Reversible to Irreversible Transitions in Pattern-Forming Systems with Cyclic Interactions
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究揭示了在具有竞争短程吸引和长程排斥的粒子系统中，通过调节吸引力强度可实现从可逆到不可逆态的转变，并发现临界点和重新进入行为。
2026-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On reversible, endoreversible, and irreversible heat device cycles versus Carnot cycle: A pedagogical approach to account for losses
本文通过引入两个无需熵变的损耗因子，教学性地分析可逆与不可逆循环相对卡诺循环的偏差，定位内外不可逆性，为实际设备优化提供基础。
2024-02-08 cond-mat.stat-mech
Universality Class of the Reversible-Irreversible Transition in Sheared Suspensions
悬浮在粘性流体中的非布朗粒子在很低的雷诺数下受到振荡剪切时，随着应变幅值或体积分数的增加，它们表现出显著的动态相变，将可逆行为与不可逆行为分离开来。我们提出了一个简单的模型，这种现象的基础上，我们认为，这种转变在于保守的DP模型的普遍性类，或等价地，甘露模型。这导致大量的实验观测的标度行为的预测。因此，振荡剪切下的非布朗悬浮液可能构成第一个实验实现的非活性相变，这是不是在常规的定向渗流的普适类。
2009-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Irreversible and reversible modes of operation of deterministic ratchets
本文讨论了一个简单摆动棘轮机构能量效率的优化问题。我们集中在一个低温的情况下，粒子的运动在棘轮势是确定的。我们表明，棘轮工作的能量效率是有界的棘轮势的形式取决于从上面的值。具有强非对称势的棘轮可以在不接近可逆性的情况下获得理想的单位效率。另一方面，我们表明，对于任何形式的棘轮势的外力的一组时间协议存在下的操作是可逆的，也实现了理想值的效率。棘轮的操作模式仍然是准静态的，但不是绝热的。即使在高温下也能保持高效率。
2000-09-29 cond-mat.stat-mech
Extended Detailed Balance for Systems with Irreversible Reactions
细致平衡原理指出，在平衡中，每一个基本过程都被它的逆过程所平衡。对于许多实际的物理化学复杂系统（如均相燃烧、多相催化氧化、大多数酶反应等），详细的机理包括可逆和不可逆反应。在这种情况下，不能直接应用细致平衡原则。我们将不可逆反应表示为可逆步骤的极限，并获得了具有一些不可逆基元过程的复杂机制的细致平衡原理。我们证明了这些机构的细致平衡的两个结果：结构条件和代数条件，它们共同形成了细致平衡的扩展形式。代数条件是可逆部分的细致平衡原则。结构条件为：不可逆反应的化学计量矢量的凸包与可逆反应的化学计量矢量的线性跨度具有空交点。物理上，这意味着不可逆反应不能包括在定向途径中。扩展形式的细致平衡系统在某些平衡浓度（或活度）趋于零时也是可逆细致平衡系统的极限。令人惊讶的是，极限反应机制的结构关键取决于这种趋向于零的相对速度。
2011-08-09 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Time-Reversible Thermodynamic Irreversibility : One-Dimensional Heat-Conducting Oscillators and Two-Dimensional Newtonian Shockwaves
我们分析了两种不可逆模拟类型的时间可逆力学。第一种是暴露于具有坐标$q$、动量$p$和恒温器控制变量$ζ$的三维相空间中的温度梯度的耗散一维导热振荡器。第二种类型模拟了保守的二维$N$ -具有$4N$相变量$\{q,p\}$的经历冲击压缩的体液。尽管三个振子方程和所有的$4N$ manybody运动方程的时间可逆性，这两种类型的模拟是不可逆的，遵守热力学第二定律。但原因不同。不可逆振子寻找一个有吸引力的耗散极限环。同样不可逆的，但完全保守的，牛顿冲击波最终产生一个可逆的近平衡的稀疏风扇对。这两种类型的问题说明有趣的功能的李雅普诺夫不稳定性。
2022-10-12 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Universal features of the order-parameter fluctuations : reversible and irreversible aggregation
本文讨论了任何系统中序参量涨落的普适标度律，其中二阶临界行为是可以确定的。当与有限尺寸标度分析相结合时，这些标度律可以严格地导出平衡系统。建立了涨落的标度律与序参量、临界性之间的关系，并找到了标度函数与临界指数之间的联系，给出了非平衡聚集模型如Smoluchowski动力学方程、平衡Ising模型和渗流模型的例子。
2000-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-ph
Irreversible local Markov chains with rapid convergence towards equilibrium
我们研究了连续的一维硬球模型，并提出了不可逆的局部马尔可夫链，混合在更快的时间尺度上比可逆的热浴或大都市算法。混合时间尺度似乎属于两个不同的普遍性类，都比可逆的本地马尔可夫链。事件链算法，这些马尔可夫链之一的无穷小极限，属于类呈现最快的衰减。对于硬球模型的格气极限，可逆局部马尔可夫链对应于具有周期边界条件的对称简单排斥过程（SEP）。不可逆马尔可夫链的两个普适类是通过完全不对称简单排除过程（TASEP）和我们提出的一个更快的变体（提升TASEP）来实现的。提升马尔可夫链和最近推出的因式分解的大都会接受规则，这里讨论的不可逆马尔可夫链一般对相互作用和更高的维度。
2018-01-15 cond-mat.stat-mech
Reversible thermoelectric nanomaterials
