Thermodynamic Geometry of Microscopic Heat Engines
我们开发了一个几何框架来描述由缓慢的周期性温度变化和机械控制参数的调制驱动的微观热机的热力学。涵盖经典和量子制度，我们的方法揭示了一个普遍的效率和功率之间的权衡关系，仅从几何参数，并持有任何物理一致的微观动力学。专注于Lindblad动力学，我们得出的第二个界限表明，作为一个真正的量子效应的一致性不可避免地降低了性能的缓慢发动机循环，无论驱动振幅。为了证明我们的结果的实际适用性，我们制定了一个单量子位的热机，这是在当前的固态技术的范围内的例子。
2019-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Steady State Thermodynamics for Heat Conduction -- Microscopic Derivation
从微观力学出发，导出了导热非平衡稳态的热力学关系式。扩展的克劳修斯关系式使人们能够在实验上确定热流中的二阶非平衡熵。与之相关的香农式熵的微观表达是有启发性的。当热流一定时，推广的吉布斯关系提供了线性非平衡区热力学力的统一处理。
2008-04-30 cond-mat.stat-mech
Microscopic expressions for the thermodynamic temperature
我们表明，任意相空间矢量场可以用来产生相函数，其系综平均热力学温度。我们描述了这些功能在周期性边界系统和分子动力学（MD）系综的有效性的条件，并测试它们与短程潜在的MD模拟。
1999-06-29 cond-mat.stat-mech
The second law of thermodynamics at the microscopic scale
在量子统计力学中，平衡态被证明是与环境纠缠的系统的典型状态，这表明热力学熵和冯诺伊曼熵之间可能存在一致性。在本文中，我们研究了如何通过相互作用，不导致显着的能量交换，使弛豫向平衡，并认为热力学第二定律在微观尺度上的有效性。
2017-02-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Relativistic kinetic theory of classical systems of charged particles: towards the microscopic foundation of thermodynamics and kinetics
在经典电荷系统和由它们产生的电磁场的演化方程的完整系统中，场变量被排除在外。得到了一个精确的封闭的相对论性非哈密顿非局部动力学方程组，它描述了电荷系统的微观分布函数的演化。该方程组的解对于时间反演是非不变的，并且具有遗传性。
2020-05-16 cond-mat.stat-mech
Relativistic kinetic theory: toward the microscopic substantiation of zeroth law of thermodynamics
本文导出了全同经典粒子通过标量场相互作用系统的精确封闭相对论动力学方程。建立了相对论经典相互作用粒子系统不可逆平衡过程的微观决定性机制。关键词：不可逆平衡过程;经典相对论动力学;延迟相互作用。
2021-06-24 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
On the microscopic foundation of thermodynamics and kinetics. Current status and prospects
本文比较了两种为热力学与动力学建立微观基础的概念：一种以微观可逆性和统计起源解释宏观不可逆性，另一种以相对论性延迟导致的初始微观不可逆性为核心，并展望其现状与前景。
2024-02-27 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Thermodynamic QED Coherence in Condensed Matter: Microscopic Basis of Thermal Superradiance
如果电磁场振子发生平均位移，则凝聚态系统中存在电磁超辐射场相干。理论上，在Dicke-Schmidt模型中，已经证明了向具有有序超辐射相的热态的转变。由于电子哈密顿量中的非相对论性抗磁项，这些凝聚态模型的理论有效性受到质疑。本文探讨了实际宏观系统中Dicke-Einstein热超辐射的微观基础。凝聚态系统中介电关联的不可能性（通过朗道-利夫希茨定理）为理解凝聚态热力学超辐射相的物理现实提供了强有力的理论基础。
2002-09-26 cond-mat.stat-mech
Deep learning of thermodynamic laws from microscopic dynamics
