Linear nonequilibrium thermodynamics of reversible periodic processes and chemical oscillations
昂萨格的唯象方程成功地描述了不可逆热力学过程。他们假设一个对称的热力学通量和力之间的耦合矩阵。很容易证明，耦合矩阵的反对称部分对耗散没有贡献。因此，即使存在反对称项，熵产生也完全由对称矩阵控制。在这项工作中，我们专注于反对称的贡献，描述等熵振荡和定义良好的运动方程。形式主义包含变量是等效的动量，和系数是类似的惯性质量。我们应用这种形式主义的简单问题，如振荡活塞和振荡的LC电路。我们表明，等熵振荡是可能的，甚至接近平衡的线性极限，并不需要远离平衡的情况。人们可以将这种形式主义扩展到其他变量对，包括具有振荡的化学系统。在等熵热力学系统中，包括温度在内的所有广泛和密集的变量都可以显示出类似于绝热波的振荡。
2017-06-12 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Impact of Friedel oscillations on vapor-liquid equilibria and supercritical properties in 2D and 3D
我们确定了弗里德尔振荡对薄膜（$2D$）和体相（$3D$）的相行为、临界性质和热力学轮廓的影响。使用扩展的Wang-Landau模拟，我们计算的巨正则配分函数，反过来，系统建模的Lennard-Jones和Dzugutov势的线性组合，加权参数$X$（$0<X<1$）的热力学性质。改变$X$使我们能够控制第一弗里德尔振荡的高度，并提供了一个完整的表征的影响，在很宽的范围内的条件下的热力学性质的潜在的金属类字符。对于$3D$系统，我们能够表明，临界参数表现出线性依赖于$X$和热力学状态点的轨迹，该系统表现出相同的压缩因子或焓作为一个理想气体，是两条直线跨越亚临界和超临界区域的相图的所有$X$值。将维数减少到$2D$导致Friedel振荡对临界性质的影响的损失，如在$X$值的范围内几乎恒定的临界密度所证明的。此外，我们的研究结果建立了两个理想线的直线度保留在$2D$和独立的第一弗里德尔振荡的潜力。
2021-04-13 cond-mat.stat-mech
Koopman Mode Decomposition of Thermodynamic Dissipation in Nonlinear Langevin Dynamics
The University of Tokyo（东京大学）
本文通过 Koopman 模式分解方法，研究非线性 Langevin 动力学中振荡特性对热力学耗散的影响，揭示耗散与频率、强度之间的关系，并在 FitzHugh--Nagumo 模型中验证了该方法的有效性。
2026-04-14 cond-mat.stat-mech
Oscillations in trapped Fermi gases in isotropic potentials
研究了费米子理想气体在谐振子约束势中的热力学性质。这个问题和de Haas-van Alphen效应之间的类比进行了讨论，并用于获得各向同性势的情况下的化学势和比热的分析结果。步状行为的化学势，首先注意到在数值研究中，得到解析和示出的结果在振荡行为的比热时，粒子数是不同的。这些振荡的起源是负责de Haas-van Alphen效应的那部分热力学势。在低温下，我们表明，有显着的偏差，从预期的线性温度依赖性的比热再次作为德哈斯-范阿尔芬部分的热力学势的后果。结果给出了一个，两个和三个空间维度。
2003-09-17 cond-mat.stat-mech
The Thermodynamic Uncertainty Relation in Biochemical Oscillations
生命系统通过分子浓度的周期性振荡来调节其行为的许多方面，这就像“生化钟”一样。“这些时钟本质上会受到热波动的影响，因此整个振荡周期的持续时间是随机的。它们能否成功地发挥其生物学功能，被认为取决于周期中这些波动被抑制的程度。生物化学振荡器也需要持续供应自由能，以打破细致平衡，维持其循环动力学。对于一个给定的自由能预算，最近发现的“热力学不确定性关系”产生的幅度周期波动在最精确的可以想象的自由运行的时钟。在本文中，我们表明，真正的生物化学时钟的计算模型严重低于这个最佳，波动几个数量级大于理论最小值。我们认为，这种次优的性能是由于在这些模型中的每个分子的内部状态的数量少，结合高水平的热力学力所需的振荡阶段，以保持系统。我们引入了一个新的模型，每个分子的内部状态的可调数量，并确认它接近最佳精度，因为这个数字的增加。
2019-05-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.MN
