Reversible to Irreversible Transitions in Periodically Driven Skyrmion Systems
我们检查skyrmion驱动周期性随机淬火无序，并表明，有一个从可逆运动的状态，其中skyrmion轨迹是混乱的或不可逆的过渡。我们发现，所需的系统组织成一个稳定的可逆或不可逆的状态的特征时间表现出幂律发散附近的一个关键的交流驱动周期，与观察到的周期性剪切胶体系统中的可逆到不可逆的转变，表明过渡可以被描述为一个吸收相变在定向渗流普适类相同的指数。我们比较我们的结果的过阻尼系统的行为，并表明，马格努斯项通过增加动态可达轨道的数量，提高了不可逆行为。我们讨论了这项工作的影响Skyrmion应用程序涉及长时间可重复的动态密集的Skyrmion阵列。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
On reversible, endoreversible, and irreversible heat device cycles versus Carnot cycle: A pedagogical approach to account for losses
本文通过引入两个无需熵变的损耗因子，教学性地分析可逆与不可逆循环相对卡诺循环的偏差，定位内外不可逆性，为实际设备优化提供基础。
2024-02-08 cond-mat.stat-mech
Universal features of the order-parameter fluctuations : reversible and irreversible aggregation
本文讨论了任何系统中序参量涨落的普适标度律，其中二阶临界行为是可以确定的。当与有限尺寸标度分析相结合时，这些标度律可以严格地导出平衡系统。建立了涨落的标度律与序参量、临界性之间的关系，并找到了标度函数与临界指数之间的联系，给出了非平衡聚集模型如Smoluchowski动力学方程、平衡Ising模型和渗流模型的例子。
2000-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-ph
Thermodynamics in the Limit of Irreversible Reactions
对于许多实际的物理化学复杂系统，详细的机理包括可逆和不可逆反应。这种系统在均相燃烧和多相催化氧化中是典型的。大多数复杂的酶反应包括不可逆步骤。经典热力学对不可逆反应没有极限，而动力学方程可能有这样的极限。我们将不可逆反应的体系表示为当某些平衡浓度趋于零时完全可逆体系的极限。极限反应系统的结构主要取决于这种趋向于零的相对速率。我们研究了极限系统的动力学，并将其极限行为描述为$t \to \infty$。如果可逆系统服从详细平衡原理，则具有不可逆反应的极限系统必须满足{ \em扩展的细致平衡原理}。它是制定和证明的形式中的两个条件：（i）可逆部分满足细致平衡的原则和（ii）不可逆反应的化学计量矢量的凸包不相交的线性跨度的化学计量矢量的可逆反应。这些条件意味着全局李雅普诺夫泛函的存在，并给出了极限行为的代数描述。通过对氢气燃烧的分析，阐明了可逆反应不可逆极限的热力学理论。
2012-10-11 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Irreversible and reversible modes of operation of deterministic ratchets
本文讨论了一个简单摆动棘轮机构能量效率的优化问题。我们集中在一个低温的情况下，粒子的运动在棘轮势是确定的。我们表明，棘轮工作的能量效率是有界的棘轮势的形式取决于从上面的值。具有强非对称势的棘轮可以在不接近可逆性的情况下获得理想的单位效率。另一方面，我们表明，对于任何形式的棘轮势的外力的一组时间协议存在下的操作是可逆的，也实现了理想值的效率。棘轮的操作模式仍然是准静态的，但不是绝热的。即使在高温下也能保持高效率。
2000-09-29 cond-mat.stat-mech
Extended Detailed Balance for Systems with Irreversible Reactions
