Stochastic Echo Phenomena in Nonequilibrium Systems
当施加由协议$λ(t)$表示的时间相关力或非保守力时，热力学系统被驱动到非平衡状态。这样的系统是时间不可逆转的，因为协议$λ(0\leq t\leq τ)$下的运动和协议$λ(τ-t)$下的时间逆转运动的可能性不相等。我们研究了一种随机回波现象，其中一个系统是由一个最佳的协议来控制显示的时间反转的运动。最优协议是针对Langevin系统的。对于含时驱动情形，简谐振子系统表现出完全随机回波现象。我们还表明，任何系统驱动的时间无关的非保守力有一个对偶系统显示完美的随机回波现象。我们的研究为非平衡系统的时间不可逆性提供了一个新的视角。
2013-11-21 cond-mat.stat-mech
Transporting Baguettes With Minimal Action: The Geometry of Optimal Nonequilibrium Processes in Stochastic Thermodynamics
论文借助最优输运与随机热力学几何，研究有限时间非平衡状态变化的最小功协议，并通过精确控制、自适应采样和测地线—反绝热分解解释其不连续与非单调特性。
2025-09-26 cond-mat.stat-mech
Generalization of the Second Law for a Nonequilibrium Initial State
我们推广了热力学第二定律在非平衡态初始分布下的最大功公式。研究发现，在等温过程中，玻尔兹曼相对熵（H函数）不仅是一个李雅普诺夫函数，而且还告诉我们从非平衡初始状态可以获得的最大功。广义第二定律还给出了功和信息之间的基本关系。即使对于不与热源接触但具有由等熵条件确定的有效温度的小哈密顿系统也是有效的。我们的关系可以在Szilard发动机中进行测试，这将在实验室中实现。
2009-07-09 cond-mat.stat-mech
Are power-law distributions an equilibrium distribution or a stationary nonequilibrium distribution?
我们检查是否细致平衡原则成立的一般朗之万方程下的广义波动耗散关系（FDR）的幂律分布。在细致平衡和广义FDR的基础上，我们从Ito、Stratonovich和Zwanzig的Fokker-Planck方程解析地导出了定态幂律分布，并得出结论：幂律分布既可以是定态非平衡分布，也可以是平衡分布，这取决于扩散系数函数的形式以及平衡态的存在性和唯一性.
2014-03-24 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium steady states in contact: Approximate thermodynamic structure and zero-th law for driven lattice gases
我们探讨驱动晶格气体的存在下，一个强烈的热力学变量，可以确定“平衡”之间的两个非平衡稳态系统保持弱接触。在模拟中，我们发现这些系统满足令人惊讶的简单的热力学定律，如第零定律和粒子数波动和相应的磁化率之间的波动响应关系非常好。然而，在较高的密度，小，但可观察到的偏离这些法律发生由于非平凡的接触动力学和存在的长程空间相关性。
2010-11-17 cond-mat.stat-mech
The Second Law of Steady State Thermodynamics for Nonequilibrium Quantum Dynamics
本文从微观的观点研究了开放量子系统的普通热力学第二定律和稳态热力学第二定律。基于Lindblad的H-定理，我们证明了这两个第二定律与完全正映射产生的量子动力学是一致的。此外，还得到了某些量子动力学系统的熵产生和“管家热”的微观表达式。
2001-09-05 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 Stefan-Boltzmann law
我们研究平衡外的热辐射。考虑的情况包括两个物体在两个不同的温度下发射光子。我们表明，该系统的发展到一个稳定的状态，其特征在于由一个能量流，它满足斯蒂芬-玻尔兹曼定律表示为不同的温度的四次方的发射器。所得结果表明，如何经典的法律管辖的热辐射在平衡的情况下，可以推广。
2010-02-10 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics ?
