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
On a suggested link between irreversibility and causality
如何将可逆的微观方程与不可逆的宏观行为结合起来，是统计物理学中一个长期的问题。最近，Evans和Searles提出了因果关系作为解决不可逆问题的关键概念[D]。J. Evans和D. Searles，Adv.Phys.51，1529（2002）和Phys.Rev.E53，5808（1996）]。这个建议是从哲学，即概念的角度，这表明，埃文斯和Searles采取的观点是相同的一个已经提出的玻尔兹曼。根据玻尔兹曼的初始条件负责观察到的宏观世界的不可逆性。它表明，可逆性需要一个概念的因果关系，原因和影响是可以互换的-至少在概率的理由。Evans和Searles解释的因果关系与微观可逆性不相容，应该推导出因果关系本身以解决不可逆性问题。
2005-09-14 cond-mat.stat-mech
Reversibility, Irreversibility, Friction and nonequilibrium ensembles in N-S equations
粘度作为流体的一种物理性质，反映了由哈密顿方程描述的混沌微观运动的平均效应。作为一个例子，提出了不可压缩流体在恒定力作用下的定态，可以通过几个系综来描述，与平衡统计力学严格类似。
2022-10-11 cond-mat.stat-mech
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
Entropy production in nonequilibrium steady states: A different approach and an exactly solvable canonical model
我们讨论了非平衡稳态的熵产生，重点是通过定期（小）间隔采样获得的路径，而不是对系统状态的每次变化进行采样。这使我们能够直接研究熵产生系统的微观不可逆性，第一次。这两种采样方法是等价的，否则，波动定理也适用于新的路径。我们专注于一个完全不可逆的三态回路，作为一个典型的微观不可逆性模型，找到它的熵分布，熵生产率，并在封闭的分析形式的大偏差函数，并表明，广泛观察到的扭结在大偏差函数中出现完全从微观不可逆性。
2011-05-09 cond-mat.stat-mech
Irreversibility and the arrow of time in a quenched quantum system
不可逆性是物理学中最有趣的概念之一。虽然微观物理定律是完全可逆的，但宏观平均行为具有优先的时间方向。根据热力学第二定律，这个时间箭头与正的平均熵产生有关。利用核磁共振装置，测量了自旋为1/2的孤立系统在外加磁场快速猝灭后产生的非平衡熵，实验证明它等于微观过程与其时间反演之间的熵距离，用Kullback-Leibler散度表示.我们的结果从微观量子的角度解决了不可逆性的概念。
2015-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Classical many-body systems with retarded interactions: dynamical irreversibility
导出了考虑粒子间延迟相互作用的经典多体系统微观密度的精确运动方程。结果表明，相互作用的延迟导致多体系统的不可逆行为。
2015-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Hamiltonian Heat Baths, Coarse-Graining and Irreversibility: A Microscopic Dynamical Entropy from Classical Mechanics
针对可逆哈密顿动力学与热力学第二定律的矛盾，本文通过忽略热库条件密度的细节，提出可定量对应热力学熵且能在速度反转后正确倒带的微观动力学熵。
2025-03-14 cond-mat.stat-mech
On Irreversibility, Dissipation and Response Theory
最近，波动定理（FT）引起了人们的极大兴趣。FT显示了时间可逆的微观动力学如何随着系统尺寸或观察时间的增加而导致不可逆的宏观行为。我们证明了Evans-Searles FT的参数，耗散函数，在非线性响应理论中起着核心作用，并推导出耗散定理，给出了经典N体系统非线性响应的精确关系。这些表达式应该是实验可验证的。当线性化时，它们减少到线性响应的Green-Kubo表达式。
2006-12-05 cond-mat.stat-mech
A derivation of a microscopic entropy and time irreversibility from the discreteness of time
