Temperature response in nonequilibrium stochastic systems
对于具有过阻尼随机动力学的系统，导出了对温度变化的线性响应。在瞬态和稳态条件下，结果允许计算非平衡热膨胀系数从未扰动的关联函数。这些相关性包含一种新形式的熵流由于温度不平衡，旁边的随机能量学的标准熵流和互补的时间对称动力学方面。我们的推导取决于时间重新缩放，这是一个关键的过程比较明显的不可分割的路径权重。一个有趣的概念热时间出现从这种方法。
2015-09-10 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium calcium dynamics optimizes the energetic efficiency of mitochondrial metabolism
本文通过构建钙-线粒体相互作用的动力学模型并结合非平衡热力学方法，发现钙振荡能提升线粒体代谢的热力学效率，且在底物受限条件下达到峰值，揭示了钙信号对线粒体能量学的补偿作用。
2023-08-04 cond-mat.other cond-mat.stat-mech q-bio.MN
Stochastic Stirling engine operating in contact with active baths
本文用随机能量学的方法对胶体粒子与非平衡液池接触的斯特林发动机进行了研究和分析。我们用非高斯持续噪声作用于胶体颗粒来模拟水浴。根据所选择的定义的等温转变在这个非平衡设置，我们发现，要么能量的发动机平行，其平衡对应，或者在最简单的情况下，它最终是效率较低。持久性，比非高斯效应，是负责这一结果。
2017-03-16 cond-mat.stat-mech
Fluctuations, Responses and Energetics of Molecular Motors
描述了一个新的等式，它把非平衡Langevin系统的能量耗散率与涨落响应关系（FRR）的破坏程度联系起来。FRR是涨落的关联函数与宏观变量的响应函数之间的关系。虽然已经确定FRR在平衡态下成立，但在非平衡态系统中违反FRR的物理意义一直存在争议。最近，作者发现在非平衡Langevin系统中，FRR破坏的程度与能量耗散到环境中的速率成简单的等式关系。在本文中，我们充分解释了FRR，FRR破坏，和新的平等方面的朗之万模型称为布朗马达模型，这被认为是一个简单的模型的生物分子马达。此外，我们的结果的分子马达的实验研究中的应用进行了讨论，并作为一个例子，我们预测了一个新的时间常数的值关于KIF 1A，这是一种单头驱动蛋白的运动。
2006-10-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic control in microscopic nonequilibrium systems
在纳米尺度上量化能量流有望指导未来各种学科的研究，从微观控制和操纵到自主操作的分子机器。对非平衡过程的热力学成本的一般理解将阐明高效微观机器的设计原则。相当大的努力已经投入到寻找和分类的确定性控制协议，驱动系统之间的状态以最小的能量成本迅速。但对于自治的微观系统，驱动过程本身是随机的。在这里，我们概括了一个线性响应框架，将这种协议的变化，推导出一个下限的工作，实现在有限的协议持续时间，远离准静态限制。我们的研究结果在模型系统中得到证实。这一理论提供了一个热力学原理的快速运作，独立的功能激励。
2018-11-22 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium heat capacity
稳态热力学和统计力学的发展，关键在于我们发展非平衡稳态（NESS）的平衡热力学概念的能力。本文考虑热容的发展。提出了一个修改后的定义，它继续保持相同的关系，稳态香农熵在平衡，从而提供了一个nesses热容量的治疗。
2013-11-27 cond-mat.stat-mech
Optimal discrete control: minimizing dissipation in discretely driven nonequilibrium systems
微观机器利用自由能来创造和维持几乎所有生物的非平衡组织。这通常采取的形式是通过一系列涉及小分子结合、化学催化和解结合的反应，将储存在非平衡化学电势差中的自由能转化为有用功。这样的化学反应发生的时间比它们诱导的蛋白质构象重排快得多。在这里，我们通过一系列这样的有效的瞬时（因此离散）扰动，推导出驱动系统脱离平衡的能量成本。这种分析显着概括了以前建立的结果，并提供了深入了解定性，以及定量方面的有限时间，最小耗散离散控制协议。我们比较我们的理论形式主义，一个完全可解的模型系统，也证明了耗散减少可实现在一个简单的多稳态模型的离散驱动的分子机。