27条评论（.）第二定律与非平衡系统
2003-01-12 cond-mat.stat-mech
Work Relation and the Second Law of Thermodynamics in Nonequilibrium Steady States
本文将Jarzynski的功关系和热力学第二定律推广到一个由外界介质作用的热传导系统。这些扩展包含一个新的非平衡贡献表示为违反（线性）的反应关系所造成的操作。我们发现，最小功原理的自然扩展涉及到时间反演操作的信息，并且远非简单。特别是当温度梯度很小时，我们的功关系可以用实验来检验。
2012-09-24 cond-mat.stat-mech
Approximating the entire spectrum of nonequilibrium steady state distributions using relative entropy: An application to thermal conduction
我们表明，分布函数的非平衡稳态（NESS）下逐渐缓慢变化的协议，可以准确地从有限的数据和已知的最接近的详细状态的系统。在这种方式下，人们只需要进行几个详细的实验，以获得整个非线性范围的非平衡分布函数。我们通过最大化的相对熵功能（MaxRent），这是成比例的Kullback-Leibler距离从一个已知的密度函数，受问题的定义和新的测量提供的约束。因此，MaxRent优于最大熵原理（MaxEnt），最大熵原理最大化香农的信息熵来估计分布，但缺乏结合额外先验信息的能力。MaxRent原理使用由单个格点组成的$ϕ^4$热传导的玩具模型来说明。一个外部协议控制的位置依赖的温度场驱动系统的平衡。两种不同的恒温计划：胡佛-霍利确定性恒温器（产生多重分形动力学下的强非线性）和朗之万随机恒温器（产生相空间填充动力学）。在协议产生的80种可能状态中，我们假设我们详细了解4种状态，其中一种状态每次用作MaxRent的输入。我们发现，MaxRent准确地近似的相空间密度函数在所有值的协议，即使当已知的分布是遥远的。然而，MaxEnt无法捕获相空间分布函数的精细细节。我们希望这种方法是有用的，在其他外部协议驱动的非平衡情况下，以及。
2014-09-22 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium thermodynamics at the microscale: Work relations and the second law
对于宏观系统，热力学第二定律建立了与热库接触的系统所做的功与其自由能变化之间的不等式。对于微观系统，这个结果必须从统计学上考虑，因为围绕平均行为的波动变得很大。近年来，人们已经认识到，这些波动满足一些强大的和意想不到的关系，仍然有效，即使当系统被驱动远离平衡。我们讨论这些关系，并考虑它们揭示了热力学第二定律和在微观尺度上的不可逆性的性质。
2010-02-05 cond-mat.stat-mech
Zeroth law of thermodynamics for nonequilibrium steady states in contact
我们要问的是，当两个处于非平衡稳态的系统保持接触，并允许交换一个量时，会发生什么，比如说质量，这个量在组合系统中是守恒的。系统最终会演化到一个新的定态吗？在这个定态中，某些热力学变量（如平衡化学势）会遵循热力学第零定律而平衡，如果是这样，在什么条件下是可能的？我们认为，第零定律将举行，提供两个系统具有短程空间相关性，它们{ \it弱相互作用}交换质量与满足平衡条件的速率-让人想起平衡中的细致平衡。这一命题被证明为驱动系统一般在小汇率的限制（即，弱相互作用），并证明了在各种保守的质量传输过程具有非零空间相关性。
2015-07-17 cond-mat.stat-mech
Geodesic path for the optimal nonequilibrium transition: Momentum-independent protocol
加速受控热力学过程需要辅助哈密顿量来引导系统进入瞬时平衡态。在这样的有限时间操作中不可避免地需要额外的能量成本。最近，我们开发了一种测地线的方法，以尽量减少这种能源成本的捷径等温过程。辅助控制通常包含动量依赖项，由于需要不断监测速度，因此难以通过实验实现。在这项工作中，我们采用了变分辅助控制没有动量依赖力近似的精确控制。根据几何方法，我们得到的最优控制协议的变化的最小能量成本。我们通过一个具有可控调和势的布朗运动的例子证明了这种协议的构造。
2022-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Optimal control of transitions between nonequilibrium steady states
生物系统从根本上说是不平衡的，以保持有组织的结构和过程。许多变化的细胞条件可以表示为非平衡稳态之间的转换，并且生物体对优化这种转换感兴趣。使用波多野佐佐的Y值，我们扩展了最近开发的几何框架，确定最佳的协议，使它可以应用到系统驱动的非平衡稳态。我们计算和数值验证的最佳方案的胶体粒子拖动通过解决方案的平移光阱与两个可控参数。我们提供实验预测，特别是最佳协议的成本显着低于天真的。类似于这些的最佳方案可能最终指向生物能量转换系统的设计原则，并指导人工分子机器的设计。
2013-10-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Nonequilibrium path-ensemble averages for symmetric protocols