Stochastic thermodynamics and predictability of Ornstein-Uhlenbeck processes: an application to the Madden-Julian Oscillation
University of Bologna（博洛尼亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Colorado（科罗拉多大学）
本文提出OU过程的粗粒化随机热力学框架，应用于MJO，发现可预测性与路径作用相关，且MJO变得更可预测、更不可逆、更活跃。
2026-10-05 cond-mat.stat-mech physics.ao-ph
The Effect of Substrate on Thermodynamic and Kinetic Anisotropies in Atomic Thin Films
玻璃具有广泛的技术应用。通过将玻璃形成液体的蒸气沉积到冷基底的表面上而获得的超稳定玻璃的最近发现已经引发了对液体和玻璃的物理化学性质的限制的影响的新的兴趣。在这里，我们使用分子动力学模拟研究基板上的薄膜的模型玻璃形成液体，Kob-Andersen二进制Lennard-Jones系统，并计算几个热力学和动力学性质的档案整个膜。我们观察到，基板可以诱导大的振荡的热力学性质，如密度，成分和应力的配置文件，我们建立了总密度的振荡和振荡之间的相关性在正常的应力。我们还表明，原子膜的动力学性质可以很容易地调整通过改变基板和液体之间的相互作用的强度。最值得注意的是，我们表明，一个弱吸引力的基板可以诱导出现一个高度流动的区域在其附近。在这个高度流动的区域中，结构弛豫比在本体中快几倍，对势能景观的探索也更有效率。然而，在一个强吸引力的基板附近的次表面区域，动力学减速和采样的势能景观变得比散装效率较低。我们解释这两个不同的行为，通过建立一个相关的动力学性质的振荡和振荡的横向应力。我们的研究结果提供了有趣的机会，设计更好的基板的气相沉积工艺或开发替代程序的情况下，气相沉积是不可行的。
2014-09-03 cond-mat.stat-mech
General relaxation time of the fidelity for isolated quantum thermodynamic systems
通常认为对平衡弛豫时间的一般评估是困难的，因为它强烈依赖于感兴趣的模型。本文给出了孤立大系统保真度的一般初始弛豫时间。保真度的衰减是洛伦兹和正弦振荡的组合。我们计算了洛伦兹包络的弛豫时间和振荡周期。值得注意的是，当微正则态的能量范围大于热涨落时，这两个时间尺度是相同的数量级。此外，幂律衰减通常存在于长时间区域。
2014-03-26 cond-mat.stat-mech
A Minimal Thermodynamically Consistent Chemical Oscillator
University of Luxembourg（卢森堡大学）；University of Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Heidelberg University（海德堡大学）；University of Trieste（的里雅斯特大学）；Northwestern University（西北大学）
本文提出一种热力学一致的最小化学振荡器反应网络，结合单/双分子可逆反应等特征，通过范式约化解析分析其霍普夫分岔，实现了此前仅数值模拟可表征的现象的解析描述。
2026-08-26 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Stochastic discrete time crystals: Entropy production and subharmonic synchronization
离散时间晶体是周期性驱动的系统，其以不确定次谐波振荡的形式显示时间平移不变性的自发对称性破缺。我们介绍了一个离散时间晶体的物理相容模型，并使用随机热力学框架对其进行了分析。特别是，我们评估的能量耗散率的相互作用嘈杂的亚谐振荡器与热浴接触的多体系统。我们的模型显示了新的现象的次谐波同步，这对应于集体次谐波振荡的个人单位。
2020-02-21 cond-mat.stat-mech
Thermodynamical fingerprints of fractal spectra
我们研究了具有双尺度分形谱的模型系统的热力学。特别是，我们提出的振动和电子比热的温度依赖性的分析和数值研究。对于声子，玻色子一般，我们表明，平均比热可以与平均（幂律）的态密度。对这种平均行为的校正是对数周期振荡，其可以追溯到谱阶梯的自相似性。在电子的情况下，即使电子量表现出对粒子数的强烈依赖，当考虑特殊情况时，电子量也会出现。替代和层次结构的应用进行了讨论。
