包含Tsallis统计量作为特例。我们在这里开发的技术,使我们能够分析一般超统计量的平稳分布的大能量渐近。一个鞍点近似的发展,涉及到这个问题的变分原理。并给出了具体的算例。
2005-01-26 cond-mat.stat-mech
Superstatistics
我们考虑在长时间尺度上具有强量(例如温度、化学势或能量耗散)大起伏的定态复杂动力学非平衡系统。根据涨落的统计性质,我们得到了不同的有效的统计力学描述。Tsallis统计量是其中之一,但也得到了其他类别的广义统计量。我们表明,对于小方差的波动,所有这些不同的统计表现在一个普遍的方式。
2002-11-14 cond-mat.stat-mech
Temperature is not an observable in superstatistics
超统计学(英语:Superstatistics)(Physica A 322,267-275,2003)是一种形式主义,它试图解释自然界中玻尔兹曼-吉布斯分布以外的分布的存在,通常是幂律行为,对于不平衡的系统,如湍流下的流体,等离子体和引力系统。超统计学假设这些系统是在不同温度下的正则系综的叠加中发现的。通常的解释是局部热平衡(LTE),即在不同的空间区域或时刻的不均匀温度分布。在这里,我们表明,为了使超统计量是内部一致的,它是不可能定义一个相空间函数或可观察$B(p, q)$对应的局部值的$β=1/k_B T$一对一。温度则属于与能量不同的一类可观测量,能量具有作为相空间函数的哈密顿量$\mathcal{H}(p, q)$。我们证明的一个重要结果是,在超统计中,温度与动能的识别仅限于$β$的期望,不能用于测量LTE中的不同温度或其波动。
2016-02-08 cond-mat.stat-mech
Lifetime distributions in the methods of non-equilibrium statistical operator and superstatistics
一个家庭的非平衡统计运营商的介绍不同的系统年龄分布的准平衡(相关)分布的平均值。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。在Beck和Cohen的著作[Physica A \textbf{322},(2003),267]中作为密集的物理参数的波动量引入的超统计量,从被认为是物理参数的寿命(随机时间到系统简并度)的统计分布获得。建议将超统计理论中涨落参数的混合分布设为分段连续函数的形式。这类系统的寿命分布在系统演化的不同阶段有不同的形式。对系统演化的过去阶段的描述,可以对系统当前的非平衡行为产生重大影响。
2009-12-08 cond-mat.stat-mech
Closure of superstatistics
本文解决了复合系统稳态推断问题,确立了超统计的闭合性质,即子系统及其组合在相同温度分布下均具超统计性质,并指出非正则稳态下可加子系统无法实现局部热平衡。
2025-07-14 cond-mat.stat-mech
Superstatistics from a different perspective
本文详细阐述了最近提出的超统计形式主义[C.贝克和脑电图Cohen,Physica A 322,267(2003)],用于解释非常规统计数据。他们的解释是,动力系统中的非常规统计是这些系统在背景配置的统计分布上服从的普通统计的加权平均值,这是由于背景固有的波动。在本文中,我们认为,同样的图片可以出现,因为系统的内在动力学。因此,系统和背景的动力学共同决定了总体的最终统计:嵌入同一背景中的不同演化系统可以产生不同的统计分布。提供了一些简单的例子,其中一个玩具模型能够产生幂律分布。此外,引用了一些最近的独立结果,似乎支持这一观点。
2004-02-18 cond-mat.stat-mech
A large deviation approach to superstatistics: thermodynamic duality symmetry between conjugate variables
针对超统计中强度变量涨落分布规律不明确的问题,本文基于大偏差理论与贝叶斯定理,证明超统计系统共轭变量间存在热力学对偶对称性,得到新的熵函数关系,并通过带涨落温度的简单Ising模型验证了温度与能量的对偶性,助力复杂系统统计物理研究。
2024-06-19 cond-mat.stat-mech
A Pathway from Bayesian Statistical Analysis to Superstatistics
用贝叶斯统计分析方法解释了统计力学中的超统计量和Tsallis统计量。随后的超级统计扩展替换的条件和边际密度的每个组件由Mathai的途径模型和进一步的两个组件被替换为Mathai的途径模型。这产生了广泛的数学和统计有趣的功能,在统计物理学的应用前景。指出终值积分是作者在前面介绍的一般积分类的一个特例。这些积分也与应用分析中的Kraetzel积分、随机过程中的逆高斯密度、核天体物理学理论中的反应速率积分和非广延统计力学中的Tsallis统计有关。最后的结果是根据Fox的H函数得到的。还指出了一个重要具体情况的矩阵变量模拟。
2010-11-25 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Superstatistical cluster decay
我们提供了一个概述Tsallis统计,作为一个特殊的情况下,超统计和应用到多粒子过程所描述的统计集群模型。这个模型结合了应用于强子化的玻尔兹曼统计和由它们的洛伦兹因子涨落引起的超统计。它的结果在Tsallis一样的横向动量分布与一定的规模,其起源进行了讨论。我们表明,这种分布成为一个Tsallis分布在一个特殊的情况下,即当一个组合的波动的洛伦兹因子和温度内的集群,分别由β和γ分布。