本研究通过深度学习从微观动力学中发现热力学定律，揭示了机器学习在发现宏观物理规律中的潜力。
2025-11-20 cond-mat.stat-mech
First and Second Law of Quantum Thermodynamics: A Consistent Derivation Based on a Microscopic Definition of Entropy
从微观图像推导出热力学热力学定律是统计力学的中心任务。本教程的重点是推导封闭和开放量子系统远离平衡的第一和第二定律，这些基本问题也成为新兴纳米技术的实际相关。推导是基于五个基本量的微观定义：内能，热力学熵，功，热和温度。这些定义被证明满足非平衡态热力学的现象学定律的一大类状态和过程。与以前的结果的一致性证明。该框架适用于包括颗粒传输的多个浴，并考虑了例如，浴的变化温度，其通过显微镜确定。满足熵产生的积分涨落定理。总之，本教程介绍了一个一致的和通用的框架，以理解和应用热力学热力学定律在量子制度和超越。
2021-08-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Comment on "Validity of path thermodynamic description of reactive systems: Microscopic simulations''
作者指出Baras等人关于路径热力学有效性的主张不成立，并证明在大系统极限下路径热力学与标准化学热力学结果一致。
2023-01-12 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
A microscopic perspective on stochastic thermodynamics
我们认为随机热力学作为一个理论的统计推断实验观察到的波动时间序列。为此，我们引入了一个一般框架，用于在两个尺度上量化关于系统的动态状态的知识：细粒度或微观，确定性和粗粒度或介观，随机描述水平。对于一个通用的模型动力学，我们展示了如何在马尔可夫随机热力学中使用的波动熵变化的数学表达式自然出现。我们的想法是概念上的方法，（i）连接熵产生和它的波动关系在确定性和随机系统和（ii）提供一个互补的信息理论图片的概念熵和熵产生在随机热力学。
2015-05-18 cond-mat.stat-mech nlin.CD
A Numerical Method to Find the Optimal Thermodynamic Cycle in Microscopic Heat Engine
热机是发展非平衡态热力学的基本物理对象。热机的热力学性能取决于循环的选择和参数的时间依赖性。在这里，我们提出了一个系统的数值方法来找到一个热机循环优化一些目标函数。我们将该方法应用于参数缓变的热机，并表明该方法工作良好。我们的数值方法是基于遗传算法，这是广泛应用于各种优化问题。
2021-04-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Reweighting free energy profiles between universal machine learning interatomic potentials for fast consensus building
Department of Material Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology（材料科学与工程系，麻省理工学院）；Institute of Theoretical Chemistry, University of Vienna（理论化学研究所，维也纳大学）；Department of Physical and Macromolecular Chemistry, Charles University（物理与大分子化学系，查尔斯大学）
本文提出一种系统且可扩展的框架，通过重新加权潜在平均力，实现不同机器学习势能函数之间的自由能轮廓匹配，从而在低计算成本下获得高精度的热力学性质。
2026-05-15 cond-mat.stat-mech cs.LG physics.chem-ph
Interatomic Potential in a Simple Dense Neural Network Representation
原子尺度的模拟为理解材料的力学性能提供了一种直接有效的方法。在经典力学体系中，金属和合金的热力学性质的模拟可以通过求解运动方程或进行Monte Carlo采样来完成。精确模拟这样的物理系统以产生忠实的物理量的关键组成部分是使用适当的势场或力场。在本文中，我们将探索使用机器学习领域的方法来克服和绕过原子系统拟合势时遇到的困难。特别是，我们将表明，经典的潜力可以表示一个稠密的神经网络具有良好的精度。
2019-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Microscopic expression of the second law of thermodynamics
