The mesoscopic dynamics of thermodynamic systems
在热力学发展之后，能量、热量和温度等日常使用的概念有了精确的含义。热力学提供了理解热和功之间关系的基础，以及平衡态系统的宏观性质所遵循的一般规则。在均衡之外，在远离宏观制度的情况下，这些规则中的大多数都不能直接适用。在这里，我们提出了最近的发展，扩大了适用性的热力学概念深入到介观和不可逆制度。我们展示了如何概率解释热力学与概率守恒定律可以用来获得福克-普朗克方程的相关自由度。这种方法提供了一个系统的方法来获得随机动态系统直接从其平衡属性。可以用这种方式研究各种各样的情况，包括许多被认为是热力学理论无法达到的情况，例如存在势垒的非线性传输，激活过程，缓慢弛豫现象，以及生物分子中的基本过程，如移位和拉伸。
2005-11-28 cond-mat.stat-mech
Classical and Multiscale Non-equilibrium Thermodynamics
该研究梳理经典与多尺度非平衡热力学的差异，综述多尺度介观演化视角推动经典非平衡热力学发展的方向，还阐释了耗散热力学中的Braun-Le Chatelier原理。
2025-10-01 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Stabilizing Role of Mesoscopic Fluctuations in Spin Systems
从动力学理论的观点来看，统计系统中介观涨落的出现意味着局部不稳定性的存在。然而，从热力学的角度来看，这种波动的存在可以使整个系统更加稳定。因此，在许多情况下，局部动力学不稳定性是全局热力学稳定性的必要条件。这一想法是由几个自旋模型说明。
1999-01-20 cond-mat.stat-mech
Statistical Mesoscopic Hydro-Thermodynamics: The Description of Kinetics and Hydrodynamics of Nonequilibrium Processes in Single Liquids
流体力学，一个术语显然是由丹尼尔伯努利（1700年至1783年）介绍，包括流体静力学和水力学，有着悠久的历史，有几种理论方法。在这里，经过描述性的介绍，我们提出了所谓的介观流体热力学，这也被称为高阶广义流体力学，建立在一个机械统计形式主义的框架内。它包括一个描述的材料和热运动的流体在相应的密度和其相关的通量的所有订单。以这种方式，运动的特征在于中短波长和中高频。通量有相关的麦克斯韦时间，发挥了重要的作用，在确定适当的收缩的描述（的巨大的一套通量的所有订单），以解决在每个实验设置的运动的表征。本研究是一篇初步文章的扩展：Physical Review E \textbf{91}，063011（2015）。
2019-05-11 cond-mat.stat-mech
Mesoscopic thermodynamics of stationary states
建立了定态系统的热力学方程。它基于相空间局部平衡存在的假设，使人们能够将几率密度及其共轭非平衡化学势解释为介观热力学变量。从与概率扩散过程相关的熵产生中获得概率流，并导致Fokker-Planck方程的形成。对于气体的布朗粒子在稀态和浓态下的定常流动的情况，我们推导出非平衡状态方程。
2004-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Fingerprints of Disorder in Flux Line Lattices and other Glassy Mesoscopic Systems
我们研究接近临界的有限大小随机系统中热力学量的概率分布。在已有的精确结果的指导下，提出了复制自由能的一种普遍的分析方法，从而导出了各种宏观观测量的累积量的标度形式。对于二维超导薄膜中H_c1附近的平面磁通线晶格的具体例子，我们提供了详细的磁通量密度、磁化率、热容及其互相关的统计结果。
2000-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Second law of thermodynamics at stopping times
King’s College London（伦敦国王学院）
该研究针对介观系统终止于停时的过程建立热力学理论，给出类似热力学第二定律的功的界，并将其应用于聚合物拉伸、粒子逃离亚稳态的功的限定。
2026-08-17 cond-mat.stat-mech
Temperature
本文从热机研究赋予温度明确定义出发，将平衡热力学中的温度概念拓展到多尺度热力学、多尺度速率热力学及非物理环境等更广泛的背景中。
