The generalized canonical ensemble and its universal equivalence with the microcanonical ensemble
摘要缩短：微正则平衡宏观态的特征在于作为一个约束最小化问题的解决方案，而正则平衡宏观态的特征在于作为一个相关的，无约束的最小化问题的解决方案。在Ellis，Haven，and Turkington（J. Stat. 101，999，2000），系综等价的问题在两个独立但相关的水平上得到了完全解决：平衡宏观态的水平，其关注于平衡宏观态的相应集合之间的关系，以及热力学水平，其关注于微正则熵$s$何时可以被表示为正则自由能的Legendre-Fenchel变换。本文通过解决以下动机问题，显著扩展了Ellis等人的结果。假设微正则系综可以与正则系综不等价，那么是否可以用一个与微正则系综等价的广义正则系综来代替正则系综？我们考虑的广义正则系综是从标准正则系综中通过添加一个指数因子而得到的，该指数因子涉及哈密顿量的连续函数$g$。在Ellis等人的论文中，我们分析了两个系综在平衡宏观态和热力学水平上的等价性。对本文的主要结果作了一个简洁但不十分精确的陈述，即微正则系综和广义正则系综在平衡宏观态水平上是等价的，当且仅当它们在热力学水平上是等价的，当且仅当广义微正则熵$s-g$是凹的.
2004-08-31 cond-mat.stat-mech
Absence of dissipation in trajectory ensembles biased by currents
我们认为有偏见的合奏的轨迹与大偏差的电流在平衡系统。偏置合奏的特点是非零电流和缺乏时间反演对称的平衡态，但我们表明，他们保留了广义的时间反演对称性，涉及一个空间变换，反转电流。这意味着这些合奏缺乏耗散。因此，它们与电流由外力引起的非平衡稳态显著不同。这一结果的一个后果是，最大熵假设（MaxEnt/MaxCal），广泛用于远离平衡的热系统建模，有相当意想不到的影响，包括明显的超流体行为在经典模型的剪切流。
2016-02-11 cond-mat.stat-mech
Out of equilibrium statistical ensemble inequivalence
我们考虑一个描述$N$转子通过平均场相互作用耦合的一维运动的范例模型，并受到外部磁场的扰动。后者被证明是显着改变系统的行为，驱动出现的合奏不等价的平衡相，信号由负（微正则）磁化率。系统的热力学分析讨论，建立在最大熵方案证明从第一原理。模拟证实了理论图景的充分性。包容不对等依赖于一个特殊的现象，从以前的作品中观察到的不同。结果表明，微正则能量中凸入侵者的存在是（宏观上）观察到不等价性的必要但非充分条件。负温度状态也被发现发生。这些有趣的现象反映了仔细研究的问题的非玻尔兹曼性质，因此，具有普遍性的特征，包括平衡以及平衡外的制度。
2010-11-24 cond-mat.stat-mech
Transient Nucleation near the Mean-Field Spinodal
在具有非守恒序参量和长程相互作用的一维$ϕ^4$模型中，在赝旋节线附近考虑成核。对于一个足够大的系统或一个缓慢弛豫到亚稳平衡的系统，在达到亚稳平衡之前有一个不可忽略的成核概率。这个过程被称为瞬时成核。临界液滴被定义为在亚稳阱和稳定阱之间动态平衡的极大似然构型。与时间相关的液滴轮廓和成核速率的推导，和理论结果进行比较，计算机模拟。分析揭示了一个独特的峰值特性的非稳态成核率的成核时间的分布。在淬火条件下，瞬态临界液滴比亚稳平衡模拟和理论预测中发现的液滴更紧凑。
2007-03-02 cond-mat.stat-mech
Dual thermodynamic ensembles, relative entropies, and excess free energy
B.I.T.S. (Berkeley Institute for Science and Technology)（伯克利科学与技术研究所）
本文提出双热力学集合的概念，揭示反向相对熵的热力学解释，通过互换能量与熵的角色定义过剩自由能。
2026-02-17 cond-mat.stat-mech
Weighted-ensemble Brownian dynamics simulation: Sampling of rare events in non-equilibrium systems
我们提供了一个算法的基础上加权集成（WE）的方法，准确地采样系统在稳态。将我们的方法应用于不同的一维和二维模型，我们成功地计算了$10^{-300}$阶的稳态概率，并再现了$10^{-280}$阶速率的Arrhenius定律。特别注意不存在细致平衡假设的非势系统的模拟。对于这一大类随机系统，稳态概率分布密度通常是未知的，并且不能在仿真过程中用作先验知识。我们比较了算法的效率与标准的布朗动力学模拟和其他WE方法。
2013-03-16 cond-mat.stat-mech
On completeness of description of an equilibrium canonical ensemble by reduced s-particle distribution function
在这篇文章中，它表明，在一个经典的平衡正则系综的分子与$s$体相互作用充分吉布斯分布可以唯一地表示在一个减少的s-粒子分布函数。这意味着，只要粒子数$N$和体积$V$是固定的，约化的$s$粒子分布函数就包含与整个正则吉布斯分布一样多的关于平衡系统的信息。后者表示为相对于约化的$s$ -粒子分布函数的绝对收敛的幂级数。作为一个例子，这种扩展的线性项计算。它还表明，减少的分布函数的顺序小于$s$不具有这样的属性，并在所有的外观，不包含所有的信息系统正在考虑。