所有基本的微观物理定律都是时间可逆的。相反，热力学第二定律是世界的宏观物理表示，它能够通过熵S大于0的变化来描述孤立系中的不可逆过程。这是本手稿的尝试桥梁微观物理世界与宏观一个替代方法比统计力学理论的吉布斯和玻尔兹曼。提出了时间是离散的，步长为常数。其结果是，如果当前力具有复杂性质（即不是常数），则在微观水平上存在时间不可逆性。为了比较这种离散时间不可逆机制（为简单起见，选择一维空间中的经典单个粒子）与其经典牛顿模拟，通过将任何给定时间步n的时间步缩放变量sn以导致Nose-Hoover拉格朗日量来重新引入时间可逆性。相应的Nose-Hoover哈密顿量包括项Ndf *kB*T*ln（sn）（其中kB是玻耳兹曼常量，T是温度，Ndf是自由度的数量），其被定义为在时间点n处的微观熵Sn乘以T。在系综平均时，对于不具有快速变化力的系统，平衡中的微观熵Sn近似于热力学中已知的宏观熵。所提出的推导与所得到的系综平均微观熵及其热力学模拟之间的类比表明，玻尔兹曼和吉布斯对熵的原始描述只是时间标度变量sn的系综平均，该变量处于接近1的平衡状态，但熵项本身的根源不是统计力学，而是时间的离散性。
2014-03-28 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
On the microscopic foundation of thermodynamics and kinetics. Current status and prospects
本文比较了两种为热力学与动力学建立微观基础的概念：一种以微观可逆性和统计起源解释宏观不可逆性，另一种以相对论性延迟导致的初始微观不可逆性为核心，并展望其现状与前景。
2024-02-27 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Irreversibility in active matter systems: Fluctuation theorem and mutual information
我们考虑一个布朗粒子，除了与热浴接触外，还受到系统中活跃过程的波动力的驱动，例如自推进或与其他活跃粒子的碰撞。这些活跃的涨落不满足涨落-耗散关系，因此起着非平衡环境的作用，即使在没有外力的情况下，也会使系统永久地处于热平衡之外。我们研究了如何在布朗粒子的轨迹中反映出活性物质系统的非平衡特性和相关的不可逆性。具体来说，我们分析的对数比的路径概率观察到一定的粒子轨迹向前的时间与观察其时间反转的孪生轨迹。对于被动布朗运动，众所周知，这个路径概率比量化了熵产生方面的不可逆性。对于积极的布朗运动，我们表明，除了通常的熵产生的热环境中的路径概率比包含一个贡献的不可逆性从相互信息生产之间的粒子轨迹和历史的非平衡环境。由此产生的不可逆性措施满足积分涨落定理和第二定律的关系。在推导和讨论这些关系时，我们要记住，主动涨落可能是由于悬浮的主动粒子推动被动胶体或由于粒子本身的主动自推进而发生的;我们指出了这两种情况之间的相似性和差异。我们得到明确的表达式为模型的主动波动的Ornstein-Uhlenbeck过程。最后，我们通过分析一个布朗粒子，这是被困在一个静态或运动的谐波势说明我们的一般结果。
2019-02-23 cond-mat.stat-mech
Absolute Irreversibility in Information Thermodynamics
在统计力学和信息热力学中，非平衡方程引起了人们极大的兴趣。关于非平衡等式，值得注意的是，它们适用于超出线性响应范围的相当普遍的非平衡情形。然而，非平衡等式被认为是不适用于一些重要的情况。在这篇论文中，我们引入了绝对不可逆性的概念，作为一类新的不可逆性，它涵盖了传统的非平衡等式不适用的不可逆情况的整个范围。在数学上，绝对不可逆性对应于概率测度的奇异部分，并且可以通过测度论中的勒贝格分解定理从普通的不可逆部分中分离出来。这个定理保证了概率测度分解为奇异和非奇异部分的唯一性，这使我们能够给出一个定义明确的数学和物理意义的绝对不可逆性。因此，我们得到了一种新的类型的非平衡方程的存在绝对不可逆性。由非平衡方程导出的不等式比传统的第二定律不等式对非平衡过程的熵产生给出了更强的限制。此外，我们从绝对不可逆性的角度给出了吉布斯佯谬的一个新的解。这个解决方案适用于一个经典的介观制度，其中两个流行的解决吉布斯悖论打破。
2015-06-15 cond-mat.stat-mech
Time Irreversibility Problem and Functional Formulation of Classical Mechanics
时间不可逆性问题是可逆微观动力学和不可逆宏观物理学的二分法。这个问题被玻尔兹曼，庞加莱，Bogolyubov和许多其他作者认为，虽然一些研究人员声称，这个问题已经解决，它值得进一步研究。在本文中，尝试执行以下解决方案的不可逆性问题：制定微观动力学建议这是不可逆的时间。一个广泛使用的概念，即系统在给定时刻的微观状态作为相空间中的一个点，以及轨迹的概念，并没有直接的物理意义，因为任意实数是不可观测的。在本文提出的方法中，物理意义不是归因于单个轨迹，而是归因于一串轨迹或相空间上的分布函数。在所提出的“泛函”方法中，微观动力学的基本方程不是牛顿方程，而是单个粒子分布函数的刘维尔方程。刘维方程的解具有非定域性，这是不可逆性的原因。它表明，在这种方法中的牛顿方程出现作为一个近似方程描述的位置和动量的平均值的动态。计算牛顿方程的修正。
2009-07-15 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Microscopic Dynamical Entropy I: Quantifying Hamiltonian Irreversibility in Large and Small Systems