2025-09-21 cond-mat.stat-mech
The mesoscopic foundations of non equilibrium thermodynamics and the arrow of time in the Dual Model of Liquids
WASS Submarine Systems s.r.l. – A Fincantieri Company（WASS潜艇系统有限责任公司——芬坎蒂尼集团）
本文通过液体对偶模型中类固体分子团簇与晶格激发之间的相互作用，建立了正常液体宏观行为与介观物理过程的联系，并揭示了介观尺度上的时间箭头。
2026-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermodynamically consistent mesoscopic fluid particle models for a van der Waals fluid
GENERIC结构允许统一处理不同的流体力学离散模型。首先，我们提出了一个有限体积拉格朗日离散的连续流体力学方程通过Voronoi镶嵌。然后，我们表明，这些离散方程的轻微修改具有GENERIC结构。GENERIC结构确保热力学一致性，并允许引入正确的热噪声。这样，我们得到了一个一致的离散模型的拉格朗日波动流体动力学。为了完整性，我们还介绍了光滑粒子动力学模型和耗散粒子动力学模型的通用版本。由通用框架认可的热力学一致性允许范德瓦尔斯流体的气液相共存的连贯的讨论。
2000-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Roles of Energy and Entropy in Multiscale Dynamics and Thermodynamics
本文通过多个物理层次实例，系统分析了能量与熵在多尺度热力学中如何驱动起始层次向目标层次的演化，并阐明熵表达内能、揭示目标层次特征的双重作用及其在介观层次中的势函数替代关系。
2024-02-17 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
A multiscale thermodynamic generalization of Maxwell-Stefan diffusion equations and of the dusty gas model
尽管混合物理论已经成为非平衡热力学和工程学的一部分很长一段时间，但它远未完成。虽然它在机械平衡的情况下得到了很好的公式化和测试（其中只发生类似扩散的过程），但如何正确描述以多个独立速度流动的均匀混合物仍然具有一定的惯性（在达到机械平衡之前）的问题仍然是开放的。此外，混合物在松弛到共同值之前可以具有几个温度。本文从哈密顿力学出发，导出了电磁场作用下的混合物理论。由此产生的演化方程，然后减少到只有一个动量的情况下（经典的不可逆热力学），提供了一个推广的麦克斯韦-斯特凡扩散方程。在下一步中，我们将该描述简化为机械平衡（无动量），并推导出含尘气体模型的非等温变体。这些简化的方程数值求解，我们说明了效率分析的结果，显示在浓度电池效率损失。最后，理论的混合物确定组分之间的温差作为一个可能的新来源的索雷特系数。为了清楚起见，我们将介绍限制在二元混合物的情况下;推广是直接的。
2022-06-29 cond-mat.stat-mech
Entropy and Entropy Production in Multiscale Dynamics
热传导在三个层次上进行研究：平衡，傅立叶和Cattaneo。傅立叶层次是研究接近平衡的出发点，或者是从卡塔内奥层次研究接近平衡的最后阶段。这两项研究都把熵和热力学带到了傅立叶层次。在没有外部和内部影响阻止接近平衡的情况下，在后一种研究中出现的熵是在前一种研究中出现的经典熵的产物。如果阻止了接近平衡，那么在研究从卡塔内奥能级到傅立叶能级的接近过程中产生的熵仍然会把熵和热力学带到傅立叶能级，即使经典熵和经典热力学不存在。我们还注意到，用总熵产生为零来表征平衡态是不够的。
2018-09-13 cond-mat.stat-mech
Mesoscopic MCT theory resolves Giant Non-Gaussian Parameter and Flory's conjecture
School of Materials Science and Engineering, Jiujiang University（九江大学材料科学与工程学院）；BYD Company Limited（比亚迪股份有限公司）
介观MCT理论通过引入非平衡本相，解决了玻璃转变中巨非高斯参数和WLF常数的长期谜题，建立了非平衡热力学的可测量基础。
2026-02-26 cond-mat.stat-mech