2008-10-28 cond-mat.stat-mech
Positive heat capacity in the microcanonical ensemble
热容为正值是系统在热力学平衡时热稳定性的标志。我们表明，这个属性仍然有效的系统与负导数的能量相对于温度，发生在一些系统所描述的微正则系综。演示依赖于考虑吉布斯平衡面上的轨迹，以及它在熵能平面上的投影。吉布斯平衡表面具有凸性，但投影可能缺乏这种性质，导致能量对温度的负导数。
2020-04-21 cond-mat.stat-mech
Metastability within the generalized canonical ensemble
我们讨论了我们最近推出的广义正则系综（J.统计。119（2005）1283）。我们表明，这个合奏可以用来转换亚稳态或不稳定（非平衡）的标准正则系综稳定（平衡）状态内的广义正则系综。广义正则系综内的平衡计算因此可以用来获得正则系综内非平衡态的信息。
2005-09-30 cond-mat.stat-mech
Ergodic properties of continuous-time random walks: finite-size effects and ensemble dependences
研究了连续时间随机游动（CTRW）中等待时间分布的空间约束和光滑截断的影响。我们还研究了遍历性质对初始系综的依赖性（即，第一次等待时间的分布）。在这里，我们考虑两个合奏：平衡和一个典型的非平衡合奏。对于这两个合奏，它示出的时间平均均方位移（TAMSD）表现出交叉从正常到异常扩散由于空间限制，这种交叉不消失，即使在长的测量时间限制。此外，对于非平衡系综，我们表明，TAMSD的扩散常数的概率密度函数遵循瞬态Mittag-Leffler分布，并且随着测量时间的增加，在TAMSD中的散射显示出从弱遍历性破坏（不可再现的制度）到普通遍历性行为（可再现的制度）的明显过渡。与指数分布等常见分布相比，这种向普通遍历性的收敛需要很长的测量时间;换句话说，弱遍历性破缺持续很长时间。此外，它表明，除了TAMSD，一类可观的也表现出这种缓慢的收敛遍历。我们还指出，即使具有平衡初始系综的系统没有老化，它的行为也与非平衡系综的行为非常相似。
2013-03-15 cond-mat.stat-mech
On the transient Fluctuation Dissipation Theorem after a quench at a critical point
修正的涨落耗散定理（MFDT）是G。Verley等人{ \it（EPL 93，10002，（2011））}对非平衡瞬态进行了实验研究。我们将MFDT应用到液晶指向矢的瞬态弛豫动力学中，在接近Fréedericksz转变（Ftr）临界点的淬火后，Ftr具有由电场驱动的二阶相变的几个特性。虽然标准的涨落耗散定理（FDT）是不满足的，因为系统是强烈的平衡，MFDT是完美的验证在瞬态过程中，只有部分描述的朗道-金兹伯格（LG）方程，我们的观察进行了比较。研究结果可为材料老化研究提供参考。
2015-06-17 cond-mat.stat-mech
Competition between lanes and transient jammed clusters in driven binary mixtures
该研究针对反向受驱粒子二元混合物，揭示其非平衡稳态下平行车道与瞬态阻塞簇共存的特性，通过有限尺寸标度分析证明相分离无临界驱动力、为有限系统渡越行为，且该效应源于瞬态阻塞簇对长程有序的破坏。
2024-02-19 cond-mat.stat-mech
Transient ageing in fractional Brownian and Langevin equation motion
由平稳的分数高斯噪声驱动的随机过程，即分数布朗运动和分数朗之万方程运动，通常被认为是遍历的，在这个意义上，经过代数松弛，时间和物理观测量的系综平均值重合。最近的研究表明，分数布朗运动和分数朗之万方程运动在外部约束下是瞬时非遍历的-时间和系综平均的行为不同-从粒子开始感觉到约束的那一刻起。在这里，我们表明，这些过程也表现出瞬态老化，也就是说，物理观测值，如时间平均均方位移依赖于时间$t=0$的系统的启动和老化时间$t_a$的测量开始之间的时滞。特别是，事实证明，分数朗之万方程运动的老化依赖于$t_a$是不同的自由和受限运动的情况下。我们得到明确的解析表达式的粒子位置的老化时刻以及时间平均均方位移，并提出了这种瞬态老化现象的数值分析。
2013-07-23 cond-mat.stat-mech
Long-range interacting systems in the unconstrained ensemble
完全开放的系统可以与环境交换热量、功和物质。当能量、体积和粒子数在完全开放条件下波动时，系统的平衡态（如果存在）可以用温度、压力和化学势作为控制参数来确定。无约束系综是描述完全开放系统的统计系综，副本能量是这些控制参数的适当自由能，热力学必须从这些控制参数导出。事实证明，具有短程相互作用的宏观系统在无约束系综中不能达到平衡构型，因为在这种情况下，温度、压力和化学势不能被视为一组独立变量。与此相反，我们表明，长程相互作用的系统可以达到热力学平衡状态的无约束合奏。为了说明这一事实，我们考虑一个修改的Thirring模型和比较无约束的合奏与正则和巨正则的：更多的合奏是由固定的体积或粒子数的约束，更大的空间参数定义的平衡配置。
2017-01-24 cond-mat.stat-mech
Physical interpretation of the canonical ensemble for long-range interacting systems in the absence of ensemble equivalence