在初态和终态用互不相同的正则系综描述的唯象假设下，给出了宏观系统第二定律的微观推导.特别地，它还表明，初始和最终状态之间的熵差是由两个正的分量。其中一个分量表示为初态和终态之间的相对熵，而另一个分量由于正则系综的动力学稳定性（称为被动性）而为正。
2011-11-07 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Microscopic Models for Chemical Thermodynamics
介绍了一种无限粒子系统动力学，包括随机化学动力学模型、经典Kac模型和自由空间运动。我们研究了两种能量类型（动力学和化学）在不同的时间尺度之间的能量再分配，类似于活细胞中的能量再分配。一个例子被认为是非常详细的，其中该模型提供了化学热力学的主要公式。
2011-12-08 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Principles of relativistic quantum statistical thermodynamics: a class of exactly solvable models
Yaroslav-the-Wise Novgorod State University（诺夫哥罗德国立大学）
本文研究了相互作用原子系统的相对量子统计热力学原理，通过辅助标量协变场的构造，揭示了经典相对论系统能量发散问题及量子化消除发散的机制，证明了相变的存在。
2026-04-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Microscopic foundations of the Second Law of Thermodynamics within Nonunitary Newtonian Gravity
通过研究一个特定的封闭系统，即一个三维的调和系统，在非幺正牛顿引力模型中寻求热力学的微观基础。数值计算的冯诺伊曼熵作为时间的函数进行，显示出急剧的单调增加，随后在后期的稳定。这种行为与初始能级内微正则系综的出现一致，以这种方式发出信号，建立了非幺正引力诱导的热平衡。
2020-01-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Microscopic Irreversibility and the H Theorem
时间反演一直被认为是物理学在基本水平上的对称性。在本文中，我们将探讨违反时间反演对称性的基本水平和热力学系统的后果。首先，我们将从当前物理学的角度论证宇宙动力学不是时间反演不变的。第二，我们将论证任何热力学系统都不能与宇宙的其余部分隔离开来。然后，我们讨论这两个如何使热力学系统的动力学在经典和量子水平上非常弱的不可逆。由于时间反演不再是现实系统的对称性，宏观不可逆性如何从微观可逆性产生的问题变得无关紧要，因为不再有微观可逆性。在热力学系统的经典水平上，我们证明了即使没有微观可逆性，玻尔兹曼的H定理仍然成立。我们通过推导一个修正的H定理来做到这一点，该定理仍然表明熵单调增加。在量子水平上，我们显示了CP破坏的影响，小的不可逆变化的核和原子的能级的热力学系统的内部状态。因此，我们消除了洛施密茨对玻尔兹曼思想的反对。
2012-10-30 cond-mat.stat-mech
The Passivity Deformation Approach for the Thermodynamics of Isolated Quantum Setups
最近实现的量子设备，如量子处理器和量子模拟器，将高度复杂的量子动力学与高分辨率测量相结合。我们提出了一种被动变形的方法，设置热力学约束的演变，这样的量子器件。该框架通过同时解决第二定律在微观设置中的四个主要缺陷来增强热力学预测能力：i）即使在微观环境中也产生紧边界; ii）解决了超冷灾难; iii）它能够将守恒定律整合到热力学不等式中以使它们更紧; iv）它限制了非能量基础的可观测量，因此不会出现在热力学第二定律中。此外，该框架提供了对非热环境、相关环境以及微观设置中的粗粒度化的见解。我们的发现可以被探索和用于物理设置，如囚禁离子，超导电路，光晶格中的中性原子等。
2019-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Microscopic Derivation of an Isothermal Thermodynamic Transformation
我们得到宏观等温热力学变换的微观哈密顿动力学与热浴接触的时空标度。微观动力学是由一个链的非谐振子受到不同的张力（外力）和接触的热浴是由独立的朗之万动力学作用于每个粒子建模。经过扩散的时空标度和交叉颗粒化，体积的轮廓收敛到确定性扩散方程的解，边界条件由施加的张力给出。这定义了从初始平衡到由所施加的最终张力给出的新平衡的不可逆热力学转变。准静态可逆等温变换，然后得到进一步的时间标度。热量被定义为系统和热浴之间交换的能量的总通量。证明了极限热、功、自由能和热力学熵之间的关系符合热力学第一、第二原理。