2019-05-10 cond-mat.stat-mech
Phenomenological framework for nonequilibrium steady states of molecular motors
提出了一种以有效温度表示的分子马达能量效率的表达式，该有效温度是根据关联函数与其速度敏感度的比值定义的。我们还提出了一个数值结果，关于这个温度的热棘轮模型。此外，我们的表达效率使用已知值驱动蛋白可以充分解释实验结果。这里提出的框架有一个封闭的形式现象，是独立于任何详细的模型。
2003-10-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal features of nonequilibrium Ising models in contact with two thermal reservoirs
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；UHasselt, Faculty of Sciences（哈瑟尔特大学理学院）
研究非平衡伊辛模型与两个热库接触时的相变特性，揭示外部参数对相变类型的影响，发现对称参数下存在连续、不连续和三临界点，而反对称参数下仅出现临界或不连续相变。
2026-04-02 cond-mat.stat-mech
Energetics of self-organization in a dissipative two-site quantum system driven by single-photon pulses
本文研究单光子脉冲驱动下耗散双位点系统的自组织能量学，发现吸收功与Λ型跃迁概率之和相关，并揭示量子相干性导致最优自组织不最大化功消耗的例外情形。
2025-06-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Universal thermodynamic bounds on nonequilibrium response with biochemical applications
不同的物理系统的特点是它们对小扰动的反应。在热力学平衡附近，涨落耗散定理提供了一个强有力的理论和实验工具，通过观察自发的平衡涨落来确定响应的性质。本着这种精神，我们在这里得到一个集合的等式和不等式有效的任意远离平衡，约束响应的非平衡稳态的强度的非平衡驱动。我们的工作为表征非平衡响应开辟了新的途径。作为例证，我们展示了我们的研究结果如何合理化两个常见的生化图案的能量需求。
2020-02-10 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.MN
Energetics of critical oscillators in active bacterial baths
本文研究了浸没在活性菌浴中的非线性驱动振子在临界点附近的非平衡能量学。在临界点，我们揭示了一个标度指数的平均功率$\langle\dot{W}\rangle\sim (D_{\rm a}/τ)^{1/4}$其中$D_{\rm a}$是有效的扩散率和$τ$的相关时间的细菌浴描述的高斯色噪声。我们调查的其他功能是平均平稳功率和方差的工作都低于和高于鞍结分岔。在分叉之上，平均功率达到低于其零温度极限的有限$τ$的最佳最小值。此外，我们揭示了一个有限时间的不确定性关系的活性物质，导致的Fano因子的值的工作，可以低于$2k_{\rm B}T_{\rm eff}$，与$T_{\rm eff}$的有效温度的振荡器中的细菌浴。我们分析了不同的马尔可夫近似来描述系统的非平衡定态。最后，我们通过考虑在E.大肠杆菌浴。
2020-11-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning nucleation kinetics via nonequilibrium chemical reactions
与处于热平衡的流体不同，生命系统中的生物分子混合物可以维持非平衡稳态，其中活性过程改变组成分子的构象状态。尽管在这些系统中液-液相分离之间的定性相似性，相分离动力学差异的程度仍然不清楚。在这里，我们表明，不均匀的化学反应可以改变成核动力学的液-液相分离的方式，是与经典的成核理论相一致，但只能通过引入非平衡界面张力合理化。我们确定的条件下，可以加速成核，而不改变的能量或过饱和，从而打破了快速成核和强驱动力，这是典型的相分离和自组装在热平衡之间的相关性。
2023-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hidden heat transfer in equilibrium states implies directed motion in nonequilibrium states