1998-03-24 cond-mat.stat-mech
Autonomous implementation of thermodynamic cycles at the nanoscale
在随机热力学和量子热力学中，有两种范式来研究纳米引擎。不依赖于任何外部时间依赖性的自主模型，以及利用时间依赖性控制场的模型，通常与将控制协议划分为热力学循环的理想化冲程相结合。虽然后一种范式提供了理论上的简化，但由于所涉及的近似，其在实践中的效用受到质疑。在这里，我们通过构建一个自治的模型，实现了在一定的参数制度的热力学循环的桥梁两种范式。这种效果是可能的自振荡，实现了在我们的模型中的研究电子穿梭机制。基于实验现实的值，我们发现，单电子工作流体的热力学循环分析是{ \it不}合理的，但几个电子的工作流体可能足以证明它。此外，额外的开放挑战仍然是自主实施更多的研究卡诺和奥托循环。
2021-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Linear non-equilibrium thermodynamics of human voluntary behavior: a canonical-dissipative Fokker-Planck equation approach involving potentials beyond the harmonic oscillator case
一种新的实验范式和一种新的建模方法，研究振荡人体电机性能的凝聚态物理学的一个关键概念，即热力学状态变量。为此，在新的实验范式中，参与者在自我选择的振荡频率下进行钟摆摆动运动，这与使用起搏信号的早期研究相反。此外，在新的建模方法，一个典型的耗散极限环振荡器模型被用来与保守的一部分，占非谐波振荡器组件相比，在早期的研究中，只考虑谐波分量。与磁相变的朗道理论一致，我们发现当参与者进行振荡时，振荡器模型的自由能会随着远离正则-耗散极限环振荡器的霍普夫分叉点而衰减。
2016-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.NC
Headway oscillations and phase transitions for diffusing particles with increased velocity
考虑了$N$粒子在$L$位点上的不对称排斥过程，其中粒子在每一个无限小的时间步长内可以移动一个或两个位点.一个精确的分析N=2和平均场论与模拟的比较显示偶/奇振荡的车头时距分布的粒子。如果粒子试图以最大速度和粒子排斥尽可能远地移动，则振荡变得最大。一个相变分离两个密度分布周围产生的扰动，发挥了缺陷的作用。将矩阵积变换推广到有限$N$和$L$的精确解.从热力学上讲，车头时距分布产生的平均场结果为$N^{-1}\to 0$，而它通常不被描述的产品措施。
2009-03-30 cond-mat.stat-mech
Subharmonic oscillations in stochastic systems under periodic driving
次谐波响应是一种众所周知的现象，例如，确定性非线性动力系统我们调查的条件下，这种次谐波振荡可以持续很长一段时间在开放系统中的随机动力学由于热波动。相反，随机自治系统在一个稳定的状态，相干振荡的数量从根本上说是有界的底层网络中的状态的数量，我们表明，在周期性驱动的系统，次谐波振荡可以，在原则上，永远保持相干，即使在网络中的状态数量很少。我们还表明，{ \sl除其他外}，热力学成本上升，仅与模型计算中的相干振荡的数量和持续的次谐波响应的可能的周期线性增长的状态的数量。我们认为，我们的结果可能与生化振荡和时间晶体的随机模型相关。
2019-08-13 cond-mat.stat-mech
Universal Thermodynamic Law Governing Stochastic Pendulum Clocks
Department of Complexity Science and Engineering, Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo（东京大学前沿科学研究生院复杂科学与工程系）
该研究针对随机摆钟这类欠阻尼系统，发现其相位不确定性乘积与熵产生存在仅依赖非线性程度的普适热力学关系，为设计高效摆钟提供了基础。
2026-09-07 cond-mat.stat-mech
Noise Induced Complexity: From Subthreshold Oscillations to Spiking in Coupled Excitable Systems