2013-10-02 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Thermodynamic and noise considerations for the detection of microscopic particles in a gas by Photoacoustic Raman spectroscopy
我们建立了一个简单的热力学模型来描述气体中小颗粒悬浮物在光声拉曼光谱中的热传递机制和声波的产生。利用Langevin方法描述热噪声，研究了热噪声的信号和噪声特性，并由噪声等效功率确定了悬浮颗粒的最小可探测数密度。我们发现，对于一些相关的情况下，只有100个粒子每立方米可以检测到。
2004-07-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Second law of thermodynamics for macroscopic mechanics coupled to thermodynamic degrees of freedom
仅基于经典的哈密顿动力学，我们证明了最大功原理中的宏观动力学自由度本质上耦合到微观自由度的系统。与最近的不可逆功和自由能之间的恒等式不同，例如在Jarzynski关系中，宏观动力学不受外部作用的控制，而是经历微观自由度的反作用。我们的定理涵盖了宏观物体、热力学机器和分子马达之间的碰撞等物理情况。
2005-11-17 cond-mat.stat-mech
Validity of path thermodynamic description of reactive systems: Microscopic simulations
传统的反应系统的随机建模限制了相关联的路径热力学系统的适用性域，涉及一个单一的基元反应在每个观察到的组成变化的起源。最近提出了另一种随机建模方法来克服这一限制。这两种反应系统的建模方法原则上是不相容的。因此，问题是如何选择在实际情况中使用的适当类型的建模。在缺乏足够准确的实验结果的情况下，解决这个问题的一种方法是通过反应流体的微观模拟，通常基于玻尔兹曼极限中的硬球动力学。在本文中，我们表明，通过这种模拟得到的结果明确证实了传统的随机建模的预测，最近提出的替代方案无效。
2022-10-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
The mutual co-implication of thermodynamics' first and second laws
在经典的唯象热力学中，第一定律和第二定律可以看作是独立的陈述。统计力学提供了一个微观基础，通过微观状态概率分布${p_i}$，用概率术语解释热力学。我们在这里研究这两个定律之间迄今尚未探索的微观联系。给定一个信息测度（或熵形式），两个定律中的每一个都通过过程$p_i \to p_i+dp_i$暗示另一个。
2004-12-14 cond-mat.stat-mech
Microscopic statistical basis of classical Thermodynamics of finite systems
在任何相分离时，热都可以从冷流到热。因此，林登-贝尔的重力热灾难必须重新考虑。热力学最初的研究对象是一级相变时的相分离，就像蒸汽机中的沸水一样，并不是用一个正则系综来描述的。不包括相间波动。统计力学的基本原理，特别是相变的基本原理，必须在不使用热力学极限的情况下重新考虑。然后，热统计学也适用于原子核和大型天文系统。碎裂核的可及相空间与非均匀多恒星系统的可及相空间有许多相似之处。
2005-08-02 astro-ph cond-mat.stat-mech nucl-th
Microscopic derivation of an adiabatic thermodynamic transformation
我们得到宏观绝热热力学变换的微观哈密顿动力学随机碰撞与环境的时空标度。微观动力学是由一系列受到变化的张力（外力）和与“无限质量”的外部独立粒子碰撞的振荡器给出的。每次碰撞的效果是改变速度的符号而不改变模量。通过这种方式，能量被所产生的动力学守恒。经过扩散的时空尺度和交叉纹理化，体积和能量的轮廓收敛到确定性扩散方程组的解，其边界条件由所施加的张力给出。这定义了从初始平衡到由所施加的最终张力给出的新平衡的不可逆热力学转变。准静态可逆绝热变换，然后得到进一步的时间标度。证明了极限功、内能和热力学熵之间的关系符合热力学第一、第二原理。
2014-12-11 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