在长程相互作用的系统中，由于能量是一个非加性的量，因此可能会出现系综不等价：即使在热力学极限下，不同的统计系综也可能导致不同的平衡描述。只要系统是孤立的，微正则系综应该被认为是物理上正确的平衡分布。另一方面，正则系综总是可以用数学来定义，但人们很自然地想知道它对应于哪些物理情况。我们数值地和在某些情况下解析地证明了存在系综不等价的广义哈密顿平均场模型的平衡性质可以用正则分布正确地描述，（至少）两种不同的场景：a）当系统通过局部相互作用耦合到大型储层时（即使储层反过来表现出系综不等效）和b）当系统的一小部分与其其余部分之间的平均场相互作用被某种屏蔽削弱时。
2018-08-28 cond-mat.stat-mech
Estimating equilibrium ensemble averages using multiple time slices from driven nonequilibrium processes: theory and application to free energies, moments, and thermodynamic length in single-molecule pulling experiments
最近发现的统计力学的身份，使平衡系综平均计算驱动非平衡过程的实现，包括单分子拉实验和类似的计算机模拟。收集大型数据集的挑战促使人们追求最大限度地利用现有信息的有效统计估计。沿着这些思路，Hummer和Szabo开发了一个估计器，该估计器结合了沿驱动非平衡过程的多个时间切片的数据，以计算平均力的潜力。在这里，我们概括了他们的方法，从多个时间片汇集信息来估计任意的均衡预期。我们的表达式可以与路径集成平均值的估计，包括现有的最佳估计，使用单向和双向协议收集的数据相结合。我们证明了估计通过计算自由能，矩的聚合物扩展，和度量张量的热力学长度在一个模型单分子拉伸实验。与仅使用单个时间片的估计器相比，我们的多个时间片估计器产生了更平滑的估计，并实现了更低的高阶矩方差。
2010-10-26 cond-mat.stat-mech
Restricted equilibrium ensembles: Exact equation of state of a model glass
我们研究了一个玩具玻璃模型的热力学性质：一个具有一维近邻相互作用的硬核格子气。时间演化是马尔可夫的，具有最近邻和次最近邻跳跃，跃迁速率被假定为满足细致平衡条件，但系统在低于玻璃温度时是非遍历的。低于该温度，系统处于受限热平衡，其中扇区的数量和扇区内可访问状态的数量都随着系统的大小呈指数增长。使用配分函数，只在一个部门内的动态可访问的状态，然后采取淬火平均的部门，我们确定了这个系统的状态方程的确切。
2010-08-18 cond-mat.stat-mech
Microcanonical ensemble out of equilibrium
European Molecular Biology Laboratory（欧洲分子生物学实验室）；Heidelberg University（海德堡大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）；INFN, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）
本文提出了一种基于微正则caliber原理的非平衡态动态集合论，通过扩展玻尔兹曼方法，系统发展了广义详细平衡关系并推导了随机热力学关键方程。
2025-05-30 cond-mat.stat-mech
(Non equilibrium) Thermodynamics of Integrable models: The Generalized Gibbs Ensemble description of the classical Neumann Model
我们研究一个经典的可积（诺依曼）模型描述的运动的一个粒子上的球，受谐波力。我们解决的问题，在无限维的限制，通过引入一个软版本，其中的球形约束仅施加平均初始条件。我们表明，广义吉布斯熵捕获的软模型的长时间平均值。我们揭示了完整的动态相图扩展，准凝聚，坐标，坐标和动量凝聚相。的波动的标度特性，使我们能够建立在严格和软球约束的情况下是等效的，确认的GGE假设的诺依曼模型的动态相图的大部分的有效性。
2020-07-28 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic versus statistical nonequivalence of ensembles for the mean-field Blume-Emery-Griffiths model
我们说明了一种新的表征不等价的统计力学系综使用平均场布卢姆-埃默里-格里菲斯（BEG）模型作为测试模型。新的表征在微正则和正则平衡态分布的水平上起作用。由于这个原因，它可以被看作是一个统计特性的非等价系综的扩展和补充的基础上非凹异常的微正则熵的非等价系综的共同热力学特性。通过数值计算的微正则和正则集的平衡态分布的BEG模型，我们表明，微正则熵是非凹的平均能量值，微正则分布的状态无处实现的正则系综。此外，我们表明，微正则熵是严格凹的平均能量的值，平衡态的微正则分布可以放在一对一的对应关系与等价的正则平衡态分布。我们的数值计算说明了一般结果有关热力学和统计等价性和不等价性的合奏证明埃利斯，黑文，和Turkington [J.统计。101，999（2000）]。
2004-03-18 cond-mat.stat-mech
Inequivalence of ensembles in statistical mechanics