我们研究了一类热机，包括费曼棘轮，它表现出一个定向运动的粒子在非平衡稳态保持两个热浴。我们分别测量每个热浴的热传递，并使用仔细的程序将其平均，该程序揭示了与粒子的定向步骤相关的热传递的性质。值得注意的是，我们发现，步骤是与非零热传递，即使在平衡状态下，有一个定量的关系之间的“隐藏的热传递”和定向运动的粒子。这种关系可以从“传热增强原理”的角度得到清楚的理解，该原理预计将适用于一大类高度非平衡的系统。
2006-09-09 cond-mat.stat-mech
Extending the definition of entropy to nonequilibrium steady states
本文研究了有限经典系统在非梯度力$ξ$作用下的非平衡统计力学，系统保持固定的动能（Hoover-Evans等速恒温器）。我们假设微观动力学是足够混沌的（Gallavotti-Cohen混沌假设），并且存在一个自然的非平衡稳态$ρ_ξ$。当用$ξ+δξ$代替$ξ$时，可以计算$ρ_ξ$的变化$δρ$（线性响应），并基于能量考虑定义熵变化$δS$。当$ξ$围绕一个环变化时，$S$的总变化不需要为零：在平衡之外，熵具有曲率。但在平衡（即如果$ξ$是一个梯度），我们表明，曲率为零，并在平衡附近的熵$S(ξ+δξ)$是很好地定义为二阶$δξ$。
2003-03-09 cond-mat.stat-mech
Relative Entropy: Free Energy Associated with Equilibrium Fluctuations and Nonequilibrium Deviations
以水溶液中的一维大分子为例，我们证明了信息论中的相对熵$\sum_k p_k\ln(p_k/p_k^*)$在单分子平衡和非平衡构象涨落的能量学中具有天然的作用。它被认为是平衡态下与密度涨落有关的自由能差，而在非平衡态弛豫中则与偏离平衡态的分布有关。这一结果可以推广到任何其他等温大分子体系，同时也为著名的数学结果提供了有趣的物理解释。
2001-02-07 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Nonequilibrium steady states in Langevin thermal systems
平衡的特征在于它的基本属性，如细致平衡，波动-耗散关系，没有热耗散。基于随机热力学，我们证明了这三个性质在具有微观可逆性的常规朗之万热系统中是等价的。因此，一个传统的稳态要么具有所有三种性质（平衡），要么没有一种性质（非平衡）。与此相反，与速度相关的力量打破微观可逆性，我们证明了细致平衡和波动耗散关系相互排斥，没有等价关系之间的任何两个属性是可能的。这意味着具有速度依赖力的朗之万系统的稳态可能保持某些平衡性质，但不是所有的平衡性质。我们的结果与几个例子系统说明。
2017-08-16 cond-mat.stat-mech
Statistical forces from close--to--equilibrium media
本文围绕驱动介质的细致平衡，讨论了准静态探针上一阶统计力的物理意义。利用准静态能量学和（McLennan）定常非平衡系综的结构，我们发现统计力在探针位移后的弛豫过程中得到一个非平衡修正，该修正来自于驱动力对介质的超额功。这在更一般的范围内重新表述了N. Nakagawa（Phys.Rev.E90，022108（2014））关于弱非平衡绝热泵浦的热力学方面。它还提出了一个可能的操作工具，用于访问一些过剩量在稳态热力学。此外，我们表明，耦合到弱驱动介质的（宏观）探针的点吸引子实现最小熵产生原理的预测。最后，我们提出了一种方法来测量通过不同的过渡通道的相对动力学活动，通过测量的统计力引起的一个合适的驱动。
2015-11-12 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium dissipation in living oocytes
生物体本质上是一个不平衡的系统。我们采用随机能量学的新发展，并依赖于一个最小的微观模型来预测这种动态耗散的机械能的量。我们的模型包括复杂的流变效应和非平衡随机力。通过进行活性微流变学和跟踪活卵母细胞的细胞质中的微米大小的囊泡，我们提供了前所未有的测量谱的耗散能量。我们表明，我们的模型与实验数据是完全一致的，我们用它来提供预测的注入和耗散的能量尺度参与积极的波动。
2016-12-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Optimizing Energetic cost of Uncertainty in a Driven System With and Without Feedback
