Lecture Notes in Statistical Mechanics and Mesoscopics
这些是量子力学和统计力学课程的讲义，由本古里安大学的DC提供。它们是对“量子力学讲义“[arXiv：quant-ph/0605180]的补充。一些额外的主题，包括：介绍主方程;非平衡过程;波动定理;线性响应理论;绝热运输;久保形式主义;和散射方法介观。
2020-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Active Field Theories
Les Houches 2018暑期学校活性物质和非平衡统计物理学的讲义。这些注释介绍了活性物质的统计场论。在展示了如何通过显式粗粒化主动粒子模型自下而上创建这种理论的一个例子之后，这里采取的主要方法是自上而下：将最小项添加到研究充分的被动系统随机场论中，这些场论打破了时间可逆性，从而导致非零稳态熵产生。到目前为止，这些理论与它们的被动对应物相比，理解得相当少。
2019-04-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium mappings in polar-isotropic confined active particles
尽管它们具有根本的非平衡性质，但具有极性推进和各向同性相互作用的主动系统（极性-各向同性主动系统）的个体和集体行为被平衡映射技术很好地捕获。在这里，我们研究两个签名的平衡系统-存在一个本地的自由能函数和独立的粗粒度的行为的细节上的微观动力学-在极性各向同性的活性粒子的任意几何形状的硬壁限制在一个粒子的水平。我们发现，具有凹区域的边界，使密度分布强烈的动力学依赖，并给它一个非局部依赖的几何形状的限制盒。这反过来又限制了平衡映射技术在极性各向同性活性系统的范围。
2016-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Selected Topics of Social Physics: Equilibrium Systems
本文基于ETH Zurich课程，以教程兼综述形式介绍社会物理学平衡系统的基本定义、概念与典型模型，并呈现若干较新的原创模型。
2023-07-11 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
An Introduction to Modeling Approaches of Active Matter
这篇文章是基于玛丽居里培训学校的讲义“活性物质数值方法的初步培训“。它提供了活性物质建模方法的介绍性概述，主要针对第一次遇到这些方法的博士生（或其他读者）。这篇文章的目的是帮助人们正确地看待所描述的建模方法。
2021-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Forces in dry active matter
2018年Les Houches暑期学校关于活性物质和非平衡统计物理学的讲义。这些注释包含了对干活性物质中力的统计的教学介绍。特别是，背后的物理状态方程的存在，或缺乏，随着其影响进行了讨论。
2022-09-01 cond-mat.stat-mech
Collective Motion in Active Materials: Model Experiments
本文基于Les Houches School讲义，通过行走颗粒和胶体滚子等模型实验探讨活性系统中的集体运动，并重点介绍将粒子尺度动力学与宏观物理相联系的理论工具。
2022-11-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Slow Relaxations and Non-Equilibrium Dynamics in Classical and Quantum Systems
这些讲座的目的，在物理学的Les Houches暑期学校给出“强相互作用的量子系统的平衡”，是提供一个介绍了几个重要的和有趣的方面的平衡动力学。近年来，对量子非平衡系统的研究得到了极大的发展。如果说15年前，硬凝聚态和经典统计物理仍然是两个相当独立的研究领域，那么现在对几种非平衡动力学的关注正在使它们越来越接近。我的讲座的目的是向学生介绍这一主题的丰富性，坚持共同的概念，并表明在考虑和学习平衡动力学作为一个整体的研究领域有很多收获。
2015-07-21 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Self-propulsion protocols for swift non-equilibrium state transitions and enhanced cooling in active systems
Heinrich-Heine University Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）
本文提出一种控制框架，通过自推进统计诱导受限主动物质的非平衡态转变，利用噪声幅度正性和位置推进相关性基本限制定义可控空间并限制非平衡态转变速度，非稳态初始态可进一步加速转变，实现优于被动冷却的主动冷却协议。
2026-10-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How far from equilibrium is active matter?