2015-08-26 cond-mat.stat-mech hep-ph
Pathway Model, Superstatistics, Tsallis Statistics, and a Generalized Measure of Entropy
Mathai(2005)的途径模型被证明可以从某个广义熵测度的最大化中推断出来。这种熵是Mathai和Rathie(1975)中考虑的α阶广义熵的变体,它也与香农、玻尔兹曼-吉布斯、雷尼、察利斯和哈弗尔达-查瓦特熵有关。本文引入的广义熵测度也具有有趣的统计性质,并且可以用不精确度测度、期望值和信息量给出概率解释。路径模型的特殊情况是Tsallis统计(Tsallis,1988)和Beck和Cohen(2003)引入的超级统计。的途径模型的连接到分数微积分说明考虑一个分数反应方程。
2006-07-24 astro-ph cond-mat.stat-mech
Statistics of Lagrangian quantum turbulence
我们考虑小示踪粒子在湍流量子液体中的动力学。涡丝之间复杂的相互作用过程、对涡量的量子约束以及超流和正常流体对示踪粒子的不同影响有效地导致了一个在一定近似下可以解析求解的超统计类Langevin模型。导出了示踪粒子速度v的概率密度函数的解析表达式,它不仅表现出实验观察到的$v^-3$尾部,而且表现出分布中心附近的正确行为,与实验测量和数值模拟结果非常吻合。我们的结果是普遍的,不依赖于量子流体的细节。
2012-07-17 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Transitions between superstatistical regimes: validity, breakdown and applications
超统计是非平衡态统计物理的一个广泛应用的工具,在分析递阶复杂动力系统中起着重要的作用。然而,它的“规范”制定在一个单一的滋扰参数往往是过于限制性的,当应用于复杂的经验数据。在这里,我们表明,超统计范式的多尺度泛化是更通用的,允许解决统计或尺度间随机行为的嬗变等相关问题。为了让这些数据更真实,我们通过分析七家选定公司的股价回报率高频(分钟刻度)数据,为两种超级统计制度之间的过渡提供了数字证据。突出的问题,如分数扩散过程中的超统计量的故障或布朗从属连接也进行了简要讨论。
2017-07-22 cond-mat.stat-mech q-fin.ST
Kappa distributions in the framework of superstatistics
Comisión Chilena de Energía Nuclear(智利核能委员会);Universidad Andres Bello(安德斯·贝略大学)
本研究在超统计框架下推导无碰撞等离子体的多粒子与单粒子kappa分布,作为非广延统计的替代,同时展示该框架在计算期望值的效用并讨论相关推论。
2025-10-24 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Mittag-Leffler Probability Density for Nonextensive Statistics and Superstatistics
该研究揭示 Mittag-Leffler 密度的随机表示与中心极限型性质,并构建其通向 Mathai pathway 模型、非广延统计及超统计的路径。
2024-10-24 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Generalization of the Beck-Cohen superstatistics
广义超统计,即,提出了“超级统计的统计”。广义超统计系统由一组超统计子系统组成,代表广义超统计系统。存在一个随机控制参数,它决定了每个超统计子系统的能态密度和强度参数的分布,从而形成了第三个更高层次的动力学。广义超统计量可用于非平稳非平衡系统。发生超临界多类型年龄相关分支过程的系统是非平稳广义超统计系统的一个例子。将该理论应用于中子星磁层中的电子对产生。
2011-11-29 astro-ph.HE cond-mat.stat-mech math.PR
Fundamental temperature in the superstatistical description of non-equilibrium steady states
Comisión Chilena de Energía Nuclear(智利核能委员会);Universidad Andres Bello(安德斯贝洛大学)
本文探讨了非平衡稳态系统中超统计描述中的基本温度问题,通过映射关系展示超统计温度与基本温度的期望值一致,无需拉普拉斯反演计算条件分布。
2026-04-18 cond-mat.stat-mech
A superstatistical measure of distance from canonical equilibrium
本研究引入逆温度与微观态的互信息$\mathcal{D}$,为超统计中逆温度无法对应微观态可观测函数的定理提供信息论解释,证明其可衡量偏离正则平衡态的程度,也为Tsallis熵指数$q$作为平衡偏离测度提供了依据。
2024-02-14 cond-mat.stat-mech
Functions of Mittag-Leffler and Fox: The Pathway Model to Tsallis Statistics and Beck-Cohen Superstatistics