许多生物功能需要动力学必须被驱动出平衡。相反，在各种情况下，在快速时标的非平衡动力学可以描述为一个有效的平衡动力学在一个较慢的时标。在这项工作中，我们研究了两个不同的方面，（i）能量效率权衡的一个特定的非平衡线性动力学的两个变量的反馈，和（ii）成本的粗粒度理论的有效参数的“隐藏”耗散和熵产生率的有效平衡极限的动态。为了有意义地讨论能量消耗与期望功能的效率之间的权衡，需要功能与能量输入之间的一对一映射。在这项工作中考虑的功能是变量之一的方差。我们得到一个一对一的映射，通过考虑最小方差获得一个固定的熵产生率，反之亦然。我们发现，这个最小可实现的方差是给定的熵产生率的单调递减函数。当存在时间尺度分离时，在有效平衡极限中，有效势和温度的代价是相关联的“隐藏”熵产生率。
2020-10-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Molecular dynamics study on a nonequilibrium motion of a colloidal particle driven by an external torque
本文研究了在外力作用下胶体粒子脱离平衡的运动。我们使用的分子动力学模拟，是替代的数值积分方法的基础上的朗之万方程，并有望更逼真地模拟实验。我们选择了一个由成千上万的粒子通过Lennard-Jones势相互作用组成的热浴，并施加朗之万恒温器来保持平衡。我们制备了一个单一的胶体粒子与热浴中的粒子也通过Lennard-Jones势相互作用，而没有使用任何耗散力和噪声。通过增加胶体粒子的尺寸和质量，我们编制了适合于实际实验中过阻尼极限的仿真协议。研究了在时间上连续产生的功和热的非平衡涨落的随机性质。我们精确地证明了工作产生式的涨落定理。我们的结果与朗之万方程的数值积分结果一致。
2016-08-31 cond-mat.stat-mech
Dissipative Diamagnetism -- A Case Study for Equilibrium and Nonequilibrium Statistical Mechanics of Mesoscopic Systems
利用平衡态统计物理的路径积分方法计算了耗散对朗道抗磁性的影响。计算澄清了电子在其中运动的容器的边界的基本作用。此外，推导出的结果抗磁化也与从含时量子朗之万方程的渐近极限得到的表达式相匹配，提供了一定的顺序，保持在采取限制。这种识别然后统一了平衡和非平衡统计物理学的现象，如抗磁性，这是固有的量子和强烈依赖于边界效应。
2005-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics and power generation in open quantum optomechanical systems
针对非平衡开放量子腔—原子系统难以建立量子发动机热力学解释的问题，本文提出基于持续耗散热流的能量平衡框架，并在弱、强光力学耦合极限下分析时间晶体发动机的功率、效率与亚稳态。
2024-03-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Minimum Power to Maintain a Nonequilibrium Distribution of a Markov Chain
生物系统使用能量来长时间维持非平衡分布，例如化学浓度或蛋白质构象。用于“保持”一个随机系统在状态上的期望分布的功率的基本限制是什么？我们研究的设置一个不受控制的马尔可夫链$Q$改变成一个受控的链$P$具有所需的平稳分布。热力学的考虑导致适当定义的Kullback-Leibler（KL）发散率$D(P||Q)$作为控制成本，由托多罗夫引入的设置，对应于具有平均对数损失动作成本的马尔可夫决策过程。最优受控链$P^*$最小化受到固定分布约束的KL发散率$D(\cdot||Q)$，并且最小KL发散率降低了所使用的功率。虽然这个优化问题是熟悉的大偏差文献，我们提供了一个新的解释为最小的“持有成本”和计算的最小值$P^*$更明确地比以前可用。我们状态的离散和连续时间马尔可夫链的结果的一个版本，并找到一个可逆的不受控链$Q$的重要情况下，一个两状态链，和出生和死亡过程的好的表达式。
2019-07-02 cond-mat.stat-mech cs.IT math.IT
Theoretical Characterization of the Interface in a Nonequilibrium Lattice System