活性物质系统由于在微观尺度上能量的注入和耗散之间缺乏广义的斯托克斯-爱因斯坦关系而被逐出热平衡。我们考虑这样一个系统的相互作用的粒子，持续的噪音推动，并表明，在小，但有限的持续时间，他们的动力学仍然满足时间反演对称性。要做到这一点，我们微扰计算他们的稳态措施，并表明，短持续时间，熵产生率消失。这赋予了这样的系统类似于热平衡系统的有效涨落耗散定理。最后，我们展示了如何相互作用的粒子系统的粘性阻力和相关的噪音可以被看作是在平衡与粘弹性浴，但驱动出平衡的非保守力，从而提供了一个充满活力的洞察力的偏离活跃的系统从平衡。
2016-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active matter: quantifying the departure from equilibrium
活性物质系统在单个组分的水平上被驱离平衡。一个被广泛研究的类别是在粒子间相互作用和自推进的综合影响下移动的非热粒子系统，后者根据Ornstein-Uhlenbeck随机过程演化。直觉上，这些所谓的主动奥恩斯坦-乌伦贝克粒子（AOUP）系统在更长的自推进持续时间内远离平衡。定量地，这是证实了增加的等时速度相关性（这是微不足道的平衡），并增加违反爱因斯坦之间的自扩散和迁移率系数的关系。相反，熵产生率，从位置空间轨迹和其时间反演对应的概率的比率计算，具有非单调的持续时间的依赖性。因此，它没有正确地量化AOUP系统从平衡的偏离。
2020-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Casimir stresses in active nematic films
本文计算了三阶活动流体薄层中的Casimir应力。通过对有限厚度的活性流体层$L$的随机流体动力学方法，我们将处于热平衡的双相液晶的Casimir应力推广到活性体系。我们表明，积极的Casimir应力显着不同，从平衡对应。对于收缩活动，活性Casimir应力，虽然像其平衡对应物一样有吸引力，但当$L$从下方接近自发流动不稳定性的阈值时，活性Casimir应力在动力学上发散。相反，对于小的可伸展活动，它是排斥性的，在任何$L$处都没有发散，并且具有不同于其平衡对应物的与$L$的标度。
2019-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Boulder Lectures on Thermal Dynamics and Hydrodynamic EFTs
Leinweber Institute for Theoretical Physics & James Franck Institute, University of Chicago（莱因韦伯理论物理研究所与詹姆斯·弗兰克研究所，芝加哥大学）
本讲座介绍平衡与非平衡热化系统的有效场论构建，以“强到弱”自发对称破缺框架统一描述涨落流体动力学，并讨论输运参数的紫外/红外约束。
2026-06-01 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Quantifying the non-equilibrium activity of an active colloid
活性物质系统表现出丰富的涌现行为，由于不断注入和耗散的能量在个别代理的水平。由于这些系统远离平衡，它们的动力学和能量学不能用平衡统计力学的框架来理解。随机热力学的最新发展将经典的功、热和能量耗散的概念扩展到波动的非平衡系统。我们利用最新的进展，在实验和理论研究的非热耗散的单个光激活的自推进胶体颗粒。我们专注于表征从热到非热波动的过渡，并表明能量耗散率的顺序$\sim k_BT/$ s是可测量的有限时间序列数据。
2020-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium pathways between cluster morphologies in active phase separation: necking, rupture and cavitation
University of Cambridge（剑桥大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究二维活性晶格气中液滴与板条形态转变的非平衡路径，发现正向转变类似平衡机制，反向转变依赖稀有非平衡涨落，高佩克莱数下平衡路径被抑制。
2026-06-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Brownian Dynamics from a Hamiltonian Model: Transitioning from Equilibrium to Activity
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）
本研究提出哈密顿主动布朗粒子模型，关联平衡态与标准主动布朗粒子的非平衡行为，通过热浴耦合驱动系统脱离平衡态，揭示能量耗散规律，为活性物质理论发展提供基础。
2026-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation-Dissipation Relations in the absence of Detailed Balance: formalism and applications to Active Matter