Wilczek Quantum Center, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；DAMTP, Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge
该论文引入用于哈密顿系统的微观动力学熵（MDE），基于条件相空间体积构建，能恢复熵增量与热流关系，在精确哈密顿动力学下描述不可逆弛豫，可在小系统中预示热力学，为非平衡热熵及其时间依赖性提供微观解释。
2026-07-09 cond-mat.stat-mech
Coarse-graining dynamics to maximize irreversibility
提出一种无模型粗粒化方法，通过合并微观状态最大化保留不可逆性信息，在分子马达、生化振荡器和神经活动数据中验证其能捕捉本质非平衡过程，为研究宏观不可逆性涌现极限提供工具。
2025-06-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Quantum fluctuation theorems and work-energy relationships with due regard for convergence, dissipation and irreversibility
首先讨论并重新获得孤立或恒温驱动非平衡系统中的耗散功的涨落定理（FT），以及随之而来的Jarzynski功-能关系（W-E）。其次，重新考虑熵流的涨落定理。我们的处理将是完全量子统计的，是我们之前在Phys. Rev. E（2012）中报告的研究的扩展，并将避免困扰以前工作的缺陷，例如：基于相空间中的经典轨迹的论点，对“纯”冯诺依曼方程或“非约化”海森堡算子的依赖，或者与Lindblad和其他人（例如Breuer和Petruccione）阐明的一般原则的其他偏离，例如随机的“跳跃诱导的”随机轨迹。虽然仍然会采用以前的一些关系式，但我们的马尔可夫概率$P(σ_f,t_f|σ_0,t_0)$只表示两个状态点，而不涉及任何随机轨迹，这些在量子描述中是没有意义的。
2016-10-28 cond-mat.stat-mech
Molecular Theory of Irreversibility
基于BBGKY体系，提出了N个相互作用粒子系统的吉布斯熵假设的一个推广。这个熵满足热力学的基本原理，因为它在平衡时达到最大值，并且与第二定律相一致。通过推广描述分布向量演化的Liouville方程，证明了熵产生是一个非负量。此外，遵循非平衡态热力学的程序，引入了一个输运矩阵，并导出了其微观表达式。这个框架允许一个执行非平衡稳态的热力学分析，如这里所证明的，构成最小熵产生的状态时，考虑小偏离平稳性。
2005-09-29 cond-mat.stat-mech
Quantum H-theorem and irreversibility in quantum mechanics
我们调查的时间演化的冯诺依曼的熵在示例性的量子力学系统，并表明，它的增长在系统中逐渐增加的退相干在散射过程中。我们证明了不可逆性的根源在于制备时间反演的量子态的复杂性和演化系统的波函数的分割。
2013-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation theorems in feedback-controlled open quantum systems: quantum coherence and absolute irreversibility
量子相干性的热力学是近年来研究的热点，量子叠加的热力学优势是量子热力学的一个重要特征。我们在涨落理论的背景下研究了量子相干驱动的热力学效应。我们采用量子轨道方法研究反馈控制下的开放量子系统。在这些系统中，前向过程中的测量反作用起着关键作用，因此后向过程中必须考虑相应的时间反演量子测量和后选择，这与经典情况形成了鲜明的对比。通常，与量子测量相关联的状态约简在前向过程的量子轨迹的空间中创建零概率区域，这导致具有发散熵产生的奇强不可逆性（即，绝对不可逆性），从而使普通涨落定理崩溃。在经典情况下，无误差测量通常导致绝对不可逆性，因为测量将经典路径限制在与测量结果兼容的区域。相反，在开放量子系统中，由于那些借助量子相干驱动穿过经典禁戒区的量子稀有事件，即使在存在投影测量的情况下，绝对不可逆性也被抑制。这种对绝对不可逆性的抑制证实了量子相干驱动的热力学优势。绝对不可逆性的出现在测量后的相干驱动的情况下，特别是在时间延迟的反馈控制下的系统。我们发现，通过增加量子相干驱动的持续时间或减少反馈控制的延迟时间，绝对不可逆性得到缓解。
2017-09-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite-time Polytropic Steering Reveals Non-monotonic Irreversibility
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Department of Physics, Xiamen University（厦门大学物理系）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