本文研究了非平衡块体条件对具有非平衡稳态的类伊辛动力学模型系统界面性质的影响。通过在温度T下用完全随机的翻转扰动熟悉的自旋翻转动力学，系统保持不平衡;人们可以将这些解释为理想地模拟一些（动态）杂质。我们发现的证据表明，在目前的情况下，非平衡机制添加到基本的热导致的重整化的微观参数，如界面断裂键的概率。在这个假设下，我们发展了非平衡“表面张力“理论，它恰好表现出非单调的行为，在某个有限的T。与蒙特卡罗模拟完全一致，它表明界面波动与平衡情况在性质上不同，例如，界面在0-T处保持粗糙。我们讨论了这些事实对成核理论的一些影响，并对非平衡液滴结构作了一些明确的预言。
2004-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Vacuum Fluctuation Theorem: Exact Schroedinger Equation via Nonequilibrium Thermodynamics
通过假设一个能量粒子实际上是一个耗散系统，通过恒定的能量（热流）通量维持在非平衡稳态，导出了保守和非保守系统的精确薛定谔方程。hbar.omega因此，只使用振荡器和非平衡恒温的普适性质，从而保证假设的亚量子物理的最大模型独立性。据说这是文献中从（现代）经典物理学推导出的薛定谔方程的最短推导，也是唯一精确的推导。此外，“真空涨落定理”提出，特别强调可能的应用，更好地理解量子力学的非局域效应。
2008-06-02 cond-mat.stat-mech physics.hist-ph quant-ph
Fluctuations When Driving Between Nonequilibrium Steady States
由环境通量维持的生物系统是远离平衡运行的热力学过程，没有详细的平衡动力学。然而，他们往往表现出良好的定义非平衡稳态（NESSs）。更重要的是，关键的热力学功能直接产生于它们的NESS之间的转换，由环境切换驱动。在这里，我们确定了多余的热力学量，骑以上的NESS内务背景的限制。我们这样做的克鲁克斯波动定理之间的过渡NESS扩展，而不调用非物理的双重动力学。这个和相应的积分涨落定理决定了当控制系统远离平衡时必须花费多少功。这概括了反馈控制理论，表明麦克斯韦恶魔可以利用介观状态信息，以利用多余的能量在NESS过渡。总而言之，这些都指向普遍的热力学定律，这些定律可以直接应用于任何等级组织的涌现层次上的有效动态中的可获得的自由度。作为说明，这容易允许分析电压门控钠离子通道，其分子构象动力学在哺乳动物神经元膜中传播动作电位中起关键功能作用。
2016-10-29 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.bio-ph
Quantum Thermodynamic Uncertainty Relations, Generalized Current Fluctuations and Nonequilibrium Fluctuation-Dissipation Inequalities
热力学不确定性关系（TURs）是我们工具箱中用于处理非平衡系统热力学的少数基础广泛的基本关系之一。TUR的一种形式量化了在确定非平衡电流时达到一定精度的最小能量成本。在我们的研究计划的这个初始阶段，我们的目标是使用线性开放量子系统的微观物理模型提供TURs的量子理论基础，在那里可以获得精确的解决方案。在论文[Dong \textit{et al.}，Entropy { \bf 24}，870（2022）]中，我们证明了在完全非平衡条件下，TURs如何植根于量子不确定原理和涨落耗散不等式（FDI）。在本文中，我们将注意力从量子基础转移到热表现。使用微观模型的浴的光谱密度在量子布朗运动的研究，我们制定了一个“热”FDI的量子非平衡动力学，这是有效的在高温下。这使得我们在这里得到的量子TURs的经典域，因此可以与一些流行形式的TURs。在热能为主的制度，我们的FDIs提供了更好的估计热力学量的不确定性。我们的治疗包括从环境到系统的完全反作用。作为广义电流的一个具体例子，我们研究了进入布朗粒子的能流或功率，并找到了相应的电流-电流关联的精确表达式。在这样做，我们表明，统计性质的浴和因果关系的系统+浴相互作用都进入TURs服从的热力学量。
2022-07-25 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
A Model for Nonexponential Relaxation and Aging in Dissipative Systems
非指数松弛和老化固有的复杂动力学表现在各种各样的耗散系统进行了分析，通过一个模型的扩散在相空间中存在的非保守力。这个力的作用建立了一个热流，使系统远离平衡。系统无法找到它的平衡态，这一点在有效温度场的存在下变得很明显。这是系统满足波动耗散定理的广义版本所达到的稳态非平衡态的温度。一个非平衡温度的存在下，导致一个层次的弛豫时间负责的老化现象和类似的Vogel-Fulcher-Tammann定律的关系。