我们提出了一个全面的研究之间的关系的方式细致平衡打破非平衡系统和由此产生的违反波动耗散定理。本文从时间约束下的奇、偶变量随机动力学出发，利用熵产生与细致平衡破坏之间的关系，建立了非平衡稳态（NESS）的一般约束，将动力学的非平衡特性与NESS分布的对称性联系起来。这提供了一个直接的路线，以获得扩展的波动耗散关系，表示的线性响应函数的NESS相关性。该框架为理解主动系统的偏离平衡及其线性响应提供了统一的途径。然后，我们考虑两个范例模型的相互作用的自推进粒子，即主动布朗粒子（ABP）和主动奥恩斯坦乌伦贝克粒子（AOUP）。我们分析了这些系统的非平衡特性（也在马尔可夫和查普曼-恩斯科近似），并推导出扩展的波动耗散关系，澄清这些活动模型系统的功能是真正的非平衡。
2020-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical heterogeneity in active glasses is inherently different from its equilibrium behavior
该研究通过大规模模拟和解析模式耦合理论，发现活性玻璃的动力学异质性与其平衡行为本质不同，质疑了DH在玻璃态动力学中的核心作用。
2023-05-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Dynamics of Interfaces and Lines
讲座探讨了几个问题有关的非平衡波动的接口和通量线。前两个介绍脱钉现象，特别强调界面和接触线。阐明了介质的各向异性在产生不同普适性类中的作用。最后两堂课集中在线的动力学，其中横向波动也很重要。我们将演示各种非线性如何出现在驱动磁通线的动态。的普遍性类的脱钉，也动态粗糙化，说明在上下文中的移动磁通线，前进的裂纹前沿，和漂移的聚合物。
1997-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sedimentation equilibrium as a probe of the pressure equation of state of active colloids
本文提出从活性悬浮液沉降平衡剖面提取压力状态方程的理论与计算框架，基于一维活性布朗粒子模型，通过精确力学方法恢复压力，并与周期模拟对比，为实验测量和材料设计提供基础。
2025-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A unified theory of emergent equilibrium phenomena in active and passive matter
最近对活性物质理论的尝试利用了流体力学、动力学理论和非平衡统计物理学的概念和方法。然而，这些方法似乎通常没有认识到某些活性物质（特别是生物物质）的关键特征，即目的的作用，以及自然伴随的追求最大效用的概念，我们认为这是活性物质和被动物质之间的关键区别。在这里，我们介绍了一种新的博弈论框架，统计目的动力学，明确说明了这一特点，并显示它如何可以与传统的统计力学相结合，开发一个统一的理论套利均衡的主动和被动的问题。我们提出了一个自我实现能力的光谱，从没有到完全的战略决策，并设想了各种各样的例子，活性物质系统占据这个光谱中的某个地方。我们展示了统计目的动力学如何在自我实现为零的极限中还原为统计力学中常见的结果。在另一个极端，在经济环境中，它提供了关于理想自由市场社会中收入分配及其公平性的新见解。作为这些限制之间的代理商的例子，我们展示了我们的理论如何预测活跃的布朗粒子的行为，蚂蚁坑的出现，以及社会隔离动态中的相平衡。我们认为，我们的理论提供了一个新的系统理论的角度来看，紧急现象，可以作为一个更全面的理论设计，控制和优化，通过自组织的起点。
2022-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active buckling of pressurized spherical shells : Monte Carlo Simulation
通过打破细致平衡的Monte Carlo模拟，发现主动或静息状态可分别诱发或解除加压球壳的屈曲，据此提出可光学控制屈曲的微观弹性球壳的实验设计思路。
2023-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of kinematic constraints in the time reversal symmetry breaking of a model active matter
本研究提出基于碰撞事件Kullback-Leibler散度的BTRS定量度量方法，在球形滚动机器人构成的人工活性物质中验证，揭示运动学约束对耗散的影响，发现非平凡涨落对称性与活性诱导聚集现象。
2024-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Conservation laws and slow dynamics determine the universality class of interfaces in active matter
Université Paris-Saclay, CNRS, Laboratoire de Physique des Solides（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，固体物理实验室）
本文研究了活性物质界面的 universality class，通过硬盘模型发现新的界面标度类，并揭示守恒定律和缓慢动力学对界面行为的影响。
2026-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Irreversibility and biased ensembles in active matter: Insights from stochastic thermodynamics