本文提出多态驱动协议，揭示了非单调不可逆性与驱动速率的关系，并展示了多态指数作为热力学控制参数的潜力。
2026-10-22 cond-mat.stat-mech
Characterizing irreversibility in open quantum systems
不可逆转性是一个基本概念，在许多层面具有重要影响。它指出了内在可逆的微观运动方程和宏观水平上出现的单向时间箭头之间的根本区别。更务实的是，一个给定过程的不可逆性程度的完全量化可以帮助描述在量子水平上运行的热机的性能。在这里，我们回顾了熵产生的概念，这是通常打算作为{ \it的}措施的热力学不可逆性的过程中，查明其目前制定的特点和缺点。
2019-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
From Three-Particle Dynamics to the Structural Origin of the Arrow of Time in Classical and Quantum Mechanics
Department of Physics and Astronomy, Faculty of Science and Technology, Tokyo University of Science（东京理科大学理工学部物理天文学系）
本文通过三体系统分析，揭示了经典与量子力学中时间箭头的结构起源，证明宏观不可逆性源于粗粒化导致的信息损失。
2025-12-18 cond-mat.stat-mech
Irreversibility time scale
对于与恒温器交互的系统引入熵产生速率（{ \it，即}，在通常的语言中，对于受内部保守力影响的系统，通过保守力与"外部“恒温器相互作用），并证明了它的涨落定理。作为一个应用程序的时间尺度被引入，被解释为时间超过的不可逆性变得明显的过程中导致从初始到最终的静态力学系统在一般的非平衡态的情况下。在一些例子中，包括经典的焦耳-汤普森过程（在真空中的气体膨胀）的时间尺度进行评估。新版本（n.2）包含了在发布版本n.1后向我指出的参考文献的几条评论。
2006-04-27 cond-mat.stat-mech
The Five Problems of Irreversibility
热力学有一个明确的时间箭头，其特征是不可逆的平衡方法。这与微观理论的定律相反，微观理论在时间反演下是不变的。对这个“不可逆性问题”的基础性讨论往往集中在历史的考虑上，因此没有考虑到现代物理学对这个主题的研究结果。在这篇文章中，我将通过研究动力学密度泛函理论（DDFT）的含义来缩小这一差距，DDFT是现代非平衡统计力学的一种核心方法，以前在物理学哲学中没有考虑过。为此目的，不可逆性的哲学讨论被构造成五个问题，涉及热力学不可逆性的来源，平衡和熵的定义，粗粒化的理由，平衡的方法和时间箭头。对于这些问题中的每一个，它表明，DDFT提供了新的见解，是物理学家和物理哲学家的重要性。
2021-04-28 cond-mat.stat-mech physics.hist-ph
Perspective: Time irreversibility in systems observed at coarse resolution
本文从有限分辨率观测出发，讨论粗粒化与低维投影如何掩盖微观时间反演对称性破缺，并强调明确底层假设对可靠量化不可逆性的关键意义。
2025-01-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Time irreversibility from symplectic non-squeezing
时间可逆的微观动力学如何引起宏观不可逆过程的问题，自玻尔兹曼的思想形成并基本解决了这样一个明显的矛盾以来，一直是物理学中反复出现的问题。遵循玻尔兹曼的精神和思想，但采用吉布斯的方法，我们提出这样的观点：多自由度哈密顿系统的宏观不可逆性也可以看作是辛非压缩定理的结果。
2017-12-09 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Irreversibility from Self-Reference: Gradient Flow and an H-Theorem for a Self-Referential Statistical Operator Framework
School of Science and Technology (ECT), Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN)（联邦北里奥格兰德大学科学与技术学院）
本文在自指算符框架中研究了自指性导致的不可逆性，通过梯度流和H定理分析了自指算符的收敛性与稳定性，揭示了自耦合参数对相变的影响。
2026-05-12 cond-mat.stat-mech
Fluctuation theorem in cavity quantum electrodynamics systems