为了研究系统的热力学性质，使用统计力学，我们提出了一个系综，位于熟悉的正则和微正则系综之间。从这些合奏的比较研究，我们得出结论，所有这些合奏可能不会产生相同的结果，即使在热力学极限，除了在高温下。对系统间耦合的研究表明，热力学平衡态是统计平衡态的一种特殊情况。作为这种分析的副产品，我们得到了区间内概率密度函数的一般形式。
2000-07-12 cond-mat.stat-mech
Typicality for Generalized Microcanonical Ensembles
对于处于未知纯态的宏观孤立量子系统，在一般平衡和非平衡条件下，任何给定的可观测量的期望值几乎不偏离系综平均值，且具有极高的概率。特别注意的是系统状态的不可控的微观细节。对于一个子系统弱耦合到一个大的热浴，正则系综恢复下更一般和现实的假设比那些隐含在通常的微正则描述的复合系统在平衡。
2007-10-23 cond-mat.stat-mech
Transient rectification of Brownian diffusion with asymmetric initial distribution
在非相互作用的布朗粒子系综中，可能会暂时形成有限的系统平均速度，即使它最初为零。该效应源于对耗散力的小的非线性修正，导致速度的一阶矩的方程耦合到高阶矩。当一个复杂系统在具有动量守恒的粘性介质中离解时，这种效应可能是相关的。
2007-05-25 cond-mat.stat-mech
Steepest-entropy-ascent quantum thermodynamic modeling of heat and mass diffusion in a far-from-equilibrium system based on a single particle ensemble
本文利用最速熵升原理（SEA）建立了一个非平衡态下局部孤立系弛豫的热力学模型。SEA原理在热力学状态空间中可表示为一个变分原理。该模型是能够达到这样一个系统的Onsager关系。由于没有假设的局部平衡，共轭通量和力，这导致，是固有的系统的状态空间的子空间，并使用亚平衡状态和非平衡密集的属性，它描述了热力学状态空间的子空间之间的非相互平衡状态的概念定义。的Onsager关系示出的是一个热力学运动学特征的系统独立的具体细节的微机械动力学。研究了具有不同约束条件的两种松弛过程（即，守恒定律）对应于热量和质量扩散。在近平衡区的线性行为以及在远离平衡区的非线性行为进行了讨论。热力学关系在平衡和近平衡领域，包括吉布斯关系，克劳修斯不等式，和Onsager关系，推广到远离平衡领域。在内禀共轭通量和力所围成的空间中，用二次耗散势表示变分原理。作为一个应用，该模型被应用到一个系统的热量和质量扩散的单粒子系综表示，这也可以适用于一个简单的系统的许多粒子。在近平衡状态下，导出了唯象输运系数。
2016-01-12 cond-mat.stat-mech
The equilibrium landscape of the Heisenberg spin chain
我们研究了一个相互作用可积量子模型的平衡态景观，即局部平衡态的整个流形。专注于各向同性的海森堡自旋链，我们描述了两个互补的框架，解决平衡合奏：功能积分热力学贝特Answeries方法，和晶格正则化转移矩阵的方法。我们证明了两者之间的等价性，并在这样做澄清了几个微妙的特点一般的平衡态。特别是，我们解释了崩溃的规范Y-系统，这反映了一个隐藏的结构中的参数化的平衡合奏。
2019-07-19 cond-mat.stat-mech
Poincare recurrences from the perspective of transient chaos
利用瞬态混沌的遍历理论，得到了混沌系统的庞加莱递归性的描述。它是基于递归时间分布和逃逸时间分布之间的等价性，逃逸时间分布是通过泄漏系统和采取一个特殊的初始系综获得的。这个合奏是非典型的自然措施的泄漏系统，条件不变的措施。因此，对于一般的初始系综，平均复发和逃逸时间是不同的。然而，我们表明，这些分布的衰减率总是相同的。我们的结果仍然有效的混合相空间的哈密顿系统，并验证了双曲和非双曲分量的混沌鞍分裂。
2008-04-29 cond-mat.stat-mech math.DS nlin.CD
New equilibrium ensembles for isolated quantum systems
孤立量子系统的幺正动力学不允许纯态热化。正因为如此，如果一个孤立的量子系统达到平衡，它将对所谓的“对角系综”$ρ_{DE}$的预测产生影响。基于Jaynes最大熵原理的直觉，本文提出了一种新的技术来逐步产生更好的近似$ρ_{DE}$。作为一个例子，我们写下了一个层次的集合，可以用来描述小的孤立的量子系统的平衡物理，超越了吉布斯系综的“热分析”。
2018-09-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Equilibrium Equality for Free Energy Difference
Jarzynski等式（JE）和热力学积分法是计算系统恒温两个平衡态之间自由能差（FED）的常用方法。然而，对于一个大规模的系统，需要产生大量的集成样本来达到高精度，这消耗了大量的计算资源。以往的工作通过引入虚可积系统，尝试用平衡量代替非平衡量，提高了计算恒温下不同平衡态间FED的效率。为了克服以往工作中不能有效计算两个不同温度平衡态的FED的缺点，本文通过推导不同温度状态间FED的等式，再结合不同体积状态间FED的等式，推导出任意两个不同平衡态间FED的平衡等式。本文提出的等式将任意两个平衡态之间的FED表示为一个平衡态的系综平均值，使得只产生一个正则系综就可以确定任意两个平衡态之间的FED，从而大大减少了所需的样本，提高了效率。此外，在不同维数的Toda-Lattice模型中，检验了等式的有效性和效率。