根据非平衡功关系，由不可逆过程产生的路径系综可以用于计算平衡自由能差和期望值，在不可逆过程中，系统根据预定协议被驱动出平衡。估计先前已通过考虑从反向过程收集的数据来改进，所述反向过程在正向过程的最终热力学状态中的平衡中开始，并且根据时间反转协议来驱动。在这里，我们开发了一个理论上严格的统计估计非平衡路径合奏平均专门为对称协议，其中正向和反向过程是相同的。估计测试与一些模型系统：一个对称的1D电位，一个不对称的1D电位，展开的十-丙氨酸，分离的主客体系统，和易位钾离子通过短杆菌肽A离子通道。当使用来自对称协议的数据重建自由能时，新的估计器优于现有的严格的单向和双向估计器，收敛更快，误差更小。然而，在大多数情况下，使用双向估计器的数据从正向和反向对非对称协议优于相应的对称协议和估计器具有相同的模拟时间。因此，只有当双向估计量不可行或预期表现不佳时，才推荐使用新的估计量。对称估计器具有类似的性能的一半长度和两倍数量的轨迹的单向协议。
2019-08-05 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
On Tsallis nonequilibrium entropy evolution
本文导出了Tsallis非平衡熵的6N维非齐次演化方程，给出了Tsallis熵只有在其指数q>0时的熵产生率（即熵增律）公式，否则当q<0或q=0时熵增律不成立。
2014-06-09 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Thermodynamics of Time-dependent Langevin Systems: Energy Balance Relation and the Extended Form of the Second Law
从非平衡吉布斯熵的一般定义出发，发展了含时朗之万动力学的一般非平衡热力学理论。结果表明，热力学第一定律和第二定律中出现的符号可以一致地应用于瞬态非平衡过程。我们找到了一个代表系统能量平衡关系的一般等式，并进一步对第二定律的推广形式提出了一个明确的数学解释，它只在含时情况下才成立。最后还介绍了几个经典热力学过程的应用。
2009-04-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
A geometric approach to optimal nonequilibrium control: Minimizing dissipation in nanomagnetic spin systems
纳米磁体的最优控制已经成为自旋电子学领域的一个紧迫问题，因为技术工具接近物理确定的效率极限。在复杂的波动系统中，如纳米磁性比特，找到最佳协议是具有挑战性的，需要有关受控系统动态波动的详细信息。我们提供了一个新的，物理上透明的度量张量的推导，协议的长度与其耗散成正比。这种观点简化了非平衡优化问题的重铸他们在几何语言。然后，我们描述了一种数值方法，几何最小作用方法的一个实例，即使当控制参数的数量很大时，也可以计算测地线。我们将这些方法应用到两种模型的纳米磁性位：一个简单的朗道-Lifshitz-吉尔伯特描述的一个单一的磁自旋控制的两个正交的磁场和二维伊辛模型，其中的字段是空间控制。这些计算揭示了位擦除和反转的非平凡协议，为超低功耗计算提供了重要的，实验可测试的预测。
2016-07-25 cond-mat.stat-mech
Transition state theory: a generalization to nonequilibrium systems with power-law distributions
将过渡态理论推广到幂律分布的非平衡体系。由Langevin方程和相应的Fokker-Planck方程模拟了反应坐标和动量的幂律分布的随机动力学。假设远离平衡态的系统不松弛到Boltzmann-Gibbs分布的热平衡态，而是渐近地接近幂律分布的非平衡定态。因此，我们得到一个推广的TST率的非平衡系统的幂律分布。此外，我们还得到了一维和n维Hamilton系统远离平衡态的广义TST速率常数，并得到了幂律分布系统的广义Arrhenius速率。
2011-02-18 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nonequilibrium Phase Transitions
非平衡相变的讨论重点是一般的特点，如细致平衡违反产生有效的（远程）相互作用的作用，动力学各向异性的重要性，各种机制之间的连接产生幂律相关性，并出现了宏观量的普遍分布函数。量子自旋链也进行了讨论，以证明如何构建量子系统中的稳态携带通量，并解释如何通量可能产生幂律相关。
2002-10-20 cond-mat.stat-mech
Inferring equilibrium transition rates from nonequilibrium protocols
本文提出基于随机热力学的理论，利用Kawasaki关系和非平衡过渡态理论，从非平衡轨迹推断平衡转变速率，在多个维度示例中优于Bell定律方法，适用于分子模拟和力谱实验。
2022-08-10 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Emergent Second Law for Time-Dependent Nonequilibrium States
UBA（布宜诺斯艾利斯大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
针对非自治开放系统，推导了约束时间依赖宏观涨落的涌现第二定律，将McLennan-Zubarev公式推广至弱非保守亲和性的非自治系统，并在双稳态系统中验证了结果。