在一般的腔量子电动力学系统中，我们导出了一个积分涨落定理。在推导中，一个关键的困难在于发散行为的熵变化所产生的零温度限制的外部浴，这是需要描述的腔损耗。我们从绝对不可逆性的观点解决了这个困难，发现两种类型的绝对不可逆性有助于积分FT。此外，我们表明，在一个固定的和小的腔损失的条件下，这些贡献有简单的关系的平均光子数发射出的腔，和积分FT产生一个近似的形式独立的设置细节。我们用量子热机模型的数值模拟来说明一般结果。
2019-07-08 cond-mat.stat-mech
Irreversibility to Reversibility Crossover in Transient Response of an Optically Trapped Particle
我们研究了从不同高度释放并在光阱势阱中弛豫的胶体珠的瞬态响应。依赖于初始势能，系统的时间演化表现出显着不同的行为。从短时间可逆到长时间不可逆的转变开始，随着释放点能量的降低，可以实现具有零净耗散的稳定可逆状态。如果系统以更低的能量开始，它会逐渐从热噪声中提取有用功，并表现出反常的不可逆性。此外，我们还验证了瞬态涨落定理和综合瞬态涨落定理，即使对我们的系统的非遍历描述。
2011-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Irreversibility in the short memory approximation
详细介绍了最近引入的从短记忆近似中的基本微观运动方程推导宏观动力学的系统方法[Gorban等人，Phys. Rev. E，63，066124（2001）]。这种方法的本质是通过微观和宏观运动的匹配扩展来实现的，一致地实现了Ehrfest的粗粒化思想。详细介绍了该方法在推导非线性Vlasov-Fokker-Planck方程、扩散方程和流体动力学方程中的应用。该方法的优点是通过计算后Navier-Stokes近似的流体动力学被证明是稳定的，不同于伯内特流体动力学。
2003-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Thermodynamic Irreversibility of Training Algorithms
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；NTT Research（NTT研究所）
本文提出了一种通用框架，用于定义和分析训练算法的不可逆性，证明了四种不同方法在步长η的主导阶近似下是等价的，并展示了不可逆性如何导致时间反演对称性破缺的新兴力。
2026-05-21 cond-mat.stat-mech cs.AI cs.LG
Geometric Irreversibility - Enriching Lanford's Theorem with Orientational and Deformable Degrees of Freedom
University of Haifa（海法大学）
本文提出扩展结构动力学框架，揭示熵产生双机制，为分子混沌假设提供动力学解释，并将热力学不可逆性解释为结构化运动的几何属性。
2026-08-07 cond-mat.stat-mech physics.hist-ph
Relative entropy in 2d Quantum Field Theory, finite-size corrections and irreversibility of the Renormalization Group
本文研究了二维场论中相对熵在重整化群下作为不可逆量的应用，并依据先前建立的相对熵的一般单调性定理。在有限温度场论中，可以从相对熵定义一个类似于扎莫洛奇科夫c函数的单调量。另一方面，一维量子热力学熵也是一个单调的量，具有不同的性质。热力学量与应力张量的复分量的关系也被建立，因此熵c定理被提出作为类似物的Zamolodchikov的c定理的圆柱几何。
1998-09-10 cond-mat.stat-mech hep-th
Universal tradeoff relations between resource cost and irreversibility of channels: General-resource Wigner-Araki-Yanase theorems and beyond
该研究在量子资源理论框架下证明了量子信道资源成本与不可逆性的普适权衡关系，推导了能量/自由能成本权衡、拓展版Wigner-Araki-Yanase定理等关键结论，揭示了量子性与不可逆性的普遍关联。
2025-07-31 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Fluctuation Properties of Steady-State Langevin Systems
受气候现象随机模式的启发，研究了一个带加性高斯白噪声的线性随机模式的定态问题。非平衡稳态的涨落定理对这些涨落的性质提供了限制。研究了不受涨落定理约束的涨落的性质，并将其与模型参数联系起来。轨道段的不可逆性满足涨落定理，可作为非平衡涨落的度量。的不可逆性概率密度函数（PDF）的时刻被发现和PDF被认为是非高斯。对于短的和长的轨迹段，平均不可逆性趋于零，并且对于一些有限的段长度具有最大值，这定义了波动的特征时间尺度。初始平均不可逆增长率等于平均熵产生，与噪声放大有关。对于具有确定性时间尺度分离的系统，具有比轨迹时间跨度短得多的时间尺度并且其噪声幅度不是渐近大的模式，不对一阶不可逆性统计作出贡献，为降维提供了潜在的基础。