2005-03-10 cond-mat.stat-mech
Searching for the Tracy-Widom distribution in nonequilibrium processes
虽然最初是在高斯酉包络的背景下发现的，但特雷西-Widom分布也控制了生长过程的高度波动。这表明，可能有其他的非平衡过程中，Tracy-Widom分布起着重要的作用。在我们的贡献中，我们研究了一维系统的畴壁初始条件。对于参数的适当选择，该轮廓形成稀疏波，同时保持远离左侧和右侧的初始平衡态，其因此用作无限延伸的热储层。对于费米-帕斯塔-乌拉姆型非谐链，我们将证明，时间积分电流具有确定性的贡献，线性时间$t$，和波动的大小$t^{1/3}$与Tracy-Widom分布的随机振幅。
2016-05-18 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Thermodynamics of active field theories: Energetic cost of coupling to reservoirs
活性物质的标志是其微观成分在能源消耗的驱动下的自主定向运动。这导致了大尺度动力学和结构的出现，而没有任何平衡等价物。虽然主动场论提供了一个有用的流体动力学描述，它是不清楚如何正确地量化的能量成本的动态从这样一个粗粒度的描述。我们提供了一个物理上一致的框架，以确定在流体动力学水平的主动系统和周围的恒温器之间的能量交换。基于线性不可逆热力学，我们确定了在非平衡驱动的基础上，活动场如何与下伏储层耦合。这导致评估在恒温器中耗散的热的速率，作为维持系统远离平衡的成本的度量，这与活跃场动态的不可逆性有关。我们证明了我们的方法在两个流行的主动场论的适用性：（i）一个保守的密度场再现主动相分离的动力学，及（ii）耦合动力学的密度和偏振描述能动变形液滴。结合数值和分析的方法，我们提供了空间地图的散热，比较它们与不可逆措施的活动场动力学，并探讨如何整体散热的变化与新兴的秩序。
2021-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Energetic Protection, Monotonicity and Switching Far from Equilibrium
Koç University（科奇大学）
研究远离平衡态时稳态概率比的变化，用树状分布追踪比例变化，发现能量保护现象及相关约束，还探讨了单调性和热力学开关，揭示能量消耗定位对非平衡系统功能逻辑的影响。
2026-07-07 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Finite-time transitions in optimal control and non-equilibrium relaxation
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）
研究有限时间最优控制中，粒子在非均匀环境中运动时，状态依赖惩罚与路径依赖耗散的竞争导致控制策略在临界时间出现突变，并与非平衡弛豫中的动态相变相关联。
2026-09-04 cond-mat.stat-mech
Universal Property of the Housekeeping Entropy Production
细致平衡被破坏的非平衡系统的熵产生是一个均值非负的随机变量。在总熵产生中，管家熵产生与维持非平衡稳态的热耗散有关。我们推导出一个Langevin型随机微分方程的管家熵产生。该方程允许我们定义内务熵时间$τ$。值得注意的是，事实证明，在固定值$τ$的管家熵产生的概率分布是由高斯分布给出的，而不管系统的细节。高斯分布对于任何系统都是普适的，无论是处于稳态还是瞬态，无论它们是由与时间无关的驱动力还是由与时间相关的驱动力驱动。我们证明了模型系统的普适分布数值。
2018-12-11 cond-mat.stat-mech
Heat and work distributions for mixed Gauss-Cauchy process
我们分析能量的非高斯过程所描述的随机微分方程的朗之万型。该过程代表了一个范例模型的非平衡系统的热波动和额外的外部噪声，这两个来源的扰动被认为是添加剂和统计独立的强迫。我们定义的过程的轨迹和分析的贡献，机械功和热量的热力学量。作为一个工作的例子，我们考虑一个粒子受到阻力和两个独立的Levy白噪声的稳定性指数$α=2$和$α=1$。耗散能（热）的波动和分配的工作所进行的力作用在系统上的柯西波动的贡献，无论是浴或外力作用在系统上的检查解决。
2014-06-19 cond-mat.stat-mech