2020-08-31 cond-mat.stat-mech
"Swarm relaxation": Equilibrating a large ensemble of computer simulations
在分子动力学和蒙特卡罗计算机模拟中，通常的做法是运行多个单独初始化的模拟，以改善独立微观状态的采样。在这里，我们研究这种策略的极端情况下，我们运行一个大的合奏$M$独立的模拟（一个“群”），其中每一个放松到平衡的效用。我们表明，如果$M$是为了$10^3$，我们可以监控群的松弛平衡，并确认其实现，在$\sim 10\barτ$，其中$\barτ$是平衡松弛时间。一旦这种规模的群达到平衡，每次运行的$M$最终微观状态的集合就足以评估大多数平衡性质，而无需进一步采样。与单个长模拟相比，这种方法大大减少了所需的挂钟时间，减少了几百倍，但总计算量增加了一小部分。它也非常适合具有数千个处理器的现代计算系统，并且是需要在最小的挂钟时间内产生高精度结果的仿真研究的可行策略。我们目前的结果，通过应用这种方法，几个测试案例。
2017-10-29 cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium ensemble theory for thermal transport in anharmonic crystals
本研究提出一种基于局域玻色子的非平衡系综理论研究非简谐晶体热输运，通过原子链实验观测到类拉比振荡并得到热导率随非简谐相互作用先缓增后速降的规律。
2023-12-14 cond-mat.stat-mech
Basis of a non Riemannian Geometry within the Equilibrium Thermodynamics
微正则描述的特点是存在一个内部的对称性密切相关的动力学起源这个系综：重新参数化不变性。这种对称性使得在孤立系的微正则描述中发展出非黎曼几何形式成为可能，从而使Gibbs正则系综和经典涨落理论在开放系统中得到意想不到的推广（其中反温度和总能量E表现为互补的热力学量），基于正则系综的蒙特卡罗模拟的改进，以及重新考虑基于微正则熵的任何相变分类方案。
2006-10-25 cond-mat.stat-mech
Ensemble equivalence for non-Bolztmannian distributions
本文讨论了使用广义正则分布的可能性，即使用除$\exp(-βE)$以外的其它因子，以计算物理系统的平衡性质。它将表明，在某些情况下，一些其他的选择，可以导致这些属性的一个简单的计算。利用统计力学的原理导出了正则分布和广义正则分布之间的等价关系，并通过简单地导出长程伊辛模型的平衡性质来证明这种方法。
2005-09-30 cond-mat.stat-mech
Numerical comparison of a constrained path ensemble and a driven quasisteady state
我们调查之间的对应关系的非平衡系综定义通过分布的相空间路径的哈密顿系统，和一个系统驱动到一个稳态的非平衡边界条件。为了发现非平衡路径系综是否充分描述了驱动系统的物理特性，我们在一个简单的一维模型中测量了牛顿动力学和纯保守相互作用的转子的跃迁率。我们将这些速率与非平衡路径集合的已知特性进行比较。在这样做的过程中，我们建立了有效的协议，在非平衡准稳态的过渡率的分析。势阱之间的过渡率和相空间元素之间的研究，并发现表现出不同的属性，更粗粒度的势阱有效地进一步从平衡。在所有的情况下，从边界驱动系统的结果接近的路径系综预测，但两者的等价性问题仍然是开放的。
2014-01-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equivalence and nonequivalence of ensembles: Thermodynamic, macrostate, and measure levels
我们提出了一般和严格的结果表明，微正则和正则系综是等价的，在所有三个层次的描述考虑在统计力学-即，热力学，平衡宏观态，微观状态的措施-每当微正则熵是凹的热力学极限的能量密度的函数。这是证明任何经典的多粒子系统的热力学函数和平衡宏观状态存在，并通过大偏差原则定义，概括了许多以前的结果获得特定类别的系统和可观的。类似的结果适用于其他双重合奏，如典型的和grand-canonical合奏，除了用于描述非平衡系统驱动的稳态路径合奏。
2015-02-13 cond-mat.stat-mech
A gentle introduction to the non-equilibrium physics of trajectories: Theory, algorithms, and biomolecular applications
尽管非平衡态统计力学在现代物理学和相关领域中的重要性，但该主题经常被本科生和核心研究生课程省略。然而，非平衡态物理学的关键方面可以用基于严格轨迹图的最小形式主义来理解。基本目标是轨迹的集合，一组独立的时间演化系统，可以很容易地可视化或模拟（例如，对于蛋白质折叠），并且可以类比于静态系统配置的集合来严格分析。轨迹图为理解首次穿越时间、复杂系统中的“机制”以及复杂过程的表观可逆性的基本约束提供了直接的基础。轨道使扩散和福克-普朗克偏微分方程的物理基础具体化。最后但并非最不重要的是，轨迹集成支持了一些最重要的算法，这些算法在蛋白质构象和结合过程的生物分子研究中取得了重大进展。
2021-07-20 cond-mat.stat-mech