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
Information theory based relations between thermodynamic's 1st. and 2nd. laws
我们集中注意力在一些特殊的热力学关系（PTR）。使用信息论的概念，我们表明，对于一个可逆的过程，微观考虑这些PTR使伴随的第一和第二定律的信息内容等同。在试图确定相应的平衡微观概率分布时，得到了相应的论证。我们还描述了上述信息等价性不成立的其他情况。
2006-01-04 cond-mat.stat-mech
Finite-Time Thermodynamics of Fluctuations in Microscopic Heat Engines
当系统尺寸较小时，热力学量的波动变得不可忽略，并起着重要的作用。我们发展了微观热机中涨落的有限时间热力学，其环境温度和力学参数随时间周期性变化。在慢驱动制度，这种形式主义普遍持有的粗粒度的时间尺度，其分辨率是远远长于相关时间的波动，并被证明是一致的类似的波动耗散关系的关系。采用几何参数，同时最小化的卡诺循环中的耗散的平均值和波动的情况下确定。对于这种同时优化，尺度不变平衡态的奇异度量的零特征值的存在被发现是必不可少的。此外，我们证明了我们的优化协议可以改善当前实验的耗散及其波动。
2022-01-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Levitated Nanoparticles for Microscopic Thermodynamics - A Review
在这篇文章中，我们回顾了目前的艺术状态，在使用悬浮纳米粒子来回答有关热力学和非平衡物理学的问题。我们在第2节开始总结相关的确定力和随机力，它们决定了粒子动力学并允许控制粒子。在第3节中，我们简要回顾了悬浮粒子的随机（即布朗）运动，因为布朗粒子是随机热力学理论的基础。然后在第四节中讨论了被囚禁粒子的稳定性和相关的Kramers逃逸问题。然后，我们在第5节中引入能量的有效势。这些潜在的是有用的描述悬浮的纳米粒子在时间调制的陷阱，其中粒子被驱动远离平衡的动力学。在第6节中，我们讨论的动力学松弛走向平衡，然后我们审查的工作波动定理在第7节。涨落定理是著名的远离平衡系统的热力学不等式的有力推广。最后，第8节讨论了基于悬浮在高真空中的纳米颗粒构建新型热机的潜力。
2018-05-08 cond-mat.stat-mech
Interaction Dependence Thermodynamical parameters of Harmonically Trapped Bose gas
本文从巨势的偏导数出发，计算了凝聚玻色子气体的热力学参数。特别是，一些重要的参数，如冷凝分数，比热，临界温度，有效尺寸和释放能的解析表达式进行了研究。同时考虑了理想玻色气体的平均效应，如有限尺寸、外势的各向异性和原子间相互作用等。揭示了在强各向异性势阱中相互作用玻色气体的一些新特性。将冷凝部分的计算结果与正在进行的52Cr的斯图加特实验（Griesmaier等人，物理修订版信函94，160401（2005））直接测定。理论和实验数据之间的良好协议。
2009-09-25 cond-mat.stat-mech
Optimal Selection of Structural Degree of Freedoms for Spceial Microscopic States to Characterize Disordered Structures
对于常组分的经典离散系统，统计力学告诉我们，一组对热力学平衡态起主导作用的微观状态，不仅依赖于多体相互作用（即热力学信息），而且还依赖于温度，通过玻尔兹曼因子exp（-bE）。尽管这一事实，我们最近的研究表明，一个单一的（和一些额外的）微观状态（称为投影状态：PS），其结构可以是已知的先验无需重新查询热力学信息，可以普遍表征equiibrium性质的无序状态，其中它们的structures依赖于构型几何之前，应用多体相互作用的系统。虽然PS结构的数学条件已得到严格的建立，但构造PS结构的实际有效条件，特别是考虑协调时应选择哪一组有限的结构自由度（SDF），至今尚未明确。我们在这里解决了这个问题，提出了一组最佳SDF的定量和系统标准。本建议能够有效地构建PS为有限的系统大小，并提供新的见解，这套SDF通常应该影响沿选定的协调平衡性能，而不使用任何热力学信息。
2019-09-19 cond-mat.stat-mech
Hybrid Einstein-Langevin Approach for Microscopic formulation of Viscous Drag: An Alternative to the Langevin Equation