Continuous Universality in non-equilibrium relaxational dynamics of O(2) symmetric systems
我们研究了O（2）对称模型的非守恒弛豫非平衡动力学。我们通过在系统的随机Langevin描述中引入振幅的非零噪声互相关$D_\times$来驱动系统脱离平衡，同时保持序参量空间的O（2）对称性。通过在场论中进行动态重整化群计算，我们分析了随后的非平衡稳态，并评估了临界点附近的标度指数，该指数现在明确依赖于$D_\times$。由于后者仍然未重整化，我们得到的普适类不断变化的$D_\times$。更有趣的是，通过从零开始连续改变$D_\times$，我们可以使我们的系统远离其平衡行为（即，当$D_\times=0$时）连续地和递增地。
2012-02-13 cond-mat.stat-mech
Effective Equilibrium Theory of Nonequilibrium Quantum Transport
强关联量子系统的理论描述提出了几个挑战和一些悬而未决的问题。在本文中，我们专注于非线性电子输运通过相互作用的量子点保持在有限的偏压使用的概念介绍了Hershfield [物理。70，2134（1993）]，由此可以用系统的Lippmann-Schwinger算子来表示这种非平衡量子杂质模型。这些散射算子允许一个重新制定的非平衡问题作为一个有效的平衡问题与修改后的哈密顿量。在本文中，我们提供了一个有效的平衡理论的核心概念的教学分析。首先，我们证明了使用Schwinger-Keldysh框架和有效平衡方法计算的可观测量之间的等价性，并将两个理论框架中的格林函数联系起来。其次，我们阐述了这种方法在相互作用量子杂质模型中的一些应用。我们引入了一个新的框架来处理相互作用的影响微扰，同时捕捉整个依赖于偏置电压。为了具体起见，我们采用安德森模型作为这个计划的原型。工作在粒子-空穴对称点，我们调查的Abrikosov-Suhl共振的命运作为偏置电压和磁场的函数。
2011-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Effective Equilibrium Description of Nonequilibrium Quantum Transport I: Fundamentals and Methodology
强关联量子系统的理论描述提出了几个挑战和一些悬而未决的问题。在本文中，我们专注于非线性电子输运通过量子点保持在有限的偏压使用的概念引入Hershfield [物理。70，2134（1993）]，由此可以用系统的Lippmann-Schwinger算子来表示这种非平衡量子杂质模型。这些散射算子允许一个重新制定的非平衡问题作为一个有效的平衡问题与修改后的哈密顿量，从而促进平衡多体技术的实施。我们提供了一个替代推导的有效哈密顿的Hershfield使用“开放系统”的概念。此外，我们证明了使用Schwinger-Keldysh框架和有效平衡方法计算的观测量之间的等价性。对于运输的研究，点的非平衡谱函数被确定为主要利益的数量，我们推导出一般表达式的电流（梅尔-Wingreen公式）和电荷占领的点。我们介绍了一个有限温度的形式主义，这是用来作为计算实时格林函数的工具。在一个配套文件中，我们阐明了一个通用的计划相互作用模型的微扰计算，特别是安德森模型。
2011-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Dissipation, Generalized Free Energy, and a Self-consistent Nonequilibrium Thermodynamics of Chemically Driven Open Subsystems
一个系统的非平衡热力学位于一个持续的环境与流入和流出通常被视为一个子系统在一个更大的，封闭的“宇宙”。这仍然是一个问题，什么是最低限度的要求描述这样一个开放的驱动系统的周围，使其非平衡热力学可以建立在内部的随机动力学的基础上。我们提供了一个解决这个问题的方法，使用的见解分子马达在化学非平衡稳态（NESS）与持续的外部驱动器通过再生系统，或在准稳态（QSS）与过量的ATP，ADP，和Pi的研究。我们引入了外部再生系统维持NESS所需的{ \em最小功}的关键概念，$W_{min}$（{ \em e.g.}，保持分子马达的ATP、ADP和Pi的恒定浓度）。使用马尔可夫（主方程）描述的马达蛋白质，我们说明，NESS和QSS具有相同的动力学以及第二定律在相同的正熵产生率。NESS和其相应QSS的散热量之差正好是$W_{min}$。这为引入{ \em理想外部再生系统}提供了理由，并在NESS中的净自由能输入$F_{in}$和总耗散$F_{dis}$之间产生{ \em自由能平衡方程}：$F_{in}$由化学输入减去机械输出组成; $F_{dis}$由耗散热组成;变为热的有用能量的量是NESS熵产生。此外，我们表明，对于非平稳系统，$F_{dis}$和$F_{in}$对应的熵产生率和管家热的随机热力学，并确定一个相对熵$H$作为一个广义的自由能。