Diffusion in Stationary Flow from Mesoscopic Non-equilibrium Thermodynamics
本文分析了布朗粒子在定常流动下的流体中的扩散。利用相空间非平衡态热力学方案，得到了Fokker-Planck方程，并与由动力学理论和投影算子技术导出的其它方程进行了比较。这个方程违反了涨落耗散定理。通过实施的流体动力学制度所描述的第一时刻的非平衡分布，我们发现松弛方程的扩散电流和压力张量，使我们能够到达一个完整的描述系统的惯性和扩散制度。我们提出的方法的简单性和通用性，使其适用于更复杂的情况下，经常遇到的问题，软凝聚态，其中不仅一个，但更多的自由度耦合到一个非平衡浴。
2001-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the two principal curvatures as possible entropic barriers in a mesoscopic nonequilibrium thermodynamics model of complex matter agglomeration
非平衡态热力学理论很好地描述了不可逆型的物质凝聚现象。该描述假设热力学（内部）状态变量处于局部平衡，并使用众所周知的通量-力关系，涉及昂萨格系数，最终在局部守恒定律的福克-普朗克型。将其应用于物质团聚现象（通常称为成核和生长过程）时出现的中心问题之一似乎是一些物理上可接受的熵垒或阻碍生长的因素的识别。在本文中，我们希望提出某些几何动力学障碍作为所谓的熵障碍的严重候选人。在热力学形式主义的框架内，它们总是与控制系统的物理势的适当选择相关联。事实证明，库仑（或引力）型势的某种选择导致强调高斯曲率的作用，而对数物理势形式的另一种选择必然导致平均曲率的显著作用。整个推理已经成功地测试了一个物理力学多晶演化模型介绍了几年前的物理metalurgical的目的，并修改用于生物物理软物质团聚。
2003-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Probing the mesoscopics of competing interactions with the thermodynamic curvature: the case of a two-parameter ANNNI chain
本文通过双参数ANNNI链验证热力学曲率R作为关联体积和统计相互作用度量的猜想，并揭示介观涨落子结构特征及三阶涨落矩的关键作用。
2024-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of Biological Switches
通过划分熵并假设自然选择促进最优信息处理，推导出生物信息系统的非平衡热力学第一定律，揭示了介观系统在外部能量流下达到非平衡稳态并形成有序结构的机制。
2025-10-31 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Landau Theory of Dynamic Critical Phenomena in the Rayleigh-Benard System
本文提出Rayleigh-Bénard系统的速率热力学，通过速率熵势的梯度逼近Boussinesq矢量场，并在临界点邻域应用Landau理论。
2025-04-30 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of the mesoscopic thermoelectric heat engine beyond the linear-response regime
介观热电热机作为一种能够高效利用传统热机无法利用的废热的装置而备受期待。然而，该发动机中热流的推导似乎要么不通用，要么描述得过于简单，甚至在某些情况下是不合适的。在本文中，我们给出了一个明确的推导出的热流的发动机与适当的假设超出了线性响应制度。它解决了在线性响应区域中热流定义的混乱。在验证了我们可以构造与循环热机相同的形式之后，我们发现了Landauer-Büttiker形式中的两个有趣的结果：介观热电热机的效率达到卡诺效率当且仅当传输概率在特定能量处是有限的，否则为零;传输概率的么正性保证了热力学第二定律，从而使Benenti等人的理论失效。的论点，在线性响应制度，人们可以获得有限的权力与卡诺效率下的时间反演对称性破缺。这些结果说明了量子力学如何约束热力学。
2015-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Mesoscopic non-equilibrium thermodynamics approach to non-Debye dielectric relaxation