我们提出了一种新的混合动力，但热力学的方法提供了一种替代朗之万方程通过使用系统内禀（SI）的布朗粒子在第k微态（实现）所做的微功。相应的SI微力是微态所特有的，并决定了微态的微观运动方程，作为热力学方法，该方法总是满足均分定理，不需要附加随机朗之万力.我们确定的瞬时和长时间的有用量的平均值，从而提供了一个新的统一的方法，从介观到宏观尺度的波动运动。
2019-01-31 cond-mat.stat-mech
Benchmarking empirical and machine-learned interatomic potentials using phase diagram predictions for Lead
University of Warwick（华威大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Tohoku University（东北大学）
本文比较了三种不同原子间势能模型对铅相行为的预测，揭示了训练数据和模型灵活性对高压相行为描述的重要性，并展示了嵌套采样在材料相稳定性探索中的有效性。
2026-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Reply to "Comment on `Validity of path thermodynamic description of reactive systems: Microscopic simulations'
本文回复了关于反应系统路径热力学描述的评论，指出系统-储层统一实体的主张存在无法维持非平衡状态以及纳入相互作用并不能解决路径热力学适用性限制的两大缺陷。
2023-09-11 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Dissipative electromagnetism from a nonequilibrium thermodynamics perspective
通过对微观麦克斯韦方程组随时间的粗粒化，研究了宏观尺度上电磁场的耗散效应。我们说明了一个程序来获得耗散效应的宏观尺度上使用的Green-Kubo型表达式的微观波动和它们之间的相关性。由此产生的宏观麦克斯韦方程组的非平衡可逆-不可逆耦合（通用）框架内制定的一般方程，也占不均匀的温度。
2010-01-06 cond-mat.stat-mech
Towards the microscopic foundation of the zeroth law of thermodynamics
研究了考虑相互作用延迟的原子链的自由振动动力学。它表明，所有的振荡电路阻尼。研究了这种原子链的受迫振动动力学。它表明，无论初始条件，该系统进入一个静态的动态平衡与外部场，这取决于系统的属性和外部场的参数。提出了多体和少体系统热力学平衡态不可逆建立过程的非统计动力学机制。
2021-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
The microscopic origin of thermodynamic entropy in isolated systems
自量子力学诞生以来，对量子系统热力学熵的微观理解一直是个谜。在经典物理学中，这个熵被认为是一个孤立系可接近的相空间体积的对数[1]。没有量子力学的类比。相反，冯·诺依曼的熵假设[2]被最广泛地使用。然而，对于具有已知波函数的系统，这给出了零，即纯态。这是因为它测量的是系统信息的缺乏，而不是从热力学实验中获得的热流。许多论点试图回避这些问题，考虑耦合到一个大的外部感兴趣的系统，不像经典的情况下，玻尔兹曼的方法对孤立系是更令人满意的。有了新的实验技术，探测热化的量子性质现在是可能的[3，4]。在这里，利用我们对量子热化的理解的最新进展[5-10]，我们展示了如何获得从热力学实验测量的熵，仅仅从波函数的自纠缠，并找到强有力的数值证据表明，这两者对于非可积系统是一致的。令人惊讶的是，这种熵与热的概念密切相关，通常被认为是微观混沌运动，可以确定系统的能量本征态，这些本征态在时间上是静止的，因此不是混沌的，而是具有非常复杂的空间依赖性。
2012-02-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Microscopic Quantum Mechanical Foundation of Fourier's Law
除了人们对纳米尺度下的温度和熵等旧概念越来越感兴趣之外，弛豫和输运理论最近也重新引起了人们的注意。随着电子电路和计算机芯片变得越来越小，一个新的眼光应该是适当的平衡和非平衡热力学在小尺度远低于热力学极限，即对原始宏观过程的理论理解，如能量，热，电荷，质量，磁化等的传输，只有从理论的基础，其适用性的限制可以推断。本文综述了非平衡量子热力学的背景和最新进展，重点介绍了小量子系统中的热输运。
2006-11-23 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