细致平衡原理指出，在平衡中，每一个基本过程都被它的逆过程所平衡。对于许多实际的物理化学复杂系统（如均相燃烧、多相催化氧化、大多数酶反应等），详细的机理包括可逆和不可逆反应。在这种情况下，不能直接应用细致平衡原则。我们将不可逆反应表示为可逆步骤的极限，并获得了具有一些不可逆基元过程的复杂机制的细致平衡原理。我们证明了这些机构的细致平衡的两个结果：结构条件和代数条件，它们共同形成了细致平衡的扩展形式。代数条件是可逆部分的细致平衡原则。结构条件为：不可逆反应的化学计量矢量的凸包与可逆反应的化学计量矢量的线性跨度具有空交点。物理上，这意味着不可逆反应不能包括在定向途径中。扩展形式的细致平衡系统在某些平衡浓度（或活度）趋于零时也是可逆细致平衡系统的极限。令人惊讶的是，极限反应机制的结构关键取决于这种趋向于零的相对速度。
2011-08-09 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Irreversible local Markov chains with rapid convergence towards equilibrium
我们研究了连续的一维硬球模型，并提出了不可逆的局部马尔可夫链，混合在更快的时间尺度上比可逆的热浴或大都市算法。混合时间尺度似乎属于两个不同的普遍性类，都比可逆的本地马尔可夫链。事件链算法，这些马尔可夫链之一的无穷小极限，属于类呈现最快的衰减。对于硬球模型的格气极限，可逆局部马尔可夫链对应于具有周期边界条件的对称简单排斥过程（SEP）。不可逆马尔可夫链的两个普适类是通过完全不对称简单排除过程（TASEP）和我们提出的一个更快的变体（提升TASEP）来实现的。提升马尔可夫链和最近推出的因式分解的大都会接受规则，这里讨论的不可逆马尔可夫链一般对相互作用和更高的维度。
2018-01-15 cond-mat.stat-mech
Time-Reversible Thermodynamic Irreversibility : One-Dimensional Heat-Conducting Oscillators and Two-Dimensional Newtonian Shockwaves
我们分析了两种不可逆模拟类型的时间可逆力学。第一种是暴露于具有坐标$q$、动量$p$和恒温器控制变量$ζ$的三维相空间中的温度梯度的耗散一维导热振荡器。第二种类型模拟了保守的二维$N$ -具有$4N$相变量$\{q,p\}$的经历冲击压缩的体液。尽管三个振子方程和所有的$4N$ manybody运动方程的时间可逆性，这两种类型的模拟是不可逆的，遵守热力学第二定律。但原因不同。不可逆振子寻找一个有吸引力的耗散极限环。同样不可逆的，但完全保守的，牛顿冲击波最终产生一个可逆的近平衡的稀疏风扇对。这两种类型的问题说明有趣的功能的李雅普诺夫不稳定性。
2022-10-12 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Analysis on Irreversible Processes using the Phase-Field Variational Approach with the Entropy or Energy Functional
变分方法通常用于相场模型（PFVA）在这里被应用于分析复杂的不可逆过程，如热电（TE）效应和热驱动的质量传输（TDMT）。复杂的不可逆过程是由简单不可逆过程之间的耦合作用引起的。每个简单的不可逆过程都与熵或能量密度函数相关联。在存在多个场的复杂不可逆过程中，假设该熵或能量密度函数依赖于所有独立场变量。使用总熵泛函，TE效应和TDMT进行了分析和重要的动力学系数，如塞贝克系数和热的运输确定与简单的物理内容。利用总能量泛函，用Onsager方法分析线性不可逆过程，用PFVA方法分析非线性不可逆过程。结果表明，在能量转换过程中，Onsager关系式和PFVA定义的通量都能保证热力学热力学第一定律的满足。为了分析弹性影响下的扩散过程，PFVA也被修改为纳入弹性场的可逆演化。结果表明，通过不可逆扩散过程和弹性场的可逆演化，能量守恒。最后，PFVA推广到研究非平衡态热力学使用额外的动力学贡献的熵密度函数。该分析可推广到具有多物理场的非平衡热力学系统。因此，人们相信PFVA不仅有可能显着推进我们对不可逆过程热力学的理解，而且还使热力学成为一门学科，并使其研究真正动态。
2014-12-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Momentum-Driven Reversible Logic Accelerates Efficient Irreversible Universal Computation