介观非平衡热力学被用来制定一个模型描述非均匀和非德拜介电弛豫。该模型是提出在一个福克-普朗克方程的概率分布的非相互作用的极性分子与热浴接触，并在外部的时间相关的电场的存在下。记忆效应是通过包含记忆核的积分关系引入到福克-普朗克描述中的，而这些积分关系又被用来建立与分数福克-普朗克描述的联系。该模型是根据分布函数前两个矩的演化方程建立的。用微扰法求解了这些方程，得到了复介电常数随频率和波数的函数表达式。不同的记忆内核被认为是用来比较与玻璃体系中的介电弛豫实验。对于科尔-科尔弛豫的情况下，我们推断的弛豫时间的分布和它的关系，可以归因于不同的链段运动的聚合物链在熔体中的偶极矩的有效分布。
2010-05-31 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Stochastic thermodynamics of all-to-all interacting many-body systems
我们提供了一个随机的热力学描述跨尺度的$N$相同的单位与所有的相互作用，被驱动远离平衡不同的水库和外力。我们开始在微观水平与泊松率描述多体状态之间的转换。然后，我们确定了一个精确的粗粒化导致系统职业之间的泊松转换的介观描述。我们继续研究宏观波动的马丁-Siggia-Rose形式主义和大偏差理论。在宏观极限（$N \to \infty$），我们推导出精确的非线性（平均场）速率方程描述最可能的职业的确定性动力学。我们确定的尺度的热力学和动力学，确保热力学的一致性（包括详细的波动定理）在微观，介观和宏观尺度。概念上的不同性质的香农熵（和随之而来的随机热力学）在不同的尺度也概述。宏观波动是在一个非平衡伊辛模型中半解析地计算的。我们的工作为研究非平衡相变热力学提供了一个强有力的框架。
2020-05-08 cond-mat.stat-mech
The Mesoscopic Partition Function:A Combined Spatial and Phase-Space Cell Structure
University of Cape Town（开普敦大学）
本文通过粗粒化单粒子相空间的占据数扇区，构建介观配分函数，在细粒化极限下收敛到正则系综配分函数，并证明热力学广延性等价于介观配分函数的渐近分解。
2026-05-30 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Nonlinear Stochastic Dynamics of Complex Systems, I: A Chemical Reaction Kinetic Perspective with Mesoscopic Nonequilibrium Thermodynamics
我们区分了一个机械表示的世界在点质量与位置和动量和化学表示的世界在人口的不同的个人，每一个具有内在的随机性，但人口明智的统计率定律在他们的合成，退化，空间扩散，个人状态转换，和相互作用。这样一个正式的动力学系统在一个小体积$V$，像一个单一的细胞，可以严格处理的马尔可夫过程描述其非线性动力学以及非平衡热力学在介观尺度。我们引入的概念，如开放，驱动化学系统，熵产生，自由能量耗散，等，然后在宏观极限，我们说明了两个新的“法律”，在广义自由能的介观随机动力学，出现。细致平衡和复杂平衡是两类特殊的“简单”非线性动力学。在时间$t\rightarrow\infty$和系统规模$V\rightarrow\infty$的限制下，相变与多稳定性和鞍结分岔现象有着内在的联系。利用这种方法，我们重新表述了Nicolis和Prigogine提出的系统的无生命平衡分支和生命物质的非平衡态的概念，并寻求了这一观点与P.W.安德森和J·J·霍普菲尔德的理论，其中宏观定律通过对称性破缺出现。
2016-05-24 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Non-convex dissipation potentials in multiscale non-equilibrium thermodynamics
重新制定梯度动力学（是一个耗散潜力的衍生物）方面的本构关系带来了额外的信息的稳定性，亚稳性和不稳定性的动态扰动的本构关系，称为CR稳定性。CR-不稳定性与耗散势的凸性丧失有关，这使得Legendre-共轭耗散势成为多值的，并导致耗散相变，这不是由自由能的非凸性引起的，而是由耗散势的非凸性引起的。CR稳定性的本构关系相对于扰动，然后表现出通过构造演化方程的扰动在一个philically健全的方式。因此，可以解释复杂流体在剪切流动和超临界沸腾曲线下的有趣的实验观察。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Quantum stochastic thermodynamics in the mesoscopic-leads formulation