主动系统通过不断地在其微观成分的水平上耗散能量来逃避平衡热力学规则。这种能量流源于环境中存在的燃料转化为持续的个体运动。它可以导致没有任何平衡等价物的集体效应，例如纯排斥粒子的相分离，或对齐粒子的集体运动（群集）。其中一些效应可以通过使用平衡工具来概括非平衡转变来合理化。因此，一个重要的挑战是系统地描述这些活跃转变的特征在多大程度上真正不同于平衡类似物。我们回顾最近的作品，使用随机热力学工具来识别，主动系统，包括粗粒度或信息熵产生的不可逆性的措施。我们描述了这与潜在的能量耗散或热力学熵产生的关系，以及它是如何受到集体行为的影响。然后，我们审查的可能性，构建热力学系综的平衡，轨迹偏向于非典型值的非平衡观测。我们表明，这是一个通用的路线，发现意外的相变在活性物质系统，这也可以通知他们的设计。
2022-03-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mean-field theory for the structure of strongly interacting active liquids
主动系统是由局部非保守力驱动而脱离平衡的系统，它表现出独特的行为和结构，在新型材料的设计中具有潜在的应用价值。在实现这一目标的道路上，一个重要而困难的挑战是精确预测主动系统的结构是如何随着驱动力将它们推离平衡而改变的。在这里，我们使用的工具，从液态理论来解决这个问题的一个经典的最小活性物质模型。首先，我们构造了一个非平衡平均场框架，它可以预言弱相互作用粒子系统的结构。其次，出于平衡溶剂化理论，我们修改这个理论，以惊人的高精度扩展到系统的强相互作用的粒子，区分它从大多数现有的类似听话的方法。我们的研究结果提供了深入了解空间组织在强相互作用的平衡系统。
2022-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non equilibrium steady states: fluctuations and large deviations of the density and of the current
这些课堂讲稿简要回顾了最近在非平衡现象理论中发展起来的一些方法，如矩阵分析法、可加性原理或宏观涨落理论。他们展示了这些方法如何允许计算的波动和大偏差的密度和电流在非平衡稳定状态的系统，如排斥过程。这些波动和大偏差函数在非平衡稳定状态（例如非高斯波动的密度或非凸性的大偏差函数，它概括了自由能的概念）的性质进行了比较与那些系统在平衡。
2007-03-28 cond-mat.stat-mech
How irreversible are steady-state trajectories of a trapped active particle?
活性粒子的定义特征是，它们通过局部地将化学能转化为定向运动来不断地推动自己。这种主动的自推进防止它们与它们的热环境平衡（例如，水溶液），从而使它们永久地不平衡。然而，活性粒子的空间动力学可能具有某些平衡特征，特别是在稳态下。在这里，我们专注于个人的空间轨迹的时间反演对称性作为一个独特的平衡特性。我们调查在何种程度上被困的活性粒子的稳态轨迹服从或打破这种时间反演对称性。在主动Ornstein-Uhlenbeck粒子的框架内，我们发现，稳态轨迹在一个谐波势满足路径方向的时间反演对称性，而这种对称性通常是打破非谐波势。
2021-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation Relations in Stochastic Thermodynamics
涨落关系是非平衡系统中的恒等式，在过去的20年里引起了人们的极大兴趣。这是一个由4个讲座组成的系列，讨论了非平衡过程随机方程建模中此类关系的各个方面。
2013-08-07 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Effective interactions in active Brownian particles
University of Oxford（牛津大学）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）
本文提出通过反推方法获得活性布朗粒子系统中有效相互作用势能，并探讨其在描述系统结构及测量化学势方面的应用。
2026-01-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mesoscopic non-equilibrium measures can reveal intrinsic features of the active driving
生物组装体如染色体、细胞膜和细胞骨架在纳米尺度上被酶活性和分子马达驱动而失去平衡。类似的非平衡动力学可以在合成系统中实现，例如化学燃料胶体颗粒。表征这种主动软组件的随机非平衡动力学仍然是一个挑战。最近，已经提出了新的非侵入性的方法来确定非平衡行为，这是基于检测打破细致平衡的随机轨迹的几个坐标的系统。受两点微流变学方法的启发，其中一对探针粒子的平衡波动揭示了平衡系统的粘弹性响应，在这里，我们探讨我们是否可以将这种方法扩展到非平衡组件：可以从两点非平衡测量的分析中提取关于系统中主动驱动性质的信息吗？我们在理论上解决这个问题的背景下，一类弹性系统，驱动出平衡的空间异质随机内部驱动。我们考虑了几种可能与生物和合成系统相关的内部驱动的空间特征，并研究了有源噪声的这些特征如何反映在两点非平衡测量的长程标度行为中。
2019-05-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
When does an active bath behave as an equilibrium one?