2007-11-14 cond-mat.stat-mech physics.ao-ph
Emergence of statistical behavior in many particle mechanical systems: Boltzmann's ideas on macroscopic irreversibility
本文试图解开微观时间可逆性与宏观时间不可逆性之间的“悖论”。这是我们的共同经验，一杯热咖啡冷却到室温，它永远不会自动变热（除非我们把它放在微波炉加热或炉子等），有很多例子。物理过程的这种“片面性”（如热杯的冷却）与动力学运动方程（经典或量子）的时间可逆性明显矛盾。从动力学方程的角度来看，自动加热冷杯等的过程是完全可能的。路德维希·玻尔兹曼从动力学方程（他的H定理）开始解释物理过程的这种“片面性”。玻尔兹曼的同时代人提出了批评。这种批评的根源在于19世纪非常流行的“机制”哲学。每个人都想通过牛顿力学来理解物理现象（即使是J. C。麦克斯韦发明了一种使用齿轮的机械机制来解释电磁场！核心问题是，如果基本的动力学定律是时间可逆的，那么如何才能获得这种“片面性”（时间不可逆性）。文献中有关该问题的文章数量。但这些都是以数学为导向的，严重缺乏从实际角度的简单介绍。本文试图从简单实用的角度对这一“悖论”进行解构。
2014-10-09 cond-mat.stat-mech
Boltzmann conjecture, meta-equilibrium entropy, second law, chaos and irreversibility for many body systems
提出了一种启发式推广的玻尔兹曼-吉布斯微正则熵，能够描述亚平衡特征和宏观系统的演化。尽管其简单的推导，这样一个函数的“集体参数”的微观状态的N体系统的特点，产量，在同一时间，一个统计解释的动态演化，和动态的见解的基本假设的统计力学。它的自然（隐式）时间依赖性需要}一个“第二定律”的行为，并允许此外，执行一个基本的测试洛施托可逆性异议，指出至关重要的相关性混沌在建立有效的（统计力学和动力学）“时间之箭”。几个具体的（分析和数值）应用程序说明了它的性能。
2007-02-01 astro-ph cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Time irreversibility in Statistical Mechanics
本文通过分子动力学首次计算了N粒子气体的庞加莱回归时间，发现其随粒子数指数增长，验证了玻尔兹曼假说，并证明对于远小于10^23的粒子数，回归时间已超过宇宙年龄。
2024-06-04 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic nature of irreversibility in active matter
本文为稀相活性粒子悬浮液建立了热力学定律，证明非平衡稳态中不可逆性积累速率是粒子数、温度和游动压强的状态函数，并将该关系从稀相推广到相分离区域。
2025-07-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A fluctuation theorem for time-series of signal-response models with the backward transfer entropy
随机动力系统中轨迹的不可逆性与贝叶斯网络中因果表示的结构有关。我们考虑信号-响应模型的时间离散化所产生的随机映射，我们发现了一个积分涨落定理，该定理将后向传递熵作为条件熵产生的一个下界.我们将其应用到线性信号响应模型提供分析解决方案，并受体-配体系统的非线性模型。我们表明，观测时间τ必须进行微调，以有效地检测时间序列中的不可逆性。
2018-03-14 cond-mat.stat-mech physics.data-an
Error and Disturbance as Irreversibility with Applications: Unified Definition, Wigner--Araki--Yanase Theorem and Out-of-Time-Order Correlator
Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University（北海道大学信息理工学院）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS), RIKEN（理化学研究所交叉理论数学科学中心（iTHEMS））；Department of Informatics, Faculty of Information Science and Electrical Engineering, Kyushu University（九州大学信息电气工程学院信息系）；JST, FOREST（日本科学技术振兴机构，FOREST计划）
本文提出利用不可逆性定义误差与扰动的框架，通过量子梳结构将测量不可逆性转化为辅助量子比特系统的不可逆性，并揭示不可逆性与非时间序相关子符之间的操作联系。