Field-theoretical form of the molecular dynamics method in condensed matter physics: relativistic quantum statistical thermodynamics
该研究在相对论量子理论框架下构建热力学的微观基础，为凝聚态物理中的分子动力学场论形式提供理论依据。
2025-09-28 cond-mat.stat-mech
Externally driven macroscopic systems: Dynamics versus Thermodynamics
在外部驱动系统的介观动力学建模中收集的经验表明，没有可能发挥平衡或非平衡热力学势作用的势，但它们的热动力学模型通常被发现提供了很好的描述，很好的理解，并与实验观察结果一致的预测。这一明显的矛盾是解释注意到，在一个给定的介观水平的描述的动态和类似的mathics-like调查没有直接关系。它们的关系是间接的。它们都在更微观的描述层次上代表了动态建模的两个方面。热力学分析是在研究更微观的动力学如何还原为介观动力学（还原动力学）的过程中产生的，而介观动力学分析是在研究还原的结果（还原动力学）的过程中产生的。
2016-09-14 cond-mat.stat-mech
A Multiscale Approach to Determination of Thermal Properties and Changes in Free Energy: Application to Reconstruction of Dislocations in Silicon
我们介绍了一种方法，利用物理系统的多层次描述的存在，从根本上加快热力学量的测定。我们首先用两个经验的原子间相互作用势函数证明了该方法的原理。然后，我们应用该技术从原子间势的信息，否则无法访问的量子力学紧束缚计算的重建在有限温度下的硅中的部分位错。有了这种方法，在有限的温度下进行全面的从头算研究将成为可能。
1998-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Information form of the second law of thermodynamics
信息在微观热力学中的重要作用（例如麦克斯韦的恶魔）开启了一个具有挑战性的问题，如果存在一个热力学第二定律的公式仅基于纯信息的想法。在这里，这样一个公式，建议通过引入信息作为一个全值的物理量定义的（客观的）微观信息熵作为“关于微观状态的信息”的幺正过程。我们指出，各种形式的熵（玻尔兹曼，香农，克劳修斯）实际上只是一个特殊的情况下，信息熵的一般形式被发现。观察者在这里扮演一个特殊的（信息）参考系（IRF）的角色，熵是朝着它定义的。一些悖论或误解与熵的概念或第二定律的内容产生描述的情况下，没有指定一个具体的IRF。通常情况下，玻尔兹曼统计方法不能对称地用于对过去的未来在一个IRF。信息第二定律在细观或微观尺度上是完全可用的，并找到了广义第二定律的信息形式。
2022-04-27 cond-mat.stat-mech
Linking Microscopic Reversibility to Macroscopic Irreversibility, Emphasizing the Role of Deterministic Thermostats and Simple Examples, At and Away From Equilibrium
分子动力学和统计力学使基于粒子的热力学和流体力学的理解成为可能，包括时间可逆的原子力学和纳入宏观流体和固体力学的时间不可逆的热力学耗散之间的迷人的洛夏矛盾。
2012-06-24 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Heat can flow from cold to hot in Microcanonical Thermodynamics of finite systems and the microscopic origin of phase transitions
热力学允许统计力学应用于有限甚至小系统。由于表面效应不能按比例缩小，因此必须小心将系统一分为二或使两个系统通过能量或粒子交换进行热接触的标准论点：不仅必须考虑熵的体积部分。任何其他宏观约束的添加，如分割表面，或能量/粒子梯度的强制执行，都会降低熵。如这里将示出的，当在负热容量的区域中去除这种约束时，系统甚至可以在热流下相对于温度斜率松弛。因此，克劳修斯第二定律的表述：“热总是从热流向冷”可以被违反。然而，第二定律仍然得到满足，总玻尔兹曼熵在上升。在最后一章中，我们讨论了导致相分离时微正则熵凸性的一般微观机制。这是解释的液体-气体和固体-液体的转变。
2003-07-16 cond-mat.stat-mech nucl-th
A general theory for irreversible thermodynamics