2013-06-19 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Nonequilibrium Critical Behavior of Magnetic Thin Films Grown in a Temperature Gradient
我们调查的$(2+1)-$维磁性薄膜的横向温度梯度的影响下，这是由热浴横跨垂直于生长方向的方向保持的不可逆生长。因此，不同的纵向层在$T_1$和$T_2$之间的不同温度下生长，其中$T_1<T_c^{hom}<T_2$和$T_c^{hom}=0.69(1)$是在均匀热浴中生长的膜的临界温度。我们发现一个远离平衡的连续有序无序相变驱动的热浴梯度。我们通过标准的有限尺寸标度程序，这导致临界温度$T_c=0.84(2)$和一个新的普适性类的临界指数$ν=3/2$，$γ=5/2$，和$β=1/4$的设置一致的梯度诱导的临界行为的特征。为了进一步了解温度梯度的影响，我们还开发了一个键模型，捕捉磁性薄膜的生长动力学。我们的研究结果表明，几何形状和热浴的不对称性的相互作用导致生长键通量的不对称性和发病的横向有序效应，定性地解释观察到的临界温度的转变。这些机制的相关性进一步证实了有限尺寸的缩放分析的接口宽度，这表明，系统的增长网站定义一个自仿射接口。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Free energy dissipation enhances spatial accuracy and robustness of Turing pattern in small reaction-diffusion systems
精确和鲁棒的空间顺序在生命系统中无处不在。1952年，阿兰·图灵提出了一种基于反应扩散系统中空间平移对称性自发破缺的斑图形成机制。关于图灵模式的动力学和结构有很多了解。然而，很少有人知道图灵模式的能量成本。本文用解析和数值方法研究了一类空间扩展的生化反应扩散系统的非平衡态热力学。我们发现图灵斑图的出现需要最小的能量耗散来驱动非平衡化学反应。在发病以上，只有一小部分的总能量消耗是用来克服扩散，以维持空间格局。我们发现，定位误差随着能量耗散的增加而减小，在生化振荡系统中，定时误差和能量消耗之间存在相同的权衡关系。在有限系统中，我们发现特定的图灵模式只存在于有限的分子总数范围内，而能量耗散扩大了这个范围，这增强了图灵模式对活细胞中分子数波动的鲁棒性。这些结果在大肠杆菌DNA分离的Muk系统的现实模型中得到验证。大肠杆菌，和可测试的预测的依赖性的准确性和鲁棒性的空间格局上的ATP/ADP比率。在一般情况下，这里开发的理论框架可以应用于研究空间扩展的生化系统的非平衡态热力学。
2022-06-03 cond-mat.stat-mech nlin.PS physics.bio-ph
Resolving the binding-kinase discrepancy in bacterial chemotaxis: A nonequilibrium allosteric model and the role of energy dissipation
针对细菌趋化中配体结合与激酶响应不对称移动与平衡模型不符的问题，提出含ATP水解耗散循环的非平衡变构模型，成功解释现有数据并揭示能量耗散对维持激酶响应敏感范围的关键作用。
2023-02-23 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.MN
Conservation Laws and Work Fluctuation Relations in Chemical Reaction Networks
我们制定了一个非平衡热力学描述的开放化学反应网络（CRN）的化学主方程。CRN的拓扑性质和它的守恒律被证明发挥了至关重要的作用。它们被用来分解成一个潜在的变化和两个工作的贡献，第一个是由于外部控制恒化器浓度的时间依赖性变化，第二个是由于整个系统的流量保持由非保守力的熵产生。这两个作品共同满足Jarzynski和Crooks波动定理。在没有功的情况下，当系统松弛到平衡时，系统的势能被动力学最小化，其平衡值符合最大熵原理。一个广义的朗道原理也成立：产生一个非平衡态所需的最小功是该态相对于在没有任何功的情况下达到的平衡值的相对熵。
2019-01-11 cond-mat.stat-mech q-bio.MN