University of California-Davis（加州大学戴维斯分校）
动量驱动的可逆逻辑通过高效不可逆通用计算实现高性能计算
2026-02-07 cond-mat.stat-mech cs.ET nlin.AO
Reversible thermoelectric nanomaterials
热电材料中的不可逆效应限制了它们在发电和制冷应用中的效率和经济性。虽然电子输运是不可逆的散装材料，在这里，我们得到的条件下，可逆的扩散电子输运可以实现在纳米结构的热电材料通过相同的物理机制，利用量子光学热机。我们的研究结果可以提供一个非常高的效率最近报道的纳米结构的热电材料，如量子点超晶格的物理解释。
2004-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Perspective on Reversible to Irreversible Transitions in Periodic Driven Many Body Systems and Future Directions For Classical and Quantum Systems
本文综述周期性驱动多体系统中的可逆到不可逆转变，探讨其普适框架及在经典与量子系统中的未来研究方向。
2022-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistics of reversible transitions in two-state trajectories in force-ramp spectroscopy
一种可能的方法来提取信息的可逆解离的分子粘附键从力斜坡实验中观察到的力波动进行了讨论。对于小的加载速率，系统经历了有限数量的可观察到的所谓的力与延伸（FE）曲线的解结合和再结合的过渡。这些瞬态波动的统计数据可以用来估计参数的再结合率。这在实验上重要的情况下是相关的，在这种情况下，例如由于软连接体的存在，阻碍了对反向FE曲线的直接观察。我推广的两状态模型的动力学的随机理论的情况下，随时间变化的动力学速率和计算相关的分布的特征力。虽然对于不可逆系统有一个内在的关系之间的断裂力分布和人口的自由能井的束缚态，情况稍微复杂，如果可逆系统被认为是。对于一个两态模型，一个“固定”的破裂力分布，是成比例的人口可以被定义，并允许一致地讨论数量平均的瞬态波动。虽然不可逆系统的最佳分析在软弹簧限制的小牵引装置刚度和大的加载速率，在这里，我认为使用的牵引装置的刚度作为控制参数，除了加载速率。
2014-04-23 cond-mat.soft 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
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
Thermodynamics and Geometry of Reversible and Irreversible Markov Processes
具有微观可逆性的主方程（$q_{ij}\neq 0$ iff $q_{ji}\neq 0$）有一个由两个态函数$S$（熵）和$F$（自由能）表示的{ \em热力学超结构}：最近发现，熵产生率$e_p=-dF/dt+Q_{hk}$与$-dF/dt=f_d, Q_{hk} \ge 0$都有关系。自由能耗散$f_d\ge 0$反映了自发自组织中的不可逆性;持家热$Q_{hk}\ge 0$反映了开放系统中偏离平衡态的时间对称性破缺。在黎曼几何空间中，当$Q_{hk}=0$，主方程是测地线流;在这里，我们证明了$e_p$分解是正交的：$e_p$，$f_d$，$Q_{hk}$形成一个勾股三元组。梯度流意味着{ \em最大耗散原理}在Onsager状态之外。$Q_{hk}$的存在使得梯度流不再普遍成立。随机物理热力学需要一个新的几何视角。
2011-08-31 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Small and simple systems that favor the arrow of time
本研究通过1D环中N个Ising自旋与Einstein振子热浴耦合的模拟和理论，检验了热力学不可逆性是否需要大型复杂系统，发现即使N=2的小系统在微观动力学本质不可逆时也能表现出热平衡行为。