2026-08-25 cond-mat.stat-mech
First and Second Laws of Information Processing by Nonequilibrium Dynamical States
本文通过分解平均稳态惊奇提出信息处理第一定律，统一并收紧既有第二定律，并以自主 Maxwellian 信息棘轮说明非平衡稳态对信息引擎功能的影响。
2023-04-29 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Direct measurement of nonequilibrium system entropy is consistent with Gibbs-Shannon form
随机热力学将经典热力学扩展到与一个或多个热浴接触的小系统。它可以解释热涨落的影响，并描述远离热力学平衡的系统。一个基本的假设是，香农熵的表达式是在这样的设置非平衡系统的熵的适当的描述。在这里，我们第一次通过实验测量这个函数。我们的系统是一个微米级的胶体粒子在水中，在一个虚拟的双势阱的反馈陷阱。我们测量的工作，以消除一个比特的信息的一小部分，并表明它是有界的香农熵的两个状态系统。此外，通过直接测量慢协议的可逆性，我们可以明确区分协议，可以和不能达到预期的热力学界限。
2017-05-25 cond-mat.stat-mech
On the Fundamental Equation of Nonequilibrium Statistical Physics -- Nonequilibrium Entropy Evolution Equation and the Formula for Entropy Production Rate
在本文中，我们提出了一个概述我们的工作。十多年前，我们提出了一个新的非平衡统计物理基本方程来代替现在的刘维尔方程。即6 N维相空间中的随机速度型Langevin方程或其等价的Liouville扩散方程。这个方程是时间反演的非对称方程。结果表明，统计热力学系统中粒子的运动形式具有漂移-扩散二重性，统计热力学的运动规律是动力学规律和随机速度的叠加，同时具有决定性和概率性。因此，它不同于动力系统中粒子的运动规律。从这一基本方程出发，导出了BBGKY扩散方程族、Boltzmann碰撞扩散方程、流体力学方程，如质量漂移扩散方程、纳维-斯托克斯方程和热导率方程。更重要的是，我们首先在6 N、6和3维相空间中构造了非平衡熵密度的非线性演化方程，预言了熵扩散的存在。这个演化方程揭示了非平衡熵密度的时间变化率是由它在空间的漂移、扩散和产生共同引起的。进一步给出了熵产生率公式（即熵增加定律），证明了非平衡系统中的内吸引力导致熵减少，而内排斥力导致熵增加，得到了热力学退化和自组织演化的统一理论表达式，揭示了熵扩散机制使系统向平衡态趋近.
2011-11-10 cond-mat.stat-mech
The law of action and reaction for the effective force in a nonequilibrium colloidal system
本文研究了一个包含两个“测试”粒子和许多“背景”粒子的非平衡朗之万多体系统。测试粒子在空间上被谐波势限制，背景粒子由外部驱动力驱动。采用数值模拟的模型，我们制定了一个有效的描述两个测试粒子在非平衡稳态。特别是，我们研究了几种不同的定义之间的测试粒子的有效力。我们发现，作用与反作用定律不适用于背景粒子施加的总机械力，但它适用于热力学力，而热力学力是根据热力学第一定律推广到非平衡稳态的一种思想在操作上定义的。
2006-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Analysis of slow transitions between nonequilibrium steady states
非平衡稳态之间的转变服从广义克劳修斯不等式，该不等式在准静态极限下变为等式。对于缓慢但有限的过渡，我们表明，该系统的行为是由一个响应矩阵的元素是由一个远离平衡格林-久保公式，涉及衰减的相关性评估的非平衡稳态。这一结果导致非绝热熵产生的平均值和方差之间的波动耗散关系，$Δs_{\rm na}$。此外，我们的研究结果扩展-非平衡稳态-的热力学度规结构引入Sivak和克鲁克斯分析最小耗散协议之间的过渡平衡态。
2015-07-22 cond-mat.stat-mech
A First and Second Law for Nonequilibrium Thermodynamics: Maximum Entropy Derivation of the Fluctuation-Dissipation Theorem and Entropy Production Functionals
非平衡系统的理论是从最大熵方法中推导出来的，这种方法在精神上类似于吉布斯给出的平衡理论。要求汉密尔顿的原则，固定的行动，以满足平均在一个轨迹，我们增加了限制的转移概率分布，导致Onsager-Machlup形式的路径概率。来自能量和动量守恒定律的附加约束然后将热交换和外部驱动力引入系统中，拉格朗日乘子与外部系统的温度和压力相关。其结果是一个完全依赖于时间的，非本地的描述非平衡合奏。然后，对能量交换和中央系统的信息熵的变化的详细计算提供了对熵产生的描述，该熵产生不依赖于稳态的规定或存在，也不依赖于中央系统的可测量变量的任何定义。这些结果连接到文献显示的路径重新加权的方法，创建任意波动定理，并通过提供一个简单的推导Jarzynski关系参考的稳态。此外，我们确定的路径自由能和熵（口径）泛函产生的第一定律的非平衡热力学相关的驱动力的变化，在路径平均值的变化。类似于吉布斯关系，路径平均值的变化产生波动耗散定理。热力学熵产生也可以用口径泛函来表示，从而简单地证明了克劳修斯陈述的微观形式。我们发现，最大熵路线提供了一个明确的推导路径自由能泛函，路径积分，朗之万，布朗，和福克-普朗克声明的非平衡过程。