本文提出基于介观引线表述的数值方法，通过主方程轨迹展开采样强耦合开放量子系统中电荷、热量和熵产生的分布，验证涨落定理并研究信息擦除中的耗散热涨落。
2025-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy production in the mesoscopic-leads formulation of quantum thermodynamics
本文提出利用介观导线方法构建马尔可夫嵌入，研究强耦合开放量子系统的熵产生，证明了热不动点的存在，并恢复了瞬态区域熵产生的微观定义及可计算的修正。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Bounding Variance and Skewness of Fluctuations in Nonlinear Mesoscopic Systems with Stochastic Thermodynamics
本文利用随机热力学证明非线性耗散系统中涨落的方差超出扩展Johnson-Nyquist公式预测值的部分由偏度控制，从而揭示高斯近似在非线性噪声建模中的物理不一致性，并呼吁建立与热力学相容的随机非线性系统理论。
2023-07-07 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Irreversible Thermodynamics in Multiscale Stochastic Dynamical Systems
这项工作扩展了最近开发的理论的一个相当完整的热力学形式主义的离散状态，连续时间马尔可夫过程和没有细致平衡的结果。本文旨在研究多尺度随机系统的热力学结构是否以及如何保持不变的问题。即在不同的时间尺度和分辨率下观察系统时，状态和过程变量的热力学函数之间的关系是否保持不变。我们的结果表明，在一个快的时间尺度上的动力学贡献的熵项的“内能函数”，$u_S(x)$，为缓慢的动力学。基于条件自由能$u_S(x)$，人们可以将慢动力学视为不存在快动力学。此外，我们表明，自由能，它的特点是自发组织在一个系统中没有细致平衡，是不变的快速动态或没有：快速动态被假定为达到平稳性瞬间在缓慢的时间尺度上，他们对系统的自由能没有影响。对于熵和内能，情况就不同了，它们都包含来自快速动力学的相同贡献。我们还调查的后果的时间尺度分离的准stationaryty和稳态绝热的概念引入唯象稳态热力学。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech math-ph
Coherent Transport in Periodically Driven Mesoscopic Conductors: From Scattering Matrices to Quantum Thermodynamics
散射理论是描述介观系统中输运现象的标准工具。在这里，我们提供了一个详细的推导这种方法的纳米尺度的导体，由振荡的电场或磁场驱动。我们的方法是基于传统的Lippmann-Schwinger形式主义与周期性的时间依赖的哈密顿系统的扩展。作为一个关键的结果，我们得到了一个系统的扰动计划的Floquet散射振幅，描述了通过一个周期性驱动的样品的运输载流子的过渡。在一个一般的多终端设置，我们推导出微观表达式的平均值和时间积分关联函数，或零频率噪声，物质和能量流，从而统一了早期的研究结果。我们表明，这个框架是内在一致的热力学第一和第二定律，并证明了熵产生的平均速率消失，只有当系统中的所有电流为零。作为一个应用，我们推导出一个广义的格林-久保关系，这使得它可以表达任何平均电流的响应，以适当选择的电流之间的时间积分关联函数的温度和化学电势梯度的微小变化。最后，我们讨论了未来的研究和进一步达到应用的Floquet散射方法的量子输运在随机和量子热力学的潜在课题。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics and Rate Thermodynamics
本文提出适用于驱动系统的速率热力学，探讨其与经典热力学及Onsager变分原理的关系，并以van der Waals气体为例说明其动力学与热力学行为。
2023-10-23 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Uncertainty Relations for Mesoscopic Coherent Light