2023-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Information Landscape and Flux, Mutual Information Rate Decomposition and Entropy Production
我们探索信息系统的动态。我们表明，信息动力学的驱动力是由信息景观和信息流决定的平衡时间可逆和非平衡时间不可逆行为的系统。我们进一步证明了两个子系统之间的互信息率可以分别分解为时间可逆和时间不可逆部分，类似于动力学的信息交换-通量分解。最后，我们揭示了非平衡热力学的熵产生率和互信息率的时间不可逆部分之间的密切关系。我们证明了上述功能的二元马尔可夫链的动力学。
2017-07-04 cond-mat.stat-mech physics.data-an
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
Derivation of the particle dynamics from kinetic equations
我们考虑Bogolyubov发现的Boltzmann-Enskog方程的微观解。时间不可逆动力学方程具有时间可逆微观解的事实相当令人惊讶。我们分析了这个悖论，并表明，Boltzmann-Enskog方程的可逆性或不可逆性取决于所考虑的一类解决方案。如果所考虑的解具有δ函数和的形式，则方程是可逆的。如果所考虑的解属于连续可微函数类，则方程是不可逆的。同时，我们构造了所谓的近似微观解。这些解是连续可微的，并且在有界时间区间上是可逆的。这种分析提出了一种方法来协调时间不可逆的动力学方程与时间可逆的粒子动力学。通常人们试图从质点动力学推导出动力学方程。相反，我们假设Boltzmann-Enskog方程或另一个动力学方程，并将其微观解视为粒子动力学。因此，我们建议，从动力学方程中，推导出一种微观动力学方程，而不是从微观动力学方程中推导出动力学方程。
2012-04-24 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Accuracy of energy measurement and reversible operation of a microcanonical Szilard engine
在最近的论文[Vaikuntanathan和Jarzynski，Phys. Rev. E { \bf 83}，061120（2011），arXiv：1105.1744]中，引入了一种模型，由此可以通过测量被热浴热化的粒子的能量并根据测量结果以适当的方式操纵粒子的电势来从热浴中提取功。如果提取的工作是$W_1$和工作$W_{\text{er}}$需要消散，以消除测量的信息，根据朗道的原则，它表明，$W_1\leq W_{\text{er}}$根据热力学第二定律。在这里，我们在两个方向上扩展这项工作：首先，我们讨论如何准确地测量能量。通过提高准确性，可以提取更多的工作，但同时获得更多必须删除的信息。我们讨论了什么是适当的方式来优化两者之间的平衡，并找到最佳的解决方案。第二，只要$W_1$严格小于$W_{\text{er}}$，就意味着已经执行了不可逆步骤。我们确定了不可逆的步骤，并提出了一个协议，将实现相同的过渡在一个可逆的方式，增加$W_1$，使$W_1 = W_{\text{er}}$。
2013-10-25 cond-mat.stat-mech
Large Deviations for the Spatial and Energy Distributions of Systems of Classical Ensemble
Boltzmann-Sanov定理和Cramer-Schiff定理分别给出了系统空间分布和系综总内能的大偏差概率、熵和速率函数。利用Lagrange待定乘子法，这两个定理的结果，即熵或率函数关于系统个数的微分，建立了统计平衡条件。我们将大偏差统计与系统空间排列的可逆和不可逆过程以及系综与热库的能量交换联系起来。得到了可逆过程熵的微分与其它热力学变量的微分之间的等式，并提出了不可逆过程熵产生的不等式。
2021-09-16 cond-mat.stat-mech
Does an irreversible chemical cycle support equilibrium?