2026-03-17 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Irreversibility and biased ensembles in active matter: Insights from stochastic thermodynamics
主动系统通过不断地在其微观成分的水平上耗散能量来逃避平衡热力学规则。这种能量流源于环境中存在的燃料转化为持续的个体运动。它可以导致没有任何平衡等价物的集体效应，例如纯排斥粒子的相分离，或对齐粒子的集体运动（群集）。其中一些效应可以通过使用平衡工具来概括非平衡转变来合理化。因此，一个重要的挑战是系统地描述这些活跃转变的特征在多大程度上真正不同于平衡类似物。我们回顾最近的作品，使用随机热力学工具来识别，主动系统，包括粗粒度或信息熵产生的不可逆性的措施。我们描述了这与潜在的能量耗散或热力学熵产生的关系，以及它是如何受到集体行为的影响。然后，我们审查的可能性，构建热力学系综的平衡，轨迹偏向于非典型值的非平衡观测。我们表明，这是一个通用的路线，发现意外的相变在活性物质系统，这也可以通知他们的设计。
2022-03-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Newtonian approach to the study of irreversibility in many-body systems
不可逆性仍然是物理学中最不被理解的概念之一。其中一个主要原因是，经典和量子物理学的基本定律是时间对称的，而宏观过程是在一个优选的时间方向上演化的。这种长期存在的思想冲突是所谓的洛施托悖论的核心。在这里，我们解决这个二分法从牛顿的观点的动力学的质心的多体系统，这被发现施加约束的时间演化。我们表明，尽管时间对称行为的微观组成部分的系统，在许多典型的情况下，外部条件自然导致单向宏观时间演化，独立的内部相互作用和多远的系统是从平衡。我们还说明了我们的研究结果通过直接计算的质量动力学中心的非平衡稳态系统部分不受外部影响，并为系统的路线平衡。
2020-09-24 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.class-ph
Irreversibility across a nonreciprocal ${\cal PT}$-symmetry-breaking phase transition
本文在含非互易耦合的守恒相场混合物中推导出熵产生率的一般表达式，并在Cahn-Hilliard二元系统中揭示其跨越PT对称破缺相变的标度行为，最终用全局极性序参量给出弱噪声下的闭式解析结果。
2023-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Timelike Entanglement Entropy and Renormalization Group Flow Irreversibility
National Sun Yat-Sen University（国立中山大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
该研究通过时序纠缠熵提出新的引力c定理，揭示了重整化群流的不可逆性及单调性约束，拓展了引力c定理的应用范围。
2026-10-27 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Hierarchy of space-time structures, Boltzmann equation, and functional mechanics
在这份报告中，我们讨论了组织的不同层次的性质和相应的时空结构的时间不可逆性的一个特殊问题的考虑。时间不可逆性的基本问题在于：如何协调时间可逆的微观动力学和不可逆的宏观动力学。最近提出的力学泛函公式就是为了解决这个问题。这个公式的基本概念不是一个物质点和轨迹，像在传统的力学公式，但概率密度函数。即使我们处理单个粒子（而不是粒子系综），我们也可以用概率密度函数来描述它的状态。我们证明这种方法使用测量理论。在不可逆性问题的框架中的一个特殊问题是从微观动力学方程推导玻尔兹曼动力学方程。我们提出了一个从基于BBGKY族的Liouville方程得到Boltzmann方程的过程，最近提出的经典力学的泛函形式，以及两个时空尺度之间的区别，即，宏观和微观尺度。介绍了时空结构的概念。它不仅考虑了时空本身（即，一个伪黎曼流形），但也有一个特征长度和时间。时空结构形成了一个层次，在这个意义上，微观时空结构上的过程（粒子的相互作用）的初始值是从宏观时空结构上的过程（动力学现象）分配的。
2011-02-27 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Understanding probability and irreversibility in the Mori-Zwanzig projection operator formalism