热力学不确定性关系揭示了热力学系统中的涨落与熵产生之间的有用联系。这项工作将这些想法扩展到\textit{zero temperature}量子介观物理学的不同领域，其中波动是由于相干效应和熵产生被成本函数取代。成本函数自然地出现作为波动的约束，由相干效应引起-量子介观物理学中的关键资源。将成本函数确定为一个重要的量表明了从非平衡统计物理学到量子介观学的强大方法的潜力。
2021-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Theory of Sol-Gel Transition in Thermoreversible Gels with due Regard for Fundamental Role of Mesoscopic Cyclization Effects. I. Thermodynamic and Structural Characteristics of Gel Phase
溶胶-凝胶转变（SGT），热可逆键合颗粒（凝胶分数）的无限簇（IC）出现对一组有限簇（溶胶分数）的背景下，首先定量考虑与适当考虑大而复杂的（介观）周期不可避免地存在于IC。为此，我们提出了一种新的方法的基础上的概念的单体身份打破和密度泛函描述。我们严格推导，通过适当选择的凝胶级分的基本结构单元，所有的陈述通常应该只是弗洛里（Stockmayer）假设。IC结构的进一步分析揭示了一些新的IC结构单元（那些参与介观循环）中忽略了Flory和Stockmayer的方法，并描述了一个新的序参量特性的凝胶相。结果发现，SGT从几何现象转变为真正的一阶相变，随后总是相分离成溶胶相和凝胶相。自由能，总转化率，凝胶分数和悬挂单体的体积分数以及其他结构量的计算作为一个减少的单体密度的函数，并分析所有现有的模型。弗洛里的方法被认为是优于Stockmayer-Tanaka的一个，并令人满意地描述了一些密集的弱凝胶性能，但失败（甚至定性）在相当广泛的附近的SGT。
2001-04-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic Thermodynamic Cycles of a Mesoscopic Thermoelectric Engine
分析了一个稳态热电发动机，其工作物质由两个电容耦合量子点组成。一个点隧道耦合到用作热源的热储层，另一个点隧道耦合到两个处于较冷温度的电偏置储层，使得在对抗偏置的稳态电流的形式下提取功。在这种稳态发动机自主动力学的单个实现中，可以识别4冲程循环。这些周期是完全随机的，与表现出自振荡的机械自主发动机相反。特别是，这些周期在方向和持续时间上波动，并与其他虚假周期竞争。使用随机热力学方法，我们量化的周期波动，并将它们与在个别周期产生的熵。我们确定了主要影响发动机性能的循环，并使用图论工具量化其统计数据。我们表明，这样的随机周期是可能的，因为工作提取机制本身是随机的，而不是周期性的时间依赖性的工作物质的哈密顿量，可以在传统的机械发动机。我们的调查带来了新的观点循环和稳态发动机之间的连接。
2021-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Mesoscopic Kinetic Basis of Macroscopic Chemical Thermodynamics: A Mathematical Theory
从一个数学模型，描述了一个复杂的化学动力学系统的$N$物种和$M$ elementric反应在一个快速搅拌容器的大小$V$作为一个马尔可夫过程，我们表明，一个宏观的化学热力学出现$V\rightarrow\infty$。该理论适用于线性和非线性反应，达到化学平衡的封闭系统，或接近非平衡稳态的开放驱动系统。广义介观自由能产生宏观化学能函数$φ^{ss}(\vx)$，其中$\vx=(x_1,\cdots,x_N)$是$N$化学物质的浓度。宏观化学动力学$\vx(t)$满足两个涌现定律：（1）$(\rd/\rd t)φ^{ss}[\vx(t)]\le 0$，和（2）$(\rd/\rd t)φ^{ss}[\vx(t)]=\text{cmf}(\vx)-σ(\vx)$，其中熵产生率$σ\ge 0$代表化学能的汇，如果系统在持续的非平衡恒化器下被驱动，则化学动力$\text{cmf}\ge 0$是非零的。对于具有详细平衡$\text{cmf}=0$的系统，如果假定质量作用定律，$φ^{ss}(\vx)$正是理想解的吉布斯函数$\sum_{i=1}^N x_i\big[μ_i^o+\ln x_i\big]$。对于一类称为复杂平衡的动力学系统，其中包括许多非线性系统以及许多简单的开放的、受驱动的化学系统，全局极小值在$\vx^*$处的$φ^{ss}(\vx)$具有化学动力学文献中已知的通用形式$\…