Equilibrium Properties of Quantum Spin Systems with Non-additive Long-Range Interactions
通过采用适当的相互作用强度标度，研究了具有非加性长程相互作用的量子自旋系统的平衡态，所谓的卡茨处方在经典自旋系统中，平衡自由能是通过最小化粗粒磁化上的自由能泛函而获得的。在这里，我们表明，这也是正确的量子自旋系统。由此发现，当正则系综和微正则系综在某些参数范围内不等价时，用无限程相互作用（Curie-Weiss型相互作用）代替实际的长程相互作用是不一定合理的。另一方面，在两个系综相等的参数区域中，这种替换总是合理的。我们研究海森堡XXZ模型作为一个说明性的例子，并讨论与实验的关系。
2012-08-22 cond-mat.stat-mech
Description using equilibrium temperature in the canonical ensemble within the framework of the Tsallis statistics employing the conventional expectation value
Chiba Keizai University（千叶经济大学）
本文在Tsallis统计框架下，利用平衡温度计算正则集中的热力学量和概率分布，探讨了谐振子系统的能量、熵和热容表达式，揭示了不同参数对结果的影响。
2025-12-13 cond-mat.stat-mech
Non Equilibrium Transitions in a Polymer Replication Ensemble
本文提出热力学一致的复制系综，通过粗粒化共聚物复制过程构建准确度相图，揭示随机与准确拷贝种群间的非平衡相变及维持准确性的最低能量需求。
2025-02-17 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Non-equilibrium Optical Conductivity: General Theory and Application to Transient Phases
本文提出了一个关于脏限超导体光电导率和公度电荷密度波的非平衡理论。我们讨论了不同的实验相关的光场探测脉冲的电流响应，并表明，一个单一的频率定义的光学电导率$σ(ω)\equiv j(ω)/E(ω)$是难以解释的绝热极限。我们识别特征的时域签名区分超导，正常金属和电荷密度波状态。我们还提出了一种途径，直接解决的瞬时超流刚度的超导体的形状的探测光场。
2017-07-31 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Non-stationary Statistics and Formation Jitter in Transient Photon Condensation
虽然平衡态相变很好地描述了一个自由能景观，有几个工具来描述其非平衡对应的一般特征。另一方面，接近平衡的自由能很容易获得，但它们的完整几何形状仅在非平衡中探索，例如在淬火之后。然而，在非平稳系统的特定情况下，序参量和自由能的概念变得不明确，并且仍然缺乏对非平稳（瞬态）相变的全面理解。在这里，我们探测瞬态非平衡动力学的光泵，染料填充的微腔表现出近平衡玻色-爱因斯坦凝聚在稳态条件下。通过快速激发大量的染料分子，我们淬火系统远离平衡态，接近一个临界激发能，发现延迟凝聚，解释为一个瞬态等效的临界减速。我们引入了两次、非平稳、二阶关联函数作为探测瞬态弛豫动力学统计特性的有力实验工具。除了临界激发能附近的数量波动，我们表明，瞬态相变表现出不同形式的发散波动，即时序抖动的序参量的增长。这种抖动是由与自发发射相关的随机性引起的，其影响在临界点附近被放大。我们的结果的一般性质进行了讨论的基础上的几何有效自由能景观。因此，我们确定通用功能，如形成定时抖动，为一个更大的一组系统经历瞬态相变。我们的研究结果对不同的系统有直接的影响，包括微米和纳米激光器以及胶体纳米颗粒的生长。
2019-08-15 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Eliminating Ensembles from Equilibrium Statistical Physics: Maxwell's Demon, Szilard's Engine, and Thermodynamics via Entanglement
一个处于平衡状态的系统不会进化--时间独立性是它的明显特征。然而，在牛顿物理学中，单个系统的微观状态（相空间中的一个点）根据其运动方程不断演化。系综在十九世纪被引入，以弥合牛顿动力学中相空间点的连续运动和热力学的静态之间的鸿沟：虽然单个经典系统的状态不可避免地演变，但这些状态的相空间分布-系综-可以是时间无关的。我表明纠缠（例如，与环境）可以在单个量子系统中产生与时间无关的平衡。这使得人们可以消除合奏-一个尴尬的策略引入调和热力学与牛顿力学-和使用一个单独的系统相互作用，因此纠缠与它的热浴来代表平衡，并阐明信息和测量在物理学中的作用。因此，在我们的量子宇宙中，人们可以在没有合奏的情况下实践统计物理学-因此，在某种意义上，没有统计学。消除系综使用的想法，导致最近的推导玻恩规则从纠缠的对称性，我开始审查的推导。然后，我回顾和讨论的困难有关的依赖合奏和说明合奏的需要与经典的西拉德的引擎。一个类似的量子引擎--一个与热浴环境相互作用的单一系统--足以建立热力学。麦克斯韦的恶魔的作用（这在这个量子的背景下类似于维格纳的朋友）也进行了讨论。