具有不可逆步骤的循环化学反应网络不可能达到平衡，这显然是由于熵产生率的发散。更深层次的原因似乎是违反了细致平衡条件。在这项工作中，我们将讨论如何调整标准的理论框架，以包括不可逆循环，避免分歧。在适当重新定义力项的情况下，这样的系统也可以达到并维持以熵产生率消失为特征的平衡，尽管没有保持细致平衡。对于可逆和不可逆循环，确定了本制剂与Onsager原始处方的等效性，在后一种情况下进行了一些调整。最小熵产生原理的帮助下，提供了实现真正的平衡的进一步的理由。所有结果都推广到由N个物种组成的不可逆循环。
2013-09-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
The Rectified Second Law of Thermodynamics
平衡态热力学与Jarzynski的不可逆功定理相结合，以量化不可逆过程产生的过剩熵。由此得到的第二定律的修正形式与第一定律相似，在这个意义上，它有助于实验测量由不可逆功和热交换引起的过量熵变化，就像第一定律量化由可逆或不可逆功和热交换产生的能量变化一样。整流第二定律的一般形式被进一步应用到准静态不可逆（QSI）过程的一个子类中，对于该过程，系统和周围环境的所有热力学函数都保持连续良好的定义，从而通过沿着QSI路径积分精确的微分函数来促进过剩熵的测量。计算了RNA分子不可逆解折叠产生的机械和热过剩熵，结果表明。
2006-05-29 cond-mat.stat-mech
Rare behavior of growth processes via umbrella sampling of trajectories
我们计算了可逆和不可逆增长过程的轨道观测值的概率分布。这些结果揭示了可逆和不可逆过程之间的对应关系，在参数空间中的特定点，在其典型和非典型的轨迹。因此，生长过程的关键特征可能对用于产生它们的速率常数的精确形式不敏感，这让人回想起对某些平衡行为的微观细节的不敏感。我们得到了这些结果使用的采样方法，灵感来自于“S-合奏”大偏差形式主义，这相当于伞采样轨迹空间。该方法是现有方法的一个简单变体，适用于由事件总数控制的轨迹集合。它可以用来确定大偏差率函数的轨迹观测或平衡。
2018-02-08 cond-mat.stat-mech
Generalisation of the Eyring-Kramers transition rate formula to irreversible diffusion processes
在小噪声区，可逆扩散过程的亚稳态之间的平均跃迁时间在对数尺度上由阿克里先乌斯定律描述。Eyring-Kramers公式经典地为这个大偏差估计提供了一个次指数前因子。对于不可逆扩散过程，由Freidlin-Wentzell理论给出了Ardius定律的等价形式。在本文中，我们计算相关的前因子，从而推广的Eyring-Kramers公式不可逆扩散过程。在我们的公式中，潜在的作用是发挥Freidlin-Wentzell的准势，并强调了一个修正依赖于系统的非吉布斯沿瞬子。我们的分析依赖于WKB分析的准稳态分布的过程中的亚稳区域，并在附近的鞍点的准势的过程中的概率研究。
2015-07-08 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Equivalence of Non-Equilibrium Ensembles and Representation of Friction in Turbulent Flows: The Lorenz 96 Model
我们构造了不同的等效非平衡统计系综在一个简单而有指导意义的$N$ -度的自由度大气湍流模型，介绍了洛伦兹在1996年。向量场可以分解成一个能量守恒的时间可逆部分，加上一个非时间可逆部分，包括强迫和耗散。我们构建了一个修改后的版本的模型，粘度随时间变化，在这样一种方式，能量守恒，所产生的动态是完全时间可逆的。对于每一个强迫值，统计特性的不可逆和可逆的模型是非常一致的，如果在后者的能量保持恒定的值等于时间平均实现的不可逆模型。特别地，时间可逆模型的相空间的平均收缩率与不可逆模型的相空间的平均收缩率一致，而不可逆模型的相空间的平均收缩率是常数。我们还证明了相空间收缩率服从涨落关系，并将其有限时间修正与系统的特征时间尺度联系起来。的波动关系的本地版本进行了探索，并成功地检查。两个非平衡系综之间的等价性延伸到动力学性质，如李雅普诺夫指数，这是服从一个很好的近似程度的配对规则。这些结果与混沌假说的重要性有关。在解释我们可以自由地使用不同但等效的方法来模拟非平衡系统时，特别是使用粘度保持恒定的流体模型只是一种选择，而不一定是唯一的选择，以准确描述其统计和动力学特性。
2014-06-06 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.comp-ph
Decomposing force fields as flows on graphs reconstructed from stochastic trajectories
本文提出将平稳 Langevin 过程近似为图上 Markov 过程，并利用 Helmholtz-Hodge 分解区分随机轨迹中的不可逆环流与可逆梯度流，成功应用于红细胞和心跳动力学分析。
2024-11-20 cond-mat.stat-mech math.DS physics.data-an