本文研究活性浴在惯性作用下何时恢复平衡行为，发现惯性使速度分布正常化，并渐近恢复爱因斯坦关系，从而呈现平衡态特征。
2023-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Fluctuation-Response Theory of Non-Equilibrium Complex Fluids
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Cluster of Excellence Physics of Life, TU Dresden（生命物理卓越集群，德累斯顿工业大学）
构建适用于非平衡记忆流体的广义流体动力学框架，推导非平衡稳态的线性响应理论，并推广Green-Kubo关系，揭示活性粘弹性记忆及负存储和损耗模量。
2026-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entropy production in field theories without time reversal symmetry: Quantifying the non-equilibrium character of active matter
活性物质系统由于在组成粒子尺度上的连续能量注入而远离平衡运行。在更大的尺度上，由粗粒度模型描述，全局熵产生率S量化了正向和反向动力学的概率比，因此在这样的尺度上不可逆性的重要性：每当活跃系统的粗粒度动力学减少到有效平衡模型时，它就消失了。我们评估S的一类标量随机场论描述的粗粒度的自推进粒子的密度没有对齐的相互作用，捕捉运动诱导相分离等关键现象。我们展示了如何熵产生可以分解本地（在真实空间）或频谱（在傅立叶空间），允许详细检查的空间结构和相关性，基本偏离平衡。对于相分离系统，局部熵产生主要集中在界面上，在弱噪声极限下，体积贡献趋于零。在均匀的状态下，我们发现一个广义的原田-佐佐关系，直接表示的熵产生的波矢依赖的偏差从响应函数和耗散之间的波动关系。我们讨论扩展的情况下，粒子密度耦合到动量守恒的溶剂，和粒子电流的情况下，而不是密度，应该被选择为动力场。我们期望这里开发的新概念工具在活性物质的背景下是广泛有用的，使人们能够区分何时何地活动在动力学中起着至关重要的作用。
2017-04-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning Nonequilibrium Phase Transitions with Inertia
与平衡系统形成鲜明对比的是，惯性可以深刻地改变活动系统的结构。在这里，我们证明了驱动系统可以表现出有效的平衡态与粒子惯性的增加，尽管严格违反波动耗散定理。增加惯性逐步消除运动诱导的相分离，并恢复平衡结晶的活性布朗球。这种效应似乎是普遍的广泛的一类活跃的系统，包括那些由确定性的时间依赖性的外部领域，其非平衡模式最终消失的惯性增加。达到这个有效平衡极限的路径可能是复杂的，有限的惯性有时会加剧非平衡转变。近平衡统计的恢复可以通过将主动动量源转换为被动应力来理解。与真正的平衡系统不同，有效温度现在是密度相关的，这是非平衡动力学的唯一残余。这种依赖于密度的温度原则上可以引入偏离平衡预期的情况，特别是在响应于强梯度时。我们的研究结果提供了额外的洞察有效的温度anodic，同时揭示了一种机制，以调整非平衡相变。
2023-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical mechanics of integrable quantum spin systems
本脚本基于作者准备在2018年夏天在Les Houches学校举办的一套六场讲座“原子和凝聚态物理的可积性“的笔记。该学派的重点是应用基于可积性的方法来解决非平衡统计力学的问题。讲座的目的是补充这一主题的背景材料的平衡统计力学的量子自旋链从顶点模型的角度来看。作者被要求提供一个最低限度的介绍量子自旋系统，包括概念，如约化密度矩阵和关联函数的本地观测。他还被要求解释顶点模型的图形语言，并介绍特罗特分解和量子转移矩阵的概念。这基本上就是学校前四堂课的内容。在剩下的两个讲座中，这些概念充满了生命，通过使用基于非线性积分方程的技术导出海森堡-伊辛链（别名XXZ模型）每个晶格点的自由能的积分表示。
2020-06-06 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph
Nonequilibrium glass transitions in driven and active matter