In reaction rate theory, in production-destruction type models and in reaction-diffusion problems when the total derivatives are replaced by fractional derivatives the solutions are obtained in terms of Mittag-Leffler functions and their generalizations. When fractional calculus enters into the picture the solutions of these problems, usually available in terms of generalized hypergeometric functions, switch to Mittag-Leffler functions and their generalizations into Wright functions and subsequently into Fox functions. In this paper, connections are established among generalized Mittag-Leffler…
2009-06-01 cond-mat.stat-mech math.CA
Fundamental temperature exclusively determines the validity of superstatistics
Universidad Andres Bello(安德斯·贝略大学)
针对超统计学并非普遍适用的问题,该研究给出非平衡稳态模型可由超统计学表示的充要条件,证明基本逆温度函数$β_F$唯一决定温度超统计分布的存在性。
2025-04-27 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Statistics of 3-dimensional Lagrangian turbulence
我们考虑一个超统计动力学模型的三维运动的拉格朗日示踪粒子嵌入在高雷诺数湍流。分析模型的预测与最近的实验数据之间的反旋转盘的流动是非常一致的。特别地,我们计算了我们系统的拉格朗日标度指数zeta_j,并表明它们与[X]中报道的测量指数吻合得很好。Hu等人,PRL 96,114503(2006)]。此外,该模型还正确地预测了速度差和加速度概率密度的形状、分量关联函数的快速衰减和模量的缓慢衰减,以及加速度分量之间的统计相关性。最后,该模型解释了数值[P.K. Yeung及S.B. Pope,J.Fluid Mech.207,531(1989)]和实验观察到的事实[B.W. Zeff等人,Nature 421,146(2003)],拟能滞后于耗散。
2007-01-08 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Thermodynamic properties of the Superstatistics and Normal Statistics of the Schrodinger Equation with generalized trigonometric Poschl Teller potential
在泛函分析方法的框架内,通过对离心项的适当近似,考虑了广义三角Poschl-Teller势的薛定谔方程的解析解。利用得到的能量方程计算了振动配分函数及其它相关的热力学性质。此外,我们还使用超统计量的概念来评估系统的热力学性质。值得注意的是,众所周知的正常的统计结果恢复的变形参数的情况下,这是图形显示我们的结果的清晰度。我们还得到了能量本征值的解析形式,并用超几何函数得到了束缚态本征函数的解。得到了不同主量子数和轨道量子数量子数时的数值能谱。为了证明结果的准确性,我们还讨论了一些特殊情况,通过调整一些势参数,并计算了三角Poschl Teller势的数值特征值,以作比较.然而,我们发现,我们的结果与通过其他方法获得的结果吻合得很好
2019-11-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Superstatistics and temperature fluctuations
超级统计学[C.贝克和脑电图Cohen,Physica A 322,267(2003)]是一种形式主义,旨在根据由与E共轭的密集热力学量β的函数P(β)加权的平衡正则分布的叠加来描述复杂的非平衡系统中的一般广延量E的统计性质。通常假设P(beta)由所考虑的系统的时空动力学决定。在这项工作中,我们通过例子表明,在满足超统计形式主义适用的所有条件的某些情况下,P(beta)实际上也受到E的测量方式的影响,因此不是系统的固有属性。
2018-03-28 cond-mat.stat-mech physics.data-an
Brownian yet non-Gaussian diffusion: from superstatistics to subordination of diffusing diffusivities
越来越多的生物,软,和活性物质系统被观察到表现出正常的扩散动力学的均方位移的线性增长,但与非高斯分布的增量。基于Chubinsky-Slater扩散系数的思想,本文建立并分析了具有波动扩散系数的扩散过程的极小模型框架。特别是,我们证明了等效的扩散扩散过程与超统计方法的扩散率分布,在时间短于扩散相关时间。在较长的时间内,出现了与具有有效扩散率的高斯分布的交叉。具体来说,我们建立了一个从属图片的布朗,但非高斯扩散过程,可用于广泛的一类扩散率波动统计。我们的结果被证明是在很好的协议与模拟和数值评估。
2017-03-30 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Emergence of Tsallis statistics as a consequence of invariance