研究了N个全局耦合可激发元素系综的随机动力学。每个单元由FitzHugh-Nagumo振荡器建模，并受到独立高斯噪声的干扰。在Langevin动力学的模拟中，我们描述的集体行为的系综在其平均场，并表明，随着噪声的增加，平均场显示从一个稳定的平衡过渡到全球振荡，然后，足够大的噪声，回到另一个平衡。不同的制度，集体动力学，从周期性的阈下振荡到大振幅振荡和混沌观察在这个过渡的过程中。为了理解噪声诱导动力学的细节和机制，我们考虑了系综的热力学极限$N\to\infty$，并推导出描述平均场涨落时间演化的累积展开式。在高斯近似下，这使我们能够进行分叉分析，其结果与大型合奏的随机模拟中观察到的动态场景吻合得很好。
2005-01-07 cond-mat.stat-mech
Non-analytic microscopic phase transitions and temperature oscillations in the microcanonical ensemble: An exactly solvable 1d-model for evaporation
我们精确计算了具有分段常数Lennard-Jones型对相互作用的一维模型系统的微正则和正则热力学函数（TDFs）。在一个孤立的$N$ -粒子系统的情况下，微正则TDFs表现出（N-1）奇异（非解析）的形式顺序N/2的微观相变，分离N能量不同的蒸发（离解）状态。在适当设计的蒸发实验中，这些类型的相变应该以压力和温度振荡的形式表现出来，表明蒸发冷却。在热浴（恒温器）的存在下，这种振荡是不存在的，但正则热容显示出一个特征峰，表明温度诱导的一维链的解离。正则分区的复零点（DOZ）分布可以用来识别正则系综中不同的解离程度。
2006-06-21 cond-mat.stat-mech
Anharmonic oscillation effect on the Davydov-Scott monomer in thermal bath
采用全量子方法和Lindblad主方程形式研究了Davydov-Scott单体在热浴中的动力学行为，其中高阶酰胺位的位移导致非谐振荡效应.使用路径积分方法基于热力学配分函数计算比热。研究了比热随温度的变化关系。在该模式中还观察到了Ingold最近的工作中所指出的比热异常。et.al但在高温区出现反常现象，非谐振荡使比热恢复正值。
2010-06-04 cond-mat.stat-mech hep-ph quant-ph
Duality between dissipation-coherence trade-off and thermodynamic speed limit based on thermodynamic uncertainty relation for stochastic limit cycles
The University of Tokyo（东京大学）
本文基于热力学不确定性关系，推导了随机极限环在弱噪声极限下的两个基本权衡：耗散-相干权衡和热力学速度限制，并通过噪声罗素模型和随机化学系统进行了数值验证。
2026-05-01 cond-mat.stat-mech
Heat dissipation in marginally stable linear time-delayed Langevin systems
The University of Tokyo（东京大学）
本文研究了边缘稳定线性时滞 Langevin 系统的散热行为，发现扩散临界性和振荡临界性在热力学特征上有根本差异，揭示了非稳态时滞动力学的散热机制。
2026-02-05 cond-mat.stat-mech
Oscillatory behaviour in a lattice prey-predator system
利用蒙特卡罗模拟研究了一类食饵-捕食系统的格模型。我们发现，在三维模型中的种群的猎物和捕食者表现出连贯的周期振荡，但这样的行为是不存在的低维模型。晶体尺寸分析表明，即使在热力学极限下，这些振荡的振幅也是有限的。在我们看来，这是第一个例子的微观模型与随机动力学表现出振荡行为，没有任何外部驱动力。我们认为，在我们的模型中的振荡引起的某种随机共振。
1999-10-07 cond-mat.stat-mech q-bio
Local Detailed Balance in the Lorenz Model: Replaces the Butterfly with Frenetic Bursting
Department of Physics and Astronomy, KU Leuven（KU鲁汶大学物理与天文学系）
该研究修正洛伦兹模型以满足局部细致平衡，识别热力学力与熵产生率，产生充电-放电式弛豫振荡，以狂暴爆发集中活动与熵产生。
2026-09-21 cond-mat.stat-mech nlin.CD