从时间可逆的确定性微观动力学解释随机不可逆宏观动力学的出现是物理学哲学的核心问题之一。Mori-Zwanzig投影算子形式主义是现代非平衡统计力学最重要的方法之一，它允许从可逆微观动力学系统地推导不可逆输运方程，从而为理解这个问题提供了一个有用的框架。然而，在物理学哲学中对莫里-兹万齐格形式主义的讨论往往集中在简单的变体上，而不是在现代物理研究中使用的更复杂的变体上。在这项工作中，我将关闭这个差距，研究问题的概率和不可逆性使用的例子Grabert的时间依赖投影算子形式主义。这使得给一个更坚实的数学基础，各种概念的哲学文献，特别是华莱士的简单动力学猜想和罗伯逊的理论自治宏观动力学。此外，我将解释如何莫里-茨万齐格形式主义允许解决之间的紧张关系的认识论和本体论的方法概率在统计力学。最后，我认为，干预主义者和粗粒化者真正应该进行的辩论与为什么存在均衡的问题无关，而是为什么它具有实验中发现的定量形式。
2021-12-08 cond-mat.stat-mech physics.hist-ph
Numerical analysis of second law of thermodynamics and irreversibility in exemplary quantum systems
我们测试玻尔兹曼的H-定理的几种模型的粒子随机游走。我们研究了粒子和水库/探测器之间的相互作用对熵的影响，并发现熵增加的时间为一些模型和行为的非单调的其他。影响熵增长的关键机制是系统与库之间的量子纠缠。我们讨论了系统-储层相互作用的细节，例如系统中的干扰的存在和与检测器部件的相互作用的数量，以及它们对熵的单调性的影响。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Unified Treatment of Quantum Fluctuation Theorem and Jarzynski Equality in Terms of microscopic reversibility
有两个相关的定理，即使在远离平衡的情况下也成立，即涨落定理和Jarzynski等式。涨落定理说明熵产生涨落的对称性的存在，而Jarzynski等式使我们能够用不可逆过程来估计两个状态之间的自由能变化。另一方面，Crooks研究了经典随机系统中这些定理之间的关系。本文导出涨落定理和Jarzynski等式微观可逆性条件的量子类比。换句话说，克鲁克斯工作的量子模拟。
2005-04-29 cond-mat.stat-mech
Renormalization group irreversible functions in more than two dimensions
二维以上的重整化群有两个一般的不可逆性定理：第一个是熵性质的，而第二个是由Forte和Latorre提出的，依赖于应力张量迹的性质，最近被Osborn和Shore质疑。我们首先建立在什么样的假设下第二个定理仍然有效。然后将它与熵定理进行了比较，证明了它的本质等价性。然而，由于（修正的）Forte-Latorre定理的不可逆函数是非普适的（而另一个定理的相对熵是普适的），它需要额外的重整化步骤。另一方面，只有当应力张量迹相关器的积分是有限的时，不可逆性定理才能保证是明确的，而这只发生在维度小于4的自由理论中。
2000-10-16 cond-mat.stat-mech hep-th
Entropy production theorems and some consequences
研究了几类精确可解模型中的总熵产生涨落。对于这些系统，详细的波动定理成立，即使在瞬态，提供了最初的系统是在热平衡准备。分析了系统弛豫到平衡态过程中熵产生的性质。在有限的时间间隔内的平均熵产生给出了一个更好的范围内的系统上执行的平均功比著名的Jarzynski等式。此外，还讨论了平均熵产生作为有限时间非平衡过程不可逆性的信息论性质的量化。
2009-08-08 cond-mat.stat-mech
Energetics and performance of a microscopic heat engine based on exact calculations of work and heat distributions
我们研究了一种基于外控二能级系统的微电机。电机的一个运行周期由两个冲程组成。在每个冲程内，两级系统与给定的热浴接触，并且其能级以恒定速率驱动。两个态的占据几率随时间的演化由一个速率方程控制，代表了系统对外界驱动的响应。我们给出了极限环速率方程的精确解，并讨论了新兴的热力学：对环境所做的工作，与浴的热交换，熵产生，电机的效率和功率输出。此外，我们引入了一个增广的随机过程，它反映了在给定的时间，两个国家的占领概率和在以前的演变过程中花费在各个国家的时间。增广过程的演化算子的精确计算使我们能够详细讨论极限环期间所作功的概率密度。在强不可逆的制度，密度表现出重要的质的差异，相对于更常见的高斯形状在弱不可逆的制度。
2009-12-10 cond-mat.stat-mech
Fluctuation relations without microscopic time reversality: Generalized Green-Kubo relation and integral fluctuation theorem for uniformly sheared granular systems
我们推导出广义格林-久保关系和适用于均匀剪切颗粒系统中的微观时间反演对称性被打破的波动定理的积分形式。前一个关系提供了一个精确的表示非平衡稳态性能的时间-关联函数描述从初始静态到最终剪切稳态的瞬态动力学的积分。我们还调查的影响，积分波动定理的方法走向稳定状态和稳定状态的分布函数的可能形式的过剩热力学函数。
2009-06-10 cond-mat.stat-mech