在致密流体、聚合物或胶体中广泛研究的玻璃化转变对应于控制参数（例如温度或压力）适度变化后平衡传输系数的急剧演变。在许多远离平衡态演化的系统中也发现了类似的现象，如驱动颗粒介质、活性物质和生命物质。虽然许多理论竞相描述在热平衡下的玻璃化转变，但在远离平衡的情况下却知之甚少。在这里，我们解决了一个特定的，但有代表性的，一类玻璃模型中存在的非热驱动力和能量耗散的动态，并表明，动态逮捕可以发生在这些非平衡条件。虽然过渡的位置取决于具体的驱动机制，玻璃态动力学的重要特征是不敏感的细节，这表明一个“有效的”热动力学一般出现在长时间尺度的非平衡系统接近动态逮捕。
2013-02-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium to off-equilibrium crossover in homogeneous active matter
我们研究了Vicsek模型在其有序转变附近平衡态和非平衡态动力学普适类之间的交叉。从Chen et al \cite{chen2015critical}的不可压缩流体动力学理论出发，我们证明了增加活度会导致平衡铁磁不动点（动力学临界指数为$z = 2$）和非平衡活动不动点（动力学临界指数为$z = 1.7$）之间的重整化群（RG）交叉（在$d=3$中）。我们运行模拟的经典Vicsek模型在近有序制度，并发现，临界减速确实与活动的变化，显示两个指数，是在显着的协议与RG预测。平衡点到非平衡点的交叉由一个特征长度尺度决定，超过这个尺度，主动动力学就会接管。这样的长度尺度是较小的活动越大，表明存在一个一般的权衡活动和系统的大小在确定的动力学普适性类的活性物质。
2020-09-02 cond-mat.stat-mech
From single-particle to collective effective temperatures in an active fluid of self-propelled particles
我们提出了一个全面的分析有效的温度波动耗散关系的基础上的模型的主动流体组成的自走硬盘。我们首先调查的相关性的有效温度在稀和中等密度的流体。我们发现，一个独特的有效温度一般不表征在这个广泛的密度范围内的活性流体的非平衡动力学，因为波动耗散关系产生的长度尺度依赖的有效温度。相比之下，我们发现，在非常大的密度的非平衡玻璃化转变的方法是伴随着一个独特的有效温度的出现共享的波动在所有的长度尺度。这表明，由于在非平衡玻璃化转变时发生的集体冻结，在活性颗粒的非常致密的悬浮液中，通常会出现有效的热动力学。
2015-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Aging and rejuvenation of active matter under topological constraints
主动的、自运动的粒子与拓扑约束的耦合可以产生新的非平衡动力学模式，这种模式缺乏任何被动的对应物。在这里，我们研究的行为自推进杆局限于一个紧凑的球形流形的布朗动力学模拟。我们建立的状态图，并发现，在足够高的密度短的活性棒表现出玻璃化转变的无序状态，其特征在于持续的自旋转运动。通过周期性地熔化和再生球形旋转玻璃，我们观察到了时间依赖性老化和再生物理学的清晰特征。我们量化的关键作用，在这些非平衡过程中的活动，并合理化的老化动力学方面的吸收状态过渡到一个更稳定的活性玻璃态。我们的研究结果表明，被动玻璃现象学的概念如何可以结转到领域的活性物质，以及如何拓扑结构可以丰富集体时空动态固有的非平衡系统。
2018-08-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Exclusion Process: A paradigm for non-equilibrium behaviour
在这些讲座中，我们将介绍在过去二十年中对远离平衡态的系统所获得的一些显著结果。我们将特别强调大偏差函数的概念，它为我们提供了许多物理情况的统一描述。对于远离平衡的系统，这些函数预计将发挥类似于热力学势的作用。这些概念将通过非对称排斥过程的精确解来说明，这是非平衡统计物理学的一个范例。
2015-03-06 cond-mat.stat-mech
Fluctuation-Response Relation in Non-Equilibrium Systems and Active Matter
本文基于动力学方程建立多体系统关联函数与响应或弛豫函数间的普适关系，统一涵盖平衡态及任意非平衡态的线性响应，并以流体和活性物质系统加以说明。
2024-07-05 cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium fluctuations and nonlinear response of an active bath