2018-06-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Signature of Generalized Gibbs Ensemble Deviation from Equilibrium: Negative Absorption Induced by a Local Quench
当在具有完整运动常数集的孤立量子系统中进行参数猝灭时，其平衡动力学被认为是由广义吉布斯熵（GGE）很好地捕获的，其特征在于与运动常数相关的一组系数$\{λ_α\}$。我们确定最基本的GGE偏离平衡分布，导致可检测的影响。通过在一维电子系统中淬灭适当的局部吸引势，所得到的GGE与平衡态的差异仅为一个单一的$λ_α$，对应于出现位于完全占据的连续态之下的仅部分占据的束缚态。该效应被示出为引起光学增益，即，吸收光谱中的一个负峰，表示辐射的受激发射，使人们能够通过光学测量来识别费米子系统中的GGE特征。我们讨论在现实的设置的实施。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Transient probability currents provide upper and lower bounds on non-equilibrium steady-state currents in the Smoluchowski picture
概率流是描述非平衡过程动力学的基本方法。值得注意的是，源-宿系统的稳态电流$J_{ss}$可以为从源到宿的转变提供精确的平均首次通过时间（MFPT）。由于瞬态非平衡行为在一些现代路径采样方法中被量化，例如“加权系综”策略，因此随着系统随时间的演变，有强烈的动机来确定$J_{ss}$上的界限-从而确定MFPT上的界限。在这里，我们表明，$J_{ss}$是有界的，从上方和下方的最大值和最小值，分别作为一个函数的空间坐标在任何时间$t$的电流为一维系统经历过阻尼朗之万（即，Smoluchowski）动力学和高维Smoluchowski系统满足某些假设时，投影到一个单一的维度。随着时间的推移，这些界限变得更紧，使它们在估计$J_{ss}$和复杂系统的长时间尺度动力学的方案中具有潜在的实用价值。从概念上讲，边界的结果从一个事实，即极值的瞬态电流放松对稳态电流。
2019-11-06 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Role of Ergodicity in the Transient Fluctuation Relation and a New Relation for a Dissipative Non-Chaotic Map
确定性的动力系统，如贝克映射是有用的，以阐明一些条件的确定性模型验证非平衡统计物理。我们研究了一个二维动力系统，具有弱形式的可逆性，具有特殊的吸引域和稳态。特别是，我们测试的瞬态波动关系的有效性所需的条件。我们的分析通过具体例子说明了为什么平衡动态的遍历性似乎是瞬态涨落关系成立的必要条件。这种调查，然后导致一种瞬态关系的数值验证，不同于通常的瞬态波动关系（FR），只持有渐近。同时，它不是稳态波动关系，因为在稳态中不存在波动。
2014-06-26 cond-mat.stat-mech math.DS
Critical behaviour of the 2d spin diluted Ising model via the equilibrium ensemble approach
用平衡系综方法研究了二维伊辛模型在猝灭无规位稀释作用下的临界行为。有限宽度的半无限条中的数值传递矩阵技术，连同唯象重整化和共形不变性，特别适合于使平衡系综方法工作。提出并应用了一种高精度提取模型临界温度的新方法。一个更系统的有限尺寸标度分析比以前的数值研究已经完成。一个平行的调查，沿着目前正在讨论的两个主要方案，即对数校正方案（与临界指数固定在伊辛普适性类）与弱普适性方案（临界指数随无序程度而变化）的路线，进行。在解释我们的数据时，我们始终最大限度地保持双向开放。一个关键的讨论表明，仍然，一个明确的区分这两种情况是不可能的基础上，现有的有限规模的数据。
1999-07-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Renyi statistics in equilibrium statistical mechanics
在一般情况下，特别是理想气体的正则和微正则系综的Renyi统计检查。在微正则系综中，Renyi统计量与Boltzmann-Gibbs统计量等价。通过对理想气体的精确分析，证明了在热力学极限的正则系综中，Renyi统计与Boltzmann-Gibbs统计也是等价的。此外，它还满足平衡态热力学的要求，即统计系综的势能是其广义态变量的1次齐次函数。我们的结论是，Renyi统计重复的物理关系源于玻尔兹曼-吉布斯统计在物理极限。
2009-10-16 cond-mat.stat-mech nucl-th
Maximum entropy distributions of wavefunctions at thermal equilibrium
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
本文提出Scrooge Ensemble，通过约束测量熵与Gibbs态的Rényi分歧，解决热平衡下波函数分布的熵最大原理问题。
2026-03-20 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nonequilibrium ensemble averages using nonlinear response relations
University of Leicester（莱斯特大学）；Great Bay University（大湾区大学）