2011-05-27 cond-mat.stat-mech
A framework of nonequilibrium statistical mechanics. II. Coarse-graining
对于一个给定的热力学系统，和一个给定的粗粒度状态变量的选择，力通量本构关系的知识是任何非平衡建模的基础。在本系列的第一篇论文中，我们通过经典涨落耗散定理（FDT）的推广，建立了本构律的结构如何与状态变量的涨落分布直接相关。当这些波动可以用扩散过程来表示时，可以使用Green-Kubo型粗粒化方案来找到本构律。在本文中，我们提出了一个粗粒化的方法，是有效的波动时，通过一般的马尔可夫过程，其中包括扩散作为一种特殊情况。通过对一个简单化学反应$A \rightleftarrows B$的本构关系的数值计算，证明了该方法的成功。此外，我们表明，不能找到一个一致的本构律的任何绿色久保计划。
2020-04-20 cond-mat.stat-mech
Generalized relation between the relative entropy and dissipation for nonequilibrium systems
最近，Kawai，Parrondo和Van den Broeck将耗散与时间反演不对称性联系起来。我们推广的结果，考虑一个协议，其中的物理系统是从一个初始的热平衡状态与温度$β_0$的最终热平衡状态在不同的温度驱动。我们使用具有精确解的模型来说明结果，即，一个运动的一维谐振势阱中的粒子
2010-11-22 cond-mat.stat-mech
Dynamic dependence of nonequilibrium work limits the validity of the Jarzynski Equality
分析了Jarzynski等式（JE）在准静态变换的热力学极限和哈密顿演化的工作协议方面的有效性。在第一种情况下，我们表明，JE仅适用于等温变换;在第二种情况下，我们表明，所做的工作（与最终状态哈密顿量）取决于时间动态的工作协议（包括其速度），从而排除了识别它的自由能或任何其他热力学态函数的可能性。即使在热力学极限和无限慢的哈密顿变换（绝热不变性）的热力学平衡状态的情况下，所得的功表达式也不默认为JE，而是默认为绝热热力学变换的功关系，W= Δ U，其中W是功，U是内能。
2020-05-13 cond-mat.stat-mech
Onsager-Machlup theory for nonequilibrium steady states and fluctuation theorems
讨论了热库中受调和势约束的拖曳粒子的Onsager-Machlup理论从平衡态到非平衡稳态的推广及其与最近的涨落定理的联系。利用泛函积分方法，将路径的概率泛函表示为拉格朗日函数，并引入熵产生率和耗散函数，导出了能量守恒定律和热力学第二定律等非平衡热力学关系式.利用这个拉格朗日函数，我们建立了两个非平衡的细致平衡关系，这不仅导致了一个涨落定理的工作，而且还涉及到一个有关的摩擦能量损失。此外，我们明确地进行了热的泛函积分，导致热的扩展涨落定理。我们还提出了一个简单的论点，这个扩展的涨落定理在长时间限制。
2006-07-27 cond-mat.stat-mech
Local entropy of a nonequilibrium fermion system
研究了独立费米子非平衡系统的局域熵，并在热力学热力学定律的范围内进行了分析。结果表明，局部温度和化学势只能表示为局部熵的线性偏离局部平衡的导数。热力学的热力学第一定律表明，导致一个不等式，而不是一个平等的，在局部熵的变化作为系统的非平衡态的变化。最大熵原理（热力学第二定律）被证明：非平衡分布的局部熵小于或等于满足相同约束的局部平衡分布。结果表明，当局部温度趋于零时，系统的局部熵趋于零，符合热力学第三定律。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Work fluctuation and total entropy production in nonequilibrium processes
功涨落和总熵产生在热力学小系统中起着决定性的作用。我们研究了它们之间的权衡关系，在一个非平衡的情况下，一个系统从一个任意的非平衡态。我们应用变分方法来研究这个问题，并找到一个固定的解决方案，对协议的变化，描述系统的哈密顿量的时间依赖性。利用稳态解，我们找到了在给定的功涨落下总熵产生的最小值。一个明确的协议，实现这是从一个绝热过程，其次是一个准静态的过程。所得结果表明，如何可以控制系统的非平衡动力学，同时抑制其工作波动和总熵产生。
2016-10-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium Work Relation in Macroscopic System
我们重新考虑一个众所周知的涨落定理和热力学第二定律之间的关系，通过评估一个概率测度值的过程。为了建立微观和宏观行为之间的桥梁，我们考虑的热力学极限的随机动力系统的基本程序经常使用的统计力学。表征宏观动力学行为的热力学路径可以表示为概率测度值过程的作用泛函的下确界。在我们的公式中，热力学第二定律可以由涨落定理产生的作用泛函的对称性导出。我们发现，我们的公式不仅证实了热力学极限下的Jarzynski等式可以重新推导，而且使我们能够建立一个非平凡的亚稳态非平衡功关系.
2013-02-21 cond-mat.stat-mech
Area law violation for the mutual information in a nonequilibrium steady state
本文研究了无限长自由费米子链的非平衡稳态，它是由系统的两端在不同温度下制备的初始态产生的。计算链的两个相邻段之间的互信息，并发现在子系统的大小缩放。这提供了在零温度区域之外的量子多体系统中违反面积定律的第一个例子。的对数的前因子得到解析，此外，相同的前因子示出管理的互信息的对数增加的时间，在系统放松到稳定状态。
2014-03-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Hyperbolic heat conduction, effective temperature and third law in the presence of heat flux
讨论了不同的非平衡热传导模型之间的一些相似性，特别是无规行走、离散变量模型和单弛豫时间近似下的Boltzmann输运方程。我们表明，在假设的有限值的热载体的速度，这些模型导致双曲型热传导方程和修正的傅立叶定律与松弛项。引入了相应的有效温度和有效熵，并进行了分析。它已被证明，有效温度，定义为几何平均的运动温度的热载体在相反的方向上移动，是由一个非线性关系，并作为一个标准的热化。结果表明，即使在非零平衡温度下，当热流趋于其最大可能值时，有效温度、热容和局部熵也趋于零。这提供了第三定律对非平衡情形的一种可能的推广。讨论了非平衡态下，特别是活性体系、电场作用下的无序半导体和绝热气体流动时，有效温度与其它温度定义的相似性。分析了单原子气体、纳米薄膜和强冲击波在非平衡热传导过程中有效温度和熵的行为。
2017-07-14 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium steady state thermodynamics and fluctuations for stochastic systems
我们利用对系统所做的功和从系统中移走的热量来维持系统处于非平衡稳态，从而对这样的系统及其涨落进行类似于图解的描述。基于广义Onsager-Machlup理论的非平衡稳态，我们指出两个模糊的，不存在于平衡态，在定义这样的工作和热量：一个是由于非唯一性的时间反演程序和另一个由于多种可能性，以分离成工作和能量差的热在非平衡稳态。因此，对于这样的系统，功和热满足热力学第一和第二热力学定律以及它们的涨落定理的多个版本。唯一的定律和关系似乎只有在具体定义的系统中才能得到，用物理参数来选择相关的物理量。这在许多系统上得到了说明，包括电场中的布朗粒子、驱动扭转摆、电路和由温度差驱动的能量传递。
2007-08-24 cond-mat.stat-mech
Persistence of Manifolds in Nonequilibrium Critical Dynamics
我们研究d'维流形的磁化强度的持续性P（t）（即，流形磁化从随机初始条件开始直到时间t不翻转的概率）。分析表明，P（t）有三种不同的晚期衰减形式：指数衰减、拉伸指数衰减和幂律衰减，这三种衰减形式依赖于一个单一的参数τ =（D-2+η）/z，其中D=d-d'，η，z是标准的临界指数.特别是，我们的理论预测，在d=2的伊辛模型在其临界点的线性磁化强度的持久性衰减的幂律。对于d=3的临界伊辛模型，平面磁化强度的持续性按幂律衰减，而线磁化强度的持续性按拉伸指数衰减。数值结果与这些分析预测是一致的。
2003-02-26 cond-mat.stat-mech
Dust charging processes in the nonequilibrium dusty plasma with nonextensive power-law distribution
基于非广延统计中一种新的q分布函数理论，研究了具有幂律分布的非平衡尘埃等离子体中电子和离子聚集过程中尘埃的充电过程。电子和离子服从幂律分布，q参数不同。导出了计及非广延效应的尘埃带电电流的一般公式。进一步研究了只有粒子速度服从幂律分布的均匀尘埃等离子体和粒子速度和密度均服从幂律分布的尘埃云等离子体中的尘埃荷电过程。通过数值分析，我们发现电子和离子的非广延幂律分布对非平衡尘埃等离子体中尘埃的充电过程有重要影响。
2012-03-06 astro-ph.SR cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Mathematical Formalism of Nonequilibrium Thermodynamics for Nonlinear Chemical Reaction Systems with General Rate Law
本文研究了具有$N$组分、$M$反应和一般速率定律的化学反应模型的非平衡热力学数学形式。建立了J. W.吉布斯宏观化学热力学在G. n.路易斯整体平衡动力学定律（非线性化学动力学中的细致平衡）。这样，平衡态热力学就自然地推广到没有细致平衡的非平衡态。动力学模型用马尔可夫跳跃过程表示。主要发现是广义宏观化学自由能函数及其相应的非负源汇平衡方程。证明是基于这种类型的马尔可夫过程的大偏差原理。本文还证明了随机反应动力学的一般涨落耗散定理。数学理论说明了如何在多尺度系统中从介观动力学中产生新的宏观动力学规律。
2016-09-25 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Nonequilibrium heat relation
本文在 Jarzynski 等式基础上，针对系统与热浴间交换的随机热量提出了一个新的等式，并给出了测量该随机热量所需实验条件的指导准则。
2024-11-15 cond-mat.stat-mech
Quantum thermodynamics from the nonequilibrium dynamics of open systems: energy, heat capacity and the third law
我们从开放量子系统的角度出发，从它们的非平衡动力学出发，研究了量子多体系统的物理量、物理量之间的关系和热力学热力学定律得到明确定义和适用的条件。我们首先描述了如何开放系统非平衡动力学（ONEq）的方法是不同的封闭的组合系统+环境中的全局热状态（CGTs）设置。只有当开放系统达到平衡后，它才能服从传统的热力学描述，因此量子热力学（QTD）是在最后出现的，而不是在开始时假设的。我们看到，开放系统方法具有处理非平衡过程的优势，因为在不久的将来，许多实验将要求这样做。因为它阐明了QTD存在的条件，它也可以帮助我们以系统的方式从第一原理解决量子热力学的基本问题。然后，我们研究了一类开放量子系统，其中完全的非平衡动力学可以精确求解，即$N$强耦合谐振子的量子布朗运动，与标量场环境强烈相互作用。这里我们着重讨论内能、热容和第三定律。我们显示了这类物理模型，除其他发现外，广泛的属性的内能，积极的热容量和有效性的第三定律的角度来看的行为的热容量向零温度。从精确解和定量分析中得到的这些结论清楚地反驳了在这样的系统中负比热的说法，并消除了在这样的系统中热力学第三定律的有效性依赖于量子纠缠的指控。
2018-01-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Block renormalization study on the nonequilibrium chiral Ising model
本文用数值方法研究了具有手征的一维非平衡伊辛自旋系统的有序动力学。该系统的特点是方向相关的自旋更新规则。$+-$自旋对可以以$(1-u)$的概率翻转为$++$或$--$，或者以$u$的概率翻转为$-+$，而$-+$对被冻结。发现该系统在任何表现出幂律标度的特征长度尺度$ξ\sim t^{1/z}$和畴壁密度$ρ\sim t^{-δ}$的$u<1$演化到铁磁有序态。标度指数$z$和$δ$被发现与参数$u$连续变化。为了更好地建立反常幂律标度，我们进行了Basu和Hinrichsen [U. Basu和H. Hinrichsen，J. Stat.（2011）P11023]。$b$位点的畴壁被粗粒化为块自旋$σ^b$，并且在$b\to\infty$和$t\to\infty$极限中测量两块图案$σ^b_1 σ^b_2$的相对频率。预计这些指数将具有普遍性。通过进行广泛的蒙特卡罗模拟，我们发现，指数也不断变化与$u$和他们的值是一致的标度指数在以前的研究中发现。这一结果为非平衡手征伊辛模型具有指数连续变化的幂律标度行为提供了又一证据。
2014-07-17 cond-mat.stat-mech
Efficient free energy profile reconstruction using adaptive stochastic perturbation protocols
Jarzynski非平衡功关系在自由能计算中的应用受到了限制，因为当耗散很高时，估计的收敛速度很慢。提出了一种新的扰动方案，能够改善Jarzynski估计的收敛性时，它被应用于重建的平均力的潜力。这种改进是基于自适应外功变化的应用，除了由热波动引起的。
2007-12-31 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Thermodynamics of Restricted Boltzmann Machines
在这项工作中，我们分析了一类神经网络的非平衡热力学称为限制玻尔兹曼机（RBM）的无监督学习的背景下。我们展示了如何将网络描述为一个离散的马尔可夫过程，以及如何将细致平衡条件和麦克斯韦-玻尔兹曼平衡分布作为一个完整的热力学描述的充分条件，包括非平衡波动定理。数值模拟在一个完全训练的RBM和换热波动定理进行了验证与理论非常一致。我们观察到对比发散函数，主要用于无监督学习的RBM，是密切相关的非平衡热力学量。我们还使用的框架来解释的RBM的配分函数的退火重要性抽样方法从热力学的角度来看，估计。最后，我们认为RBM的无监督学习相当于在没有标记数据的情况下由热力学热力学定律驱动的系统中的工作协议。
2017-04-27 cond-mat.stat-mech
Shortcuts to isothermality and nonequilibrium work relations
在传统的热力学中，人们普遍认为，系统的等温过程的实现需要准静态控制协议。本文提出并设计了一种实现从一个平衡态到另一个具有相同温度的平衡态的有限速率等温转变的策略，称为等温捷径。利用STI，我们意外地导出了三种非平衡功关系，包括自由能差与原系统势能平均功之间的恒等式，广义Jarzynski等式，以及不可逆功与总驱动时间之间的反比关系.我们数值证实了这三个关系，考虑运动的布朗粒子被困在一个谐波势和拖动的含时力。
2017-07-19 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Work distributions for a trapped Brownian particle in a time dependent magnetic field
本文研究了在含时磁场作用下被囚禁的带电布朗粒子的动力学行为。我们计算不同的时间依赖协议的工作分布。在我们的问题中，热力学功与矢量势随时间的变化有关，而不是早期的研究，其中工作与仅取决于粒子坐标的势的时间变化有关。利用Jarzynski恒等式和Crook等式证明了粒子的自由能与磁场无关，从而补充了Bohr-van Leeuwen定理。我们还表明，我们的系统表现出一定的参数空间中的参数共振。
2007-07-14 cond-mat.stat-mech
Linear response of hydrodynamically-coupled particles under a nonequilibrium reservoir
Bérut等人[2014 Europhys. Lett. 107，60004]，是说明非平衡过阻尼系统线性响应理论的理想范例，包括水动力相互作用以及异常的水库本身失衡。事实上，在这种设置中，人们发现了一个非平衡环境，其中自由粒子的迁移率和扩散率并不简单地彼此成比例。我们得到的机械强迫和温度变化的可观察和路径权重的行动之间的相关性的响应。后者的时间反对称分量并不简单地与流入环境的热量成正比。这些结果是可视化的模拟类似的条件和协议很容易在实验中实现，从而跟踪路径的理论实验验证。
2016-03-21 cond-mat.stat-mech
Universal energy-speed-accuracy trade-offs in driven nonequilibrium systems
本文针对外部控制器不完美的非平衡驱动系统，推导出耗散功的渐近紧致下界，该下界在最优驱动时退化为热力学速度极限，并结合最优输运流匹配方法实现可扩展的最小耗散协议优化。
2024-12-29 cond-mat.stat-mech
A Principled Basis for Nonequilibrium Network Flows
提出Caliber Force Theory，将平衡统计物理的守恒、变分原理和勒让德变换推广到非平衡网络流，建立动力学力与共轭关系并揭示新输运规律。
2025-08-29 cond-mat.stat-mech
The ontology of temperature in nonequilibrium systems
热力学的热力学定律为处于连续极限的平衡系统提供了一个明确的温度概念。同时，均分定理允许人们在动能的系综平均和均匀温度之间建立联系。然而，当一个系统或其环境远离平衡时，这种联系就不一定适用了。在小型系统中，回归假设甚至可能不适用。在这里，我们表明，在小的非平衡系统，回归假设仍然成立，虽然与广义的温度定义。现在必须为每一种表现形式界定后者。
2007-05-05 cond-mat.stat-mech
Optimal Control of Periodic Nonequilibrium Mechanochemical Systems via Automatic Differentiation
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
本研究通过自动微分Fokker-Planck模拟，为周期分子机器设计非平衡控制策略，明确了减少机械热与化学热的控制协议，揭示了非平衡系统高效驱动的设计原理。
2026-09-04 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