我们分析了被动胶体探针浸入主动浴中的动力学过程，研究了三个物理过程：（1）由主动浴传递到探针的非平衡涨落，（2）探针在被驱动通过主动浴时所经历的摩擦，以及（3）探针返回到其平衡位置的力松弛。我们测量局部力动力学，其中所有以下特征都是$\mathcal{O}(1)$的：探针胶体相对于活性浴颗粒的尺寸;探针胶体相对于活性颗粒的特征游程长度的尺寸;以及探针运动到活性颗粒的持续时间的时间尺度。我们发现，在Péclet（Pe）$\ll 1$处，活性悬浮液表现出剪切稀化，降至溶剂粘度（但不低于）;在$0.85 <$ Pe处，$\leq 5.1$活性浴剪切增稠;在Pe处，$\geq 8.5$活性浴的有效粘度显示出增稠和平台效应降低。这些结果与最近的建模和模拟的非线性流变学的各向同性的活性浴，提供实验验证，并建议模型预测延伸到中等密度的悬浮液。此外，我们观察到，力波动的分布取决于Pe，不像在被动平衡浴。最后，我们测量从活性浴到探针的能量传递速率为$\langle J \rangle \approx 10^3$ $k_B T/$ s，这导致探针的有效扩散增加了$\sim 2$倍。
2022-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Fluctuation Spectra and Force Generation in Non-equilibrium Systems
许多生物系统被恰当地看作是浸泡在活性浴中的被动内含物：从活性膜上的蛋白质到被边界限制的微观游泳者。由活性浴施加在夹杂物或边界上的非平衡力通常调节功能，并且这种力也可以在人造活性材料中利用。尽管如此，这些积极力量的一般现象仍然难以捉摸。我们表明，波动谱的活性介质，作为波数的函数的能量的分区，控制力产生的现象。我们发现，对于一个狭窄的，单峰的频谱，由一个非平衡系统施加在两个嵌入的墙壁上的力取决于在波动谱中的峰的宽度和位置，并作为壁分离的函数在排斥和吸引之间振荡。我们研究两个明显不同的例子：海事卡西米尔效应和最近的模拟活跃的布朗粒子。我们的工作的一个关键含义是，重要的非平衡相互作用的波动谱内编码。从这个意义上说，噪音变成了信号。
2017-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Non-Equilibrium Fluidization of Dense Active Suspension
本研究针对游动细菌稠密悬浮液，发现非热涨落的个体与集体行为一致、活性悬浮液黏度下降且玻璃态特征消失，复剪切模量呈幂律流变，揭示细菌活性驱动系统向临界堵塞态演化的非平衡流化机制。
2024-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Entanglement spreading in non-equilibrium integrable systems
这些是在Les Houches暑期学校关于“原子和凝聚态物理的可积性”的短期课程的讲义，2018年夏天。在这里，我教学讨论在孤立的可积量子系统的非平衡动力学过程中的纠缠传播的研究的最新进展。首先引入定态热力学熵是非平衡动力学过程中纠缠积累的概念，然后将这一概念与纠缠扩散的准粒子图像相结合，对任意可积模型中的纠缠熵随时间的演化提供定量预测，而不考虑相互作用强度。
2020-11-16 cond-mat.stat-mech
Harvesting information to control non-equilibrium states of active matter
我们建议使用相关的噪声浴来驱动一个光学捕获的布朗粒子，模仿活跃的生物物质。由于我们设置的灵活性和精确性，我们能够以前所未有的精度控制驱动粒子随机运动的不同参数，从而达到真实活性物质不易达到的强相关状态。特别地，通过使用相关时间（即，噪声的“颜色”）作为控制参数，我们可以触发两个非平衡稳态之间的转换，而无需消耗功，而仅需热量成本。值得注意的是，测得的产热与相关噪声的谱熵成正比，这让人想起了兰道尔原理。我们的程序可以被看作是一种方法，从积极的波动收获信息。
2022-11-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Non-equilibrium structure and relaxation in active microemulsions
本文提出可解析的活性微乳液模型，研究活性对微相分离结构与弛豫动力学的影响，发现弛豫呈现两个不同区域，并将其归因于两亲分子间歇性活性导致的细致平衡破缺。
2025-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Equilibrium and non-equilibrium properties of active matter systems