我们证明，不可逆性产生于微观可逆性的原则和存在的记忆中的时间演化的一个单一的副本的系统驱动的协议。我们引入微观可逆性的概念，使用协议和路径依赖的热力学函数，定义在J. R。Arias-Gonzalez，arXiv：1511.08017 [cond-mat.stat-mech]，以及使用非马尔可夫性概念的记忆，如J.R.阿里亚斯-冈萨雷斯，arXiv：1511.06139 [cond-mat.stat-mech]。我们将功定义为自由能的变化，将热定义为微观系统的熵的变化，单个路径服从协议。我们发现所有的非平衡统计都是自然产生的。特别是，我们得到最已知的波动定理，并制定其他两个。虽然能量守恒调用的水平上的个人途径和整体平均过程中，热力学第二定律和时间箭头，这是唯一的整体平均过程中完成，被证明是微观可逆性和非Markovianity的后果。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Efficient, Systematic Estimation of Alloy Free Energy from Special Microscopic States
对于典型的置换合金等组成离散体系，提出了基于一组特殊微观态的Helmholtz自由能计算方法。该方法的优点是特殊状态的构型基本上与能量和温度无关，并且它们仅取决于基础晶格：可以在没有任何热力学信息的情况下先验地知道特殊状态，从而能够系统地预测多组分合金的自由能。我们确认，通过比较传统的热力学模拟，有关特殊状态的信息提供合理的预测能力以上的有序无序和相分离的转变温度与多体（最多3体）相互作用的合金。
2021-10-21 cond-mat.stat-mech
Heat and generalized Clausius entropy of nonextensive systems
宏观非广延热力学的研究不求助于微观统计力学。结果表明，如果熵是非广延的，则由广义热力学第零定律引入的物理温度概念必然导致热力学热力学第一定律和包括克劳修斯热力学熵定义在内的某些热力学关系式的修正。它还表明，通过应用这种广义克劳修斯熵的复合非广延系统，如何非广延熵和热量的一致性表现在任意的热力学过程。由此产生的一个重要观点是，连接微观和宏观概念的熵系数不能从宏观非广延理论中去除。这一事实表明，非外延性可能需要在逻辑水平上的宏观热力学原子论。
2001-01-06 cond-mat.stat-mech
Microscopic Dynamical Entropy II: Statistical and Stochastic Thermodynamics of Hamiltonian Systems
Wilczek Quantum Center, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交大物理与天文学院）；DAMTP, Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge（剑桥大学数学科学中心）
研究将微观动力学熵框架扩展到任意能量分布和含时哈密顿量，通过特定构建处理功和热，证明MDE增长及推导涨落关系，为经典和随机热力学提供有限系统哈密顿基础并扩展其适用性。
2026-07-09 cond-mat.stat-mech
Microscopic approach to entropy production
在微观理论下计算熵产生是非平衡统计力学的一大挑战。在线性不可逆热力学框架下，将Mori-Zwanzig-Forster投影算子技术与热力学第一、第二定律相结合，得到了熵产生的微观表达式，以及熵密度及其时间关联函数的输运方程.我们进一步给出了耗散泛函的微观推导，从中可以以形式上优雅的方式获得扩展动力学密度泛函理论的耗散动力学。
2012-12-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Microscopic diagonal entropy and its connection to basic thermodynamic relations
我们定义一个任意哈密顿系统的对角熵（d熵）为$S_d=-\sum_n ρ_{nn}\ln ρ_{nn}$，其和取在瞬时能态的基础上。在平衡状态下，这个熵与传统的冯诺伊曼熵$S_n=-{\rm Tr}\, ρ\lnρ$一致。然而，与$S_n$相反，d-熵在封闭的哈密顿系统中在时间上不守恒。如果系统最初处于稳态，那么根据热力学第二定律，d熵只能增加或保持不变。我们还表明，d-熵可以表示通过能量分布函数，因此它是可测量的，至少在原则上。在哈密顿量的局部性和不可积性的非常一般的假设下，d-熵成为大系统中平均能量的唯一函数，并自动满足基本的热力学关系。对于准静态过程，这种关系可归结为热力学热力学第一定律。对于绝热过程，d熵也自动守恒。我们用明确的例子说明了我们的结果，并表明$S_d$的行为与热力学的预期一致。
2010-09-10 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