本文研究了非平衡动力系统中非线性响应函数的计算方法，探讨了暂态时间相关函数与随机系统谱理论的关系，指出在非线性条件下TTCF方法的优势。
2026-03-27 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Transient subtraction: A control variate method for computing transport coefficients
针对分子动力学中输运系数计算的高方差问题，提出瞬态减法技术，通过模拟非平衡起始的瞬态动力学并减去耦合平衡轨迹，降低估计量方差，提供数学公式及误差估计，数值示例验证其有效性。
2025-02-18 cond-mat.stat-mech cs.NA math.NA
Poincare recurrences and transient chaos in systems with leaks
为了模拟观测和实验的情况下，我们考虑泄漏的混沌动力系统的相空间。应用瞬态混沌理论，得到了生存概率逃逸率的表达式。这个表达式改进了以前的估计的基础上的封闭系统的属性，并解释依赖于泄漏的位置和大小，并在初始合奏。通过对初始系综的巧妙选择，我们得到了与封闭系统中的经典Poincare递归问题等价的结果，该问题在同一框架下处理。最后，我们将展示我们的结果如何适用于弱混沌系统，并证明分裂的不变鞍在双曲和非双曲的组件，相关的，分别为中间指数和渐近幂律衰减的生存概率。
2009-01-20 cond-mat.stat-mech math.DS nlin.CD
Emergence of equilibrium thermodynamic properties in quantum pure states. I. Theory
量子统计力学的基础研究最近进入了一个复兴时期，由于新的直觉从量子信息理论和越来越多的关注单量子系统的动力学方面。本文介绍了一个简单而有效的理论框架，用以阐明孤立量子系统的平衡态的纯力学描述和热力学表征之间的联系。我们的方法的一个显着特点是在孤立的量子系统的描述中的统计方面和动力学方面之间的非常透明的区别。像在经典的统计力学，任何属性的平衡分布的基础上确定的时间演化的考虑系统。因此，由于薛定谔动力学中运动常数丰富，量子系统的平衡性质似乎取决于初态的细节。另一方面，在纯态的统计系综中，对某些函数（如熵或子系统的平衡态）的概率分布的研究揭示了典型性作为宏观热力学和微观量子动力学之间桥梁的关键作用。我们将考虑两个特殊的系综：随机纯态系综和固定期望能量系综。介绍系综之间的关系，一个给定的孤立系的属性，和标准的量子统计描述讨论整个演示文稿。最后指出了为了得到孤立量子系统的有意义的物理表征，系综所应满足的条件。
2010-07-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
An alternative to the conventional micro-canonical ensemble
量子统计物理学的基本方法是以传统的微正则系综为出发点，导出玻尔兹曼-吉布斯（BG）平衡。然而，它留下了一些概念和实际问题没有回答。在这里，我们讨论这些问题，从而激发了一个自然的替代称为量子微正则（QMC）系综的研究。我们提出了一个详细的数值研究的性质的QMC系综有限量子系统揭示了一个很好的协议与现有的分析结果的大量子系统。我们还提出了引入有限尺寸效应的分析修正的方法。经过上述修正后，分析结果与数值结果之间的一致性变得非常精确。QMC系综导致了一种非常规的平衡，这可能是在具有大量能级的小孤立量子系统中在强扰动后实现的。我们证明了能量涨落的方差可以用来区分QMC平衡和BG平衡。我们进一步指出，自然界中普遍存在BG平衡而不是QMC型平衡的原因与量子坍缩的概念有关。
2010-10-22 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Ensemble equivalence for general many-body systems
对一类平均场长程系统，证明了热力学熵的大小决定了微正则系综和正则系综在它们的平衡态水平上是否等价，即，它们是否产生相同的平衡态。在这里，我们表明，这种对应关系实际上是统计力学的一个普遍结果：它适用于任何多体系统，其中平衡态可以被定义，并在原则上计算。同样的对应关系也适用于其他的对偶统计系综，如正则系综和巨正则系综。
2011-11-15 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
How Peclet number affects microstructure and transient cluster aggregation in sedimenting colloidal suspensions
我们研究如何改变的Péclet数（Pe）影响的胶体颗粒，通过短程吸引力相互作用的稳态沉降。通过采用混合分子动力学模拟方法，我们证明了平均沉降速度从低Pe数时的非单调依赖于堆积分数的变化，到高Pe数时的单调减少。在低Pe数时，对关联函数接近于它们的平衡值，但随着Pe数的增加，观察到与平衡形式的重要偏差。虽然我们采用的吸引力不足以形成永久集群，他们诱导瞬态集群的行为也受到Pe数。特别是，集群更有可能碎片和不太可能聚集在更大的Pe数，发现更大的集群的概率随着Pe数的增加而降低。有趣的是，在我们研究的范围内，团簇的寿命或多或少与Pe数无关。相反，发生簇分布的变化是因为随着Pe数的增加，更大的簇不太可能形成。这些结果说明了一些微妙之处，发生在交叉从平衡像纯粹的非平衡行为之间的平衡对流和热力的变化。
2012-01-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