2016-01-13 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Mesoscopic Properties of Molecular Folding and Aggregation Processes
蛋白质折叠、肽聚集和结晶，以及分子在柔软或固体基质上的吸附，都有一个共同的基本特征：在所有这些过程中，结构的形成都是由排列成链状大分子的分子亚基的集体合作行为所引导的。蛋白质经历与热力学相变相关的构象转变。然而，对于有限长度的链，构象（伪）相之间的交叉的重要差异在于，这些转变通常是相当平滑的过程，即，热力学活动不一定由强熵或能量波动来表示。然而，为了理解分子结构形成过程的一般性质，从统计物理学的角度分析介观模型，使第一次洞察到小系统中的构象转变的性质。在这里，我们回顾了最近的结果，通过复杂的广义系综计算机模拟的最小粗粒度模型。
2009-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The statistics of mesoscopic systems and the physical interpretation of extensive and non-extensive entropies
热力学的基本假设最初是为宏观系统制定的。他们导致定义的熵，其中，对于一个均匀的系统，是一个齐次函数的一阶广泛的变量和最大化的平衡。我们说宏观系统是广延的，所以熵也是广延的。对于介观系统，根据定义，大小和与其他系统的接触影响其热力学性质，因此，如果我们定义熵，则它不可能是广义变量中的一阶齐次函数。所以，介观系统和它们的熵是非广延的。虽然对于宏观系统和齐次熵的平衡条件是明确定义的，但不太清楚如何将非广延熵应用于计算介观系统的平衡性质-例如，不清楚子系统之间的边界和接触所起的作用。本文提出了一个适用于宏观和介观系统的平衡态熵的一般定义。这个定义在介观系统的熵的定义中仍然留下了明显的模糊性，但我们认为这是熵的拟人化特征的标志（见Jaynes，Am. 33，391，1965）。为了验证我们的方法，我们分析了四个公式的熵（两个广泛的和两个非广泛的熵）和计算的平衡（正则）概率分布的两种方法。我们表明，这些方法，虽然被广泛使用，是不等价的，其中之一是我们的定义的复合系统的熵的后果。
2018-03-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Chirality in Block Copolymer Melts: Mesoscopic Helicity from Inter-Segment Twist
用自洽场论研究了嵌段共聚物熔体在链段尺度上的手性效应。在线性二嵌段熔体的一个块的部分喜欢扭曲，或扭曲，纹理，我们表明，熔体组装是非常敏感的随机线圈的大小的比例的首选间距的扭曲。对于弱手性熔体（大间距），中间相保持非手性，而低于临界值的间距，两个介观手性相是稳定的：一个起伏的层状相;和一个相的六边形有序螺旋。我们发现，介观尺度的手性顺序的非线性灵敏度，以优选的间距来自具体的螺旋介畴形状的扭曲包装的核心内的手性片段的几何和热力学耦合，从而产生一个二阶圆柱到螺旋过渡。
2012-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two-Stroke Optimization Scheme for Mesoscopic Refrigerators
冰箱利用热力学循环将热能从冷的容器转移到热的容器。用介观组件实现这种操作原理最近已经成为一种有前途的策略，用于控制量子技术应用中的微米和纳米系统中的热流。在这里，我们结合随机和量子热力学的概念与先进的最优控制理论的方法，开发一个通用的优化方案，这样的小规模的冰箱。涵盖经典和量子制度，我们的理论框架提供了一个严格的程序来确定周期性的驱动协议，最大限度地提高冷却功率或效率。作为主要的技术手段，我们将冷却循环分解为两个冲程，可以逐个优化。在缓慢或快速驾驶的制度，我们展示了如何通过调用适当的近似可以大大简化这个过程。为了证明我们的方案的实际可行性，我们确定了量子微冷却器的确切最佳驱动协议，该协议可以通过现有技术在实验上实现。我们的工作为工程冷却装置的最佳设计策略提供了一个强大的工具，并为探索介观热机的基本性能极限的理论研究创建了一个通用框架。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Poly-liquid behaviors of self-associating fluids and mesoscopic aggregation in liquid solutions