对于非平衡系统在一个稳定的状态,我们提出了两个必要和充分的条件出现的$q$ -典型的合奏,也被称为Tsallis统计。这些条件是对子系统和环境的定义以及对温度和能量的联合重新标度的不变性要求。我们的方法是独立的,但补充,Tsallis非广泛统计和超级统计的概念。
2019-02-26 cond-mat.stat-mech
Generalized statistical mechanics and fully developed turbulence
充分发展的流体动力学湍流的统计特性可以用非广延统计力学的方法成功地描述。预测的概率密度和标度指数与各种湍流实验中测得的结果完全一致。作为动力学基础的非广泛的行为,我们考虑非线性朗之万方程的波动摩擦力,Tsallis统计可以严格证明。
2001-10-03 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
On the small-scale statistics of Lagrangian turbulence
我们提供的证据表明,在高雷诺数拉格朗日湍流的试验粒子的加速度的小尺度统计正确描述Tsallis统计熵指数q=3/2。我们提出的理论论据,为什么Tsallis统计可以自然地出现在拉格朗日湍流,为什么在最小尺度q=3/2是相关的。从非广延模型导出了一个推广的Heisenberg-Yaglom公式。
2001-05-18 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Velocity Statistics Distinguish Quantum Turbulence from Classical Turbulence
通过分析固体氢示踪剂的运动轨迹,发现超流$^4$ He中的衰减量子湍流的速度分布是强非高斯的,具有$1/v^3$幂律尾。这些特征不同于经典流体的均匀和各向同性湍流的近高斯统计。我们研究了许多事件之间的量子化涡旋和显示简单的缩放参数,它们产生所观察到的幂律尾重连的动力学。
2008-10-10 cond-mat.stat-mech
Maximum entropy approach to power-law distributions in coupled dynamic-stochastic systems
结合最大信息原理和超统计方法研究了耦合动力随机系统的统计特性。研究了香农熵泛函导致幂律统计的条件。它表明,从一个很一般的角度来看,幂律依赖可能会出现作为一个后果的“全球”约束限制的动态相空间和随机波动。结果,在足够长的观察时间,动态对应物被驱动到非平衡稳态,其与通常的指数统计的偏差由与常规平衡的距离给出。
2006-04-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Kappa distribution from particle correlations in non-equilibrium, steady-state plasmas
本研究仅基于测试粒子与环境动能的依赖关系,从非平衡稳态理论推导出等离子体速度的Kappa分布,无需温度相关假设,拓宽了其应用范围,还提出用超统计逆温度特征描述更简便。
2023-11-27 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Analysis of accelerations in turbulence based on generalizaed statistics
利用基于广义熵的多重分形分析方法,导出了湍流加速度概率密度函数(PDF)的解析表达式,察利斯熵或雷尼熵结果表明,导出的PDF很好地解释了Bodenschatz和他的同事在$R_λ= 970$的拉格朗日坐标系中测量流体粒子加速度时得到的PDF。
2003-01-06 cond-mat.stat-mech
Non-extensive statistical mechanics approach to fully developed hydrodynamic turbulence
我们应用非广延方法对充分发展的湍流进行统计分析。通过极值化Tsallis熵得到的距离r处的速度差的概率密度函数与湍流实验中测量的结果吻合得很好。我们导出了超平坦因子F_m与非延拓性参数q之间的一组关系式,可用于从实验测量的结构函数中直接提取函数q(r)。我们评论各种非广泛的方法来计算矩标度指数zeta_m。
2000-05-24 cond-mat.stat-mech
Shock statistics in higher-dimensional Burgers turbulence
我们猜想D>1维无粘Burgers方程中的精确激波统计,其中有一类特殊的相关初速度,当D=1时,这类初速度约化为布朗运动。预测是基于场理论的论点,并得到我们的数值计算的支持。我们发现,沿着任何给定的方向,冲击的大小和位置是不相关的。
2011-04-26 cond-mat.stat-mech
Fundraising and vote distribution: a non-equilibrium statistical approach
选票的数量与竞选中花费的资金密切相关,但两者之间的关系并不简单。在其他因素中,选票的输出取决于候选人,选民和可用资源的数量。在这里,我们开发了一个概念框架的基础上香农熵最大化和超级统计建立候选人和他们的选票所花的钱的分布之间的关系。通过建立这样的关系,我们提供了一个工具来预测投票的结果,并提醒可能的不当行为,无论是在筹款和竞选活动的支出或计票报告。作为一个例子,我们认为真实的数据,从比例选举与$6323$候选人,详细的数据验证几乎是不可能的,并表明,潜在的不当行为的候选人进行审计的数量可以减少到只有九个。
2018-10-03 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph