Microscopic Reversibility and Macroscopic Irreversibility: From a viewpoint of Algorithmic Randomness
从确定性和可逆的微观动力学中出现确定性和不可逆的宏观行为被理解为大数定律的结果。本文利用算法随机性理论证明了Kac无限链模型中Martin-Löf随机初始微观态满足一个不可逆宏观律。我们发现，随机态的时间反演态不是随机的，而且违反宏观规律。
2019-09-08 cond-mat.stat-mech
Irreversibility in two-body system. Toy model
结果表明，经典相互作用粒子系统的不可逆行为是少体和多体系统的共同性质。这是由于粒子之间相互作用的延迟。PACS：45.50.Jf少体和多体系统; 82.40.Bj振荡、混沌和分叉; 05.70。a热力学。关键词：不可逆性，相互作用阻滞。
2017-12-06 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Characterizing time-irreversibility in disordered fermionic systems by the effect of local perturbations
为了刻画时间不可逆性，我们研究了局域微扰对无序费米子系统动力学的影响。我们重点讨论了三个不同的系统，非相互作用的Anderson和Aubry-André-Harper（AAH-）模型，以及相互作用的无自旋无序t-V链。首先，我们考虑通过测量Loschirton回波（LE）对全多体波函数的影响。我们表明，在扩展/遍历阶段的LE随时间的指数快速衰减，而在本地化阶段的衰减是代数的。我们表明，指数的本地化阶段的LE的衰减发散成比例的单粒子本地化长度，因为我们接近AAH模型中的金属-绝缘体过渡。其次，我们通过研究由空间局部扰动不同的两个哈密顿量演化的局部观测量的时间期望值来探测无序系统的不同相位。值得注意的是，我们发现，多体局域系统可能会失去记忆的初始状态在长时间的限制，在非相互作用的本地化阶段，一些记忆总是保存。
2017-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Operator Noncommutativity and Irreversibility in Quantum Chaos
我们认为，量子混沌的两个不同的探针，即，两个不等时算子的非对易性的增长和时间反演试验中的不可逆性程度对于初始定域态是等价的。我们证实这一点的相互作用不可积多体系统和量子踢转子。我们的研究结果表明，三点出的时间有序的recruitators主导的增长平方换向器的初始局域化状态，在形成鲜明对比的四点出的时间有序的recruitators已被广泛研究的热初始状态。
2018-12-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite-Time Processes In Quantum Thermodynamics: The Limits Of Irreversibility
本文构建广义几何热力学框架，研究有限时间量子过程中的熵产生与耗散极限，扩展 Landauer 原理并优化介观热机。
2024-10-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Irreversibility across a nonreciprocal ${\cal PT}$-symmetry-breaking phase transition
本文在含非互易耦合的守恒相场混合物中推导出熵产生率的一般表达式，并在Cahn-Hilliard二元系统中揭示其跨越PT对称破缺相变的标度行为，最终用全局极性序参量给出弱噪声下的闭式解析结果。
2023-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding probability and irreversibility in the Mori-Zwanzig projection operator formalism
从时间可逆的确定性微观动力学解释随机不可逆宏观动力学的出现是物理学哲学的核心问题之一。Mori-Zwanzig投影算子形式主义是现代非平衡统计力学最重要的方法之一，它允许从可逆微观动力学系统地推导不可逆输运方程，从而为理解这个问题提供了一个有用的框架。然而，在物理学哲学中对莫里-兹万齐格形式主义的讨论往往集中在简单的变体上，而不是在现代物理研究中使用的更复杂的变体上。在这项工作中，我将关闭这个差距，研究问题的概率和不可逆性使用的例子Grabert的时间依赖投影算子形式主义。这使得给一个更坚实的数学基础，各种概念的哲学文献，特别是华莱士的简单动力学猜想和罗伯逊的理论自治宏观动力学。此外，我将解释如何莫里-茨万齐格形式主义允许解决之间的紧张关系的认识论和本体论的方法概率在统计力学。最后，我认为，干预主义者和粗粒化者真正应该进行的辩论与为什么存在均衡的问题无关，而是为什么它具有实验中发现的定量形式。
2021-12-08 cond-mat.stat-mech physics.hist-ph
Macroscopic Irreversibility in Quantum Systems: Free Expansion in a Fermion Chain
Gakushuin University（学习院大学）
研究证明在量子系统中，自由膨胀过程导致宏观密度分布趋于均匀，揭示了量子力学中不可逆行为的出现，无需引入随机性。
2025-05-25 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Squeezing generation crossing a mean-field critical point: Work statistics, irreversibility and critical fingerprints
本研究探究平均场临界系统有限时间循环中热力学量的临界指纹，发现临界点在无限慢驱动下仍导致恒定不可逆功，推导出解析表达式并揭示负功概率与临界停留时间的反比关系及零温不可逆性特征。
2025-08-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Decomposing the local arrow of time in interacting systems
我们表明，当地的时间箭头，这是相当于在热力学系统中的熵产生的证据，可以分解。在一个具有多个自由度的系统中，有一个项是由单个变量的不可逆动力学引起的，然后是一系列由变量对、三胞胎和高阶组合之间的相关性引起的非负项。我们说明了这种分解的简单模型的嘈杂的逻辑计算，然后将其应用于分析的模式，在视网膜神经活动，因为它响应于复杂的动态视觉场景。我们发现，神经活动打破了细致平衡，即使视觉输入没有，这种不可逆性主要来自神经元对之间的相互作用。
2022-06-03 cond-mat.stat-mech q-bio.NC
Emergence of collective motion in a model of interacting Brownian particles
通过研究一个系统的布朗粒子，相互作用只通过一个本地的社会一样的力量（速度对齐），我们表明，自推进是不是一个必要的功能，只要欠阻尼粒子动力学可以保证发生的植绒过渡。此外，该系统从静止相接近热平衡，没有净流量的粒子，远离平衡的表现出集体运动，长程序和巨大的数字波动，功能通常与有序相的模型，其中考虑自推进。
2014-10-13 cond-mat.stat-mech
Physics of emergence beyond Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition for interacting topological quantum matter
本文试图为量子物质的相互作用拓扑态寻找不同的涌现量子相。我们的研究是基于量子场论的重整化群（RG）计算。RG流线的行为给出了量子物质的非相互作用和相互作用拓扑态的不同量子相的出现。我们证明了电子-电子相互作用可以使拓扑平凡相变为非平凡相，也可以使拓扑非平凡相变为拓扑平凡相。我们证明了突现物理学是超越量子Berezinskiii-Kosterlitz-无边界跃迁的。我们还提出了不动点的分析，并显示在存在和不存在相互作用的不动点的变化的行为。这一工作不仅从相互作用量子物质的拓扑态出发，而且为关联量子多体物理提供了一个新的视角。
2021-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Glassiness through the emergence of effective dynamical constraints in interacting systems
我描述了一类自旋模型与短程元格相互作用的静力平衡性质是微不足道的，但在低温下显示玻璃态动力学。这些模型具有双重描述的自由缺陷受到有效的动力学约束，因此是一个明确的实现玻璃态系统的约束动力学图片。
2001-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Emergence of Spatial Order in Highly Interacting Rydberg Gases
我们描述了出现强的空间相关性，类似于液体的行为和结晶效应，在低（一个和两个）维气体冷里德伯原子。外部电场的存在使原子永久极化，由于长程偶极-偶极相互作用，原子变得高度相关。我们描述了一种理论方法，特别适合于强耦合系统和数值获得两个粒子的分布函数和静态结构因子。这种高度相互作用的系统的实验实施进行了讨论，包括详细计算不同的里德伯态的相互作用强度。这些结果为与强相互作用的里德伯原子相关的多体效应提供了新的见解，包括观察新的高度有序相的可能性。
2017-12-28 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph physics.plasm-ph
Emergence of chaos in interacting communities
我们介绍了一个简单的动态模型，两个相互作用的社区，其元素受到随机离散时间更新，只有双线性相互作用。当内部耦合和相互耦合是合作的，两个社区达到渐近的平衡态。然而，当内部或相互耦合是反合作的，系统可能会保持在永久振荡，当耦合值属于一定的区间，出现两种可能的情况下，其特征在于由不稳定的非周期性轨迹和高灵敏度的耦合的小变化，或由混沌轨迹和分叉级联。有趣的是，我们发现，即使是一个单一社区的温和共识也可以消除混乱。模型与相互作用的股票市场的连接进行了讨论。
2014-10-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech math.DS
Emergence of correlations in the process of thermalization of interacting bosons
我们解决的问题的热化的相关性增加的相关性在一个孤立系的淬火动力学与有限数量的相互作用玻色子。具体来说，我们研究如何，在热化的过程中，占领数量之间的相关性随着时间的推移而增加，从而导致玻色-爱因斯坦分布的出现。我们表明，无论是分析和数值，饱和前的两点关联函数增加的时间平方。这种时间依赖性与波函数的主成分数的指数增长有关，这是最近在参考文献\cite{BIS18}中发现和解释的。我们还表明，在时间顺序的相关器（OTOC）增加代数的时间，但不是在许多出版物中预测的指数。我们的结果，可以在实验中证实的陷阱与相互作用的玻色子，也可能是相关的问题，黑洞混乱。
2018-06-01 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Emergence of Gaussianity in the thermodynamic limit of interacting fermions
相互作用的费米子系统可以产生基态，其相关性在热力学极限下变得有效地类似于自由费米子，正如巴克斯特对一类包含一维XYZ自旋- $\frac{1}{2}$链的可积模型所示。在这里，我们定量分析这种行为，通过建立系统的大小和相关长度之间的关系所需的费米高斯性出现。重要的是，我们证明了这种行为可以通过威克定理的适用性观察到，因此它是实验上可访问的。为了建立我们的结果可能的XYZ相关模型的实验实现的相关性，我们表明，紧急高斯是不敏感的弱变化范围内的相互作用，耦合不均匀性和局部随机电位。
2021-07-14 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Irreversibility, equilibrium and measurement in quantum mechanics
University of Oxford（牛津大学）；University College London（伦敦大学学院）
研究量子力学不完整问题，基于具有连续谱的量子系统，解释其与热力学第二定律不一致及测量问题，通过孤立系统的时间对称性破缺等实现平衡，测量过程符合投影假设，数学结构类似经典遍历理论。
2026-09-10 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Level 2.5 large deviations and uncertainty relations for self-interacting jump processes: tilting constructions and the emergence of time-scale separation
University of Nottingham（诺丁汉大学）；Centre for the Mathematics and Theoretical Physics of Quantum Non-Equilibrium Systems, University of Nottingham（诺丁汉大学量子非平衡系统数学与理论物理中心）
本文研究了自相互作用跳跃过程的大偏差原理，通过倾斜构造揭示微观动力学与记忆驱动演化的时间尺度分离，并推导了动能和热力学不确定性关系，扩展了经典马尔可夫界限至非马尔可夫系统。
2026-10-23 cond-mat.stat-mech math.PR
Loschmidt echo in many-spin systems: a quest for intrinsic decoherence and emergent irreversibility
如果在相互作用自旋的晶体中局部注入磁极化过剩，这种“激发”将作为自旋-自旋相互作用的结果而扩散。这种明显不可逆的过程被称为自旋扩散，它可以使系统回到“平衡”状态。即便如此，幺正量子动力学将确保非平衡初始条件的精确记忆。然后，如果在某个时刻，比如说$t/2$，一个实验方案逆转了多体动力学，它将驱动系统回到时间$t$的初始非平衡态。事实上，这种逆转总是受到小的实验缺陷和/或不受控制的内部或环境自由度的干扰。这限制了在时间$t$本地恢复的信号$M(t)$的量。$M(t)$的退化解释了这些扰动，这也可以被看作是退相干的来源。这个想法定义了洛施图回波（LE），它体现了在核磁共振中实现的各种时间反演过程。在这里，我们提出了一个邀请的研究LE以下的实验诱导的途径。有了这样一个目的，我们提供了一个历史和概念的概述，简要地回顾了选定的现象，LE动力学的基础，最终导致讨论的不可逆性作为一个新兴的现象。此外，我们通过自旋-自旋关联函数介绍了LE形式主义，我们提出了新的结果，可能会引发新的实验和理论思想。特别是，我们建议将最初本地化的激发转换成一个更复杂的初始状态，使动态准备LE。这导致了一个全球性的定义LE在多体波函数之间的原始重叠。我们的研究结果表明，随着准备状态的复杂性增加，它变得更加脆弱的小扰动。
2017-02-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Macroscopic Determinism in Interacting Systems Using Large Deviation Theory
我们考虑具有大量确定性相互作用成分的系统的准确定性行为，$n$。这项工作扩展了以前的文件的结果[J.统计。99：1225-1249（2000）]以包括相互作用系统上的向量值可观测量。这里使用的方法，但是，显着不同的是，一个级别-1大偏差原则（LDP）的联合观测，而不是一个级别-2 LDP的经验分布，是采用。如前所述，我们在（可能是向量值的）宏状态的集合上寻找映射$ψ_{t}$，使得当宏状态在时间0被给定为$a_0$时，在时间$t$的宏状态是$ψ_{t}(a_0)$，随着$n$趋于无穷大，概率接近1。我们表明，这样的地图存在，并来自一个广义的动态自由能函数，后者是无处不在定义良好，有限的，可微的。我们讨论了$ψ_{t}$的一些一般性质有关的不可逆性问题，并以一个简单的相互作用晶格为例，得到了一个精确的宏观解。
2021-04-27 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics within the Framework of Classical Mechanics
提出了热力学实体化的方法。一个保守的系统相互作用的元素，这是不平衡的，被用作一个模型。然后，这个系统被分解为被认为处于平衡状态的小的子系统。基于子系统的D'Alambert方程，得到了广义Liouville方程。确定了不可逆性的一个必要条件。这个条件就是子系统间的相互作用力与相对速度的关系。得到了潜在相互作用单元的子系统的运动方程。证明了由潜在相互作用元素组成的子系统的相互作用力的非潜在性。给出了不可逆动力学的发生机制。得到了通过子系统间相互作用力表示熵的公式。分析了经典力学与热力学之间的理论联系。
2005-01-15 cond-mat.stat-mech
Emergence of Lévy Walks in Systems of Interacting Individuals
最近的实验（G. Ariel等人，Nature Comm.6，8396（2015））揭示了群集细菌的有趣行为：它们从根本上改变了它们的集体运动，从简单的扩散变成了超扩散的Lévy步行动力学。我们引入了一个非线性非马尔可夫持续随机游动模型，解释了超扩散Lévy游动的出现。我们发现，个体之间的排列相互作用可以导致超扩散增长的均方位移和幂律分布的游程长度与无穷大的方差。主要的结果是，超扩散行为出现作为一个非线性的集体现象，而不是由于标准的假设幂律分布的运行距离从一开始。同时，我们发现，排斥/碰撞效应导致密度依赖指数回火的幂律分布。这定性地解释了实验观察到的从超扩散到扩散的转变，随着贻贝密度的增加（M。de Jager等人，程序R. Soc. B 281，20132605（2014））。
2016-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Emergence of Dynamical Coherence in a Driven One-dimensional Interacting Rotor Model
为了理解活性物质的动力学，我们研究了一个极简模型，其中一维晶格上的相互作用自旋由中心处具有固定旋转速度$(ω_{0})$的自推进自旋驱动。其他自旋通过遵循旋转动力学的Shore-Zwanzig模型执行旋转布朗运动。这个模型的简单性使我们能够研究几个相关的微观量。中心自旋上的连续“主动”扭矩通过具有均匀耦合参数J的最近邻相互作用传播。我们发现在J- $ω_{0}$平面中存在一个有界区域，在该区域系统表现出“活性物质样行为”。有趣的是，在大J和$ω_{0}$的限制下，我们观察到“滑动行为”。当远离中心自旋时，自旋的位置特异性平均旋转速度随着距离呈现出近似指数衰减，允许定义相关长度$(ξ)$，其随着自旋之间的耦合（J）的增加而快速增长。当系统进入相图的活跃区时，特定位置的平均速度呈现出从单指数到双指数的衰减模式，并伴随着相关长度的非单调行为。我们的结论是，一个宏观相干态可以出现在一个小浓度的活性分子的存在下。我们讨论我们的结果的实验相关性。
2021-07-09 cond-mat.stat-mech
A Model for Emergence of Multiple Anti-Microbial Resistance in a Petri Torus
本工作介绍了一种新的统计物理晶格模型的细菌与抗微生物药物的相互作用，可以重现定性特征的耐药性出现，其模型参数和输出可以测量与控制\textit{in vitro}实验。晶格是由伊辛感知器建模的代理居住。结果表明，与其他治疗方案相比，在人群中混合药物的优势。
2017-05-16 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Emergence and evolution of $k$-gap in spectra of liquid and supercritical states
对强相互作用系统的基本理解必然涉及集体模式，但在动态无序和强相互作用系统（如液体和超临界流体）中，它们的性质和演化通常不被理解。我们报告了广泛的分子动力学模拟的结果，并提供了直接的证据，液体开发的间隙在倒易空间中的固体横向光谱，没有传播模式之间的零和阈值。除了液态，这一结果也适用于物质的超临界状态。我们表明，新兴的差距增加与液体弛豫时间的倒数，并讨论了差距如何影响液体和超临界状态的属性。