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化促进协会）；School of Mathematical & Computational Sciences, Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化促进协会数学与计算科学学院）
本文研究主动物质系统中集体行为与动力学，探讨体积排除效应、介质无序性及自推进粒子在非晶格域中的行为，分析热噪声、自推进速度等因素对集体行为的影响。
2026-05-10 cond-mat.stat-mech
Non-Markovian modeling of non-equilibrium fluctuations and dissipation in active viscoelastic biomatter
基于一个包含示踪剂和活性粒子之间弹性耦合的哈密顿量，我们推导出一个广义Langevin模型，用于描述活性粘弹性生物物质的非平衡力学响应。我们的模型考虑了嵌入聚合物网络的幂律粘弹性响应以及活性和示踪粒子之间的非平衡能量转移。我们的频率依赖性响应函数和位置自相关函数的解析表达式同意很好的红细胞和肌动球蛋白网络与ATP的实验数据。拟合的有效活性粒子的温度，弹性常数和有效摩擦系数，我们的模型允许直接的物理解释。
2022-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The statistical physics of active matter: from self-catalytic colloids to living cells
这些课堂讲稿的目的是提供对活性物质现象学的简要介绍，并介绍一些用来合理化活性系统涌现行为的分析工具。这样的系统是由相互作用的代理人能够提取存储在环境中的能量，以产生持续的定向运动。能量到机械功的局部转换使系统远离平衡，产生新的动力学和相。新兴的现象可以根据活跃粒子的对称性和微观相互作用的类型进行分类。我们在这里集中在空间和对齐的相互作用，以及形状变化驱动的相互作用。我们提出的模型都是受到合成，仿生或生命系统的实验实现的启发。基于最小的成分，他们是为了带来一个简单的和综合的理解复杂的现象学的活性物质。
2017-12-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Non-equilibrium dynamics of isostatic spring networks
临界稳定系统表现出丰富的临界力学行为。这样的均衡组件可以被内部活动驱动出平衡，但目前还不清楚这些系统的均衡和临界性质如何影响其非平衡动力学。在这里，我们研究了均衡阈值对活跃稀释泉网络非平衡动力学的影响。在我们的模型中，非均匀分布的有源噪声源驱动系统进入非平衡稳态。我们通过特征循环频率$ω$（相关相空间电流循环的度量）来量化最近邻居网络节点的非平衡动态。这些最近的邻居循环频率的分布表现出关键的缩放，我们使用平均场的方法来描述。总的来说，我们的工作提供了一个理论方法来阐明边缘的作用，积极的无序系统。
2018-09-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mpemba effect on non-equilibrium active Markov chains
本研究在模拟活性粒子运动的非平衡马尔可夫链中，发现活性既可抑制也可诱导姆潘巴效应，并揭示由复特征值引起的振荡型弛豫交叉现象，为活性生命系统中的相关研究提供了新途径。
2025-05-27 cond-mat.stat-mech
Active Brownian particles: mapping to equilibrium polymers and exact computation of moments
众所周知，布朗运动的路径概率对应于柔性高斯聚合物的平衡构型概率，而主动布朗运动的路径概率对应于不可伸展的半柔性聚合物.在这里，我们调查的平衡聚合物，对应于粒子的轨迹同时作用于布朗以及主动噪声的属性。通过这种映射，我们可以看到聚合物的机械性能随着轮廓长度的变化而发生有趣的交叉。聚合物端到端分布表现出高斯行为的短长度，它改变到半柔性长丝的形式在中间长度，最终回到高斯形式的长轮廓长度。通过对主动布朗粒子的Fokker-Planck方程进行Laplace变换，我们讨论了一种直接的方法来导出任意维中相关动力学变量的所有矩的精确表达式。这些都是通过数值模拟验证，并用于描述有趣的定性功能，如，例如，动态交叉。最后，我们讨论了我们精确计算的ABP位置的峰度，并表明它可以用来区分主动布朗粒子和主动Ornstein-Uhlenbeck过程。
2020-12-11 cond-mat.stat-mech