本研究通过显式模型求解自缔合流体热力学，发现瞬态二聚体可导致介观团簇涌现，并预测团簇为富单体亚稳态液体，宏观稠密相为富二聚体，为络合情景提供证据。
2025-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermodynamic Interpretation of Soft Glassy Rheology Models
介观模型在我们理解非晶材料的变形和流动中起着重要的作用。一个这样的描述，剪切转变区（STZ）理论的基础上，最近被重新制定的非平衡态热力学框架内，并发现是一致的it. We在这里表明，类似的解释可以为软玻璃流变（SGR）模型。从概念上讲，这意味着在SGR模型中提出的用于控制一组慢介观自由度动态的“噪声温度”x可以一致地解释为它们的实际热力学温度。（因为这样的模式平衡缓慢，所以这通常与快速自由度和/或热浴的温度不一致。如果选择这样的解释，热力学框架显着限制扩展的SGR方法的模型，其中x是一个动态变量。我们在这方面的一些这样的扩展最近提出的剪切带的背景下进行评估。
2012-01-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Temperature fluctuations in mesoscopic systems
Zhejiang Sci-Tech University（浙江理工大学）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）；Beijing Normal University（北京师范大学）
本文研究了介观N体系统在非平衡过程中的温度波动，通过引入随机微分方程描述等温过程中系统温度的演化，并探讨了有限大小效应如何影响热力学量的广泛性，同时推导了Jarzynski等式的有限大小修正，并揭示了温度波动对卡诺发动机效率的影响。
2023-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Reversible mesoscopic model of protein adsorption: From equilibrium to dynamics
我们提出了一个在液-固界面上蛋白质吸附的介观模型。首先描述在不同蛋白质浓度的溶液和结合条件下的平衡态，我们预测吸附层的实验观察到的性质（如表面密度和表面覆盖度）对这些参数的非平凡（非单调）依赖性。随后，我们着手开发一个动力学模型与平衡描述，定性再现已知的实验现象，并提供了一个有前途的方式来研究交换的吸附蛋白质的溶液中的蛋白质。
2006-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Macroscopic arrow of time from multiscale perspectives
本文回顾了宏观时间箭头相关的$T$对称性破缺框架，指出驱动耗散非平衡系统中的多尺度能量通量、开放系统的粒子能量交换及因果关系是打破$T$对称性的关键因素。
2024-12-05 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Multiscale Thermodynamics: Energy, Entropy, and Symmetry from Atoms to Bulk Behavior
在这里，我们研究如何在热浴中的粒子的局部性质的影响浴的热力学。我们利用纳米热力学，基于两个假设：小系统可以通过耦合到一个类似的小系统的合奏自洽地处理，以及一个大的合奏小系统形成自己的热力学浴。我们适应这些想法来研究如何一个大的系统可以细分成一个较小的子系统的合奏，造成内部异质性在多个尺寸尺度。对于半经典理想气体，最大熵有利于将一个大的原子系统细分为大小可变的区域。区域形成的机制可能来自量子交换，使得每个区域中的原子无法区分，而区域之间的退相干允许单独区域中的原子通过位置区分。当可区分的粒子变得不可区分时，组合区域减少了总熵，这是预期的，并且是次加性熵定理所要求的。结合大量的小区域给出了半经典理想气体的混合熵，解决了吉布斯悖论，而没有调用遥远原子的量子对称性。我们研究的其他模型是基于一维的Ising类自旋。我们发现在nanocanonical系综和三态模型的正则系综中的两态模型的属性的相似性。因此，涌现现象可能会改变微观模型的热行为，而正确的系综对于完全准确的预测是必要的。我们添加了一个非线性校正玻尔兹曼的因子在模拟的伊辛类自旋模拟自旋交换的动态中间长度，产生不可区分的状态的统计。这些模拟在低频（f）下表现出类似1/f的噪声，在较高的f下表现出白噪声，类似于许多材料中发现的热波动。
2021-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