2017-05-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic theory for quantum nanosystems
在这篇论文中，我们研究了有限量子系统中动力学过程的出现。我们首先推广了Redfield理论来描述与有限热容量环境弱相互作用的小量子系统的动力学。然后，我们详细研究了自旋-自旋M模型，一个由两能级系统与随机矩阵环境相互作用而成的模型。通过这样做，我们验证了我们的新理论，并找到了动力学过程发生的环境的临界尺寸。最后，我们研究了当有限紧束缚子系统的大小超过一个临界值时，与快环境相互作用的扩散输运过程的出现。
2004-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Free-fermion Page Curve: Canonical Typicality and Dynamical Emergence
我们提供了进一步的分析见解新建立的非相互作用（自由费米子）页曲线，专注于运动学和动力学方面。首先，我们揭示了随机自由费米子态的潜在典型性和非典型性。前者出现在一个小的子系统，是指数弱于著名的结果在相互作用的情况下。后者解释了为什么自由费米子佩奇曲线显着不同于相互作用的一个子系统是宏观大，即，与整个系统相比。其次，我们发现，自由费米子佩奇曲线出现在一些简单的紧束缚模型在长时间淬火动力学出乎意料的高精度。这有助于一个罕见的分析结果，量子热化在宏观尺度上，传统的范式，如广义吉布斯系综和准粒子图片是不适用的。
2022-10-12 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Emergence of many-body quantum chaos via spontaneous breaking of unitarity
多体量子混沌是相互作用量子多体系统中么正性的自发对称性破缺。它已被证明，多体水平的统计，探测的频谱形状因子（SFF）定义为$K(η,t)=\langle|{\rm Tr}\, \exp(-ηH + itH)|^2\rangle$，占主导地位的扩散型模式在场论分析。这封信的关键发现是，“酉”$η=0$情况不同于$η\to 0^{\pm}$极限，后者导致这些模式的有限质量，由于相互作用。这种质量抑制了SFF中的快速指数斜坡，这是在非相互作用的情况下泊松统计的快速出现的原因，并产生了多体水平的非平凡随机矩阵结构。SFF中的相互作用诱导质量与弱局域化理论中的退相速率和非时序子的李雅普诺夫指数有相似之处。
2022-04-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech hep-th
Emergence of canonical ensembles from pure quantum states
我们考虑一个系统弱相互作用的浴作为一个热力学设置，建立统计物理的量子基础。结果表明，即使复合系统初始处于任意非平衡纯量子态，一般弱相互作用的幺正动力学几乎总是驱动子系统进入通常意义上的正则系综.通过假设相互作用哈密顿量的矩阵元素具有随机相位，而它们的振幅不受限制，采取了关键的一步。
2010-04-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Emergence of two-phase behavior in markets through interaction and learning in agents with bounded rationality
现象涉及集体选择的许多代理人谁是相互作用的，并选择几个替代品之一，根据有限的信息提供给他们，经常显示切换两个不同的阶段，其特征在于双峰和单峰分布。例子包括金融市场、电影流行度和选举行为。在这里，我们提出了一个模型，这种双相行为，并认为它产生于在当地的邻里和适应和学习的基础上，对过去的选择的有效性信息的相互作用。
2005-05-03 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Classical statistical mechanics of a few-body interacting spin model
我们研究了在一个封闭的相互作用的经典自旋系统中的“单粒子能量分布”的玻尔兹曼定律的出现。它表明，对于大量的粒子玻尔兹曼定律可能发生，即使相互作用是非常强的。特别关注量子本征态平均形状和“局域态密度”的经典类似物，它们在量子混沌学中非常重要。然后将分析预测与数值数据进行比较。
1999-11-12 chao-dyn cond-mat.stat-mech nlin.CD
Emergence of Sound in a Tunable Fermi Fluid
本研究利用可调相互作用的稀薄原子费米流体，通过测量密度响应和动量空间断层扫描，首次测量林德哈德函数并观察声音的出现，验证了朗道费米液体理论，为扩展该理论至强关联和非线性条件奠定基础。
2024-07-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