热电材料中的不可逆效应限制了它们在发电和制冷应用中的效率和经济性。虽然电子输运是不可逆的散装材料，在这里，我们得到的条件下，可逆的扩散电子输运可以实现在纳米结构的热电材料通过相同的物理机制，利用量子光学热机。我们的研究结果可以提供一个非常高的效率最近报道的纳米结构的热电材料，如量子点超晶格的物理解释。
2004-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Reversible to Irreversible Transitions for Cyclically Driven Disks on Periodic Obstacle Arrays
本研究探讨循环驱动下圆盘在障碍阵列中的可逆-不可逆转变，发现临界密度依赖驱动角度，且达到可逆状态的周期数呈幂律增长。
2022-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reversible diffusion-influenced reactions of an isolated pair on two dimensional surfaces
我们研究了二维孤立对的可逆扩散影响反应。为此，我们采用卷积关系，允许导出的可逆反应的生存概率直接在不可逆反应的生存概率。此外，我们利用平均反应时间近似写的不可逆的生存概率在限制空间作为一个单一的指数。这样，我们得到了三种不同的二维扩散空间的可逆生存概率在时域中的精确和近似表达式：无限和限制平面以及球面。我们得到的结果应证明在细胞生物学中的膜结合可逆扩散影响的反应的背景下是有用的。
2013-07-20 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph q-bio.QM
Thermodynamics and Geometry of Reversible and Irreversible Markov Processes
具有微观可逆性的主方程（$q_{ij}\neq 0$ iff $q_{ji}\neq 0$）有一个由两个态函数$S$（熵）和$F$（自由能）表示的{ \em热力学超结构}：最近发现，熵产生率$e_p=-dF/dt+Q_{hk}$与$-dF/dt=f_d, Q_{hk} \ge 0$都有关系。自由能耗散$f_d\ge 0$反映了自发自组织中的不可逆性;持家热$Q_{hk}\ge 0$反映了开放系统中偏离平衡态的时间对称性破缺。在黎曼几何空间中，当$Q_{hk}=0$，主方程是测地线流;在这里，我们证明了$e_p$分解是正交的：$e_p$，$f_d$，$Q_{hk}$形成一个勾股三元组。梯度流意味着{ \em最大耗散原理}在Onsager状态之外。$Q_{hk}$的存在使得梯度流不再普遍成立。随机物理热力学需要一个新的几何视角。
2011-08-31 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
On the Kemeny time for continuous-time reversible and irreversible Markov processes with applications to stochastic resetting and to conditioning towards forever-survival
该研究针对连续时间遍历马尔可夫过程，给出Kemeny时间的实空间与谱域两种定义，通过一维跳跃/扩散示例计算不同系统尺寸下的Kemeny时间，分析可逆与不可逆过程的差异，并重点研究随机重置及永久存活条件下马尔可夫过程Kemeny时间的特殊性质。
2023-05-17 cond-mat.stat-mech math.PR
Perspective on Reversible to Irreversible Transitions in Periodic Driven Many Body Systems and Future Directions For Classical and Quantum Systems
本文综述周期性驱动多体系统中的可逆到不可逆转变，探讨其普适框架及在经典与量子系统中的未来研究方向。
2022-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Constraints on Onsager coefficients from quasi-static and reversible operations
在线性不可逆框架内讨论了两个热源之间的通用循环热机的性能。Onsager互惠关系的准静态和可逆操作之间的等价性的后果，紧耦合条件下。当后一条件放松时，可以在有限的持续时间内实现可逆循环。当准静态循环不可逆或可逆循环不准静态时，必须违反昂萨格互易性。
2020-09-17 cond-mat.stat-mech
Small and simple systems that favor the arrow of time
本研究通过1D环中N个Ising自旋与Einstein振子热浴耦合的模拟和理论，检验了热力学不可逆性是否需要大型复杂系统，发现即使N=2的小系统在微观动力学本质不可逆时也能表现出热平衡行为。
2023-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Information Landscape and Flux, Mutual Information Rate Decomposition and Entropy Production
我们探索信息系统的动态。我们表明，信息动力学的驱动力是由信息景观和信息流决定的平衡时间可逆和非平衡时间不可逆行为的系统。我们进一步证明了两个子系统之间的互信息率可以分别分解为时间可逆和时间不可逆部分，类似于动力学的信息交换-通量分解。最后，我们揭示了非平衡热力学的熵产生率和互信息率的时间不可逆部分之间的密切关系。我们证明了上述功能的二元马尔可夫链的动力学。
2017-07-04 cond-mat.stat-mech physics.data-an
Derivation of the particle dynamics from kinetic equations
我们考虑Bogolyubov发现的Boltzmann-Enskog方程的微观解。时间不可逆动力学方程具有时间可逆微观解的事实相当令人惊讶。我们分析了这个悖论，并表明，Boltzmann-Enskog方程的可逆性或不可逆性取决于所考虑的一类解决方案。如果所考虑的解具有δ函数和的形式，则方程是可逆的。如果所考虑的解属于连续可微函数类，则方程是不可逆的。同时，我们构造了所谓的近似微观解。这些解是连续可微的，并且在有界时间区间上是可逆的。这种分析提出了一种方法来协调时间不可逆的动力学方程与时间可逆的粒子动力学。通常人们试图从质点动力学推导出动力学方程。相反，我们假设Boltzmann-Enskog方程或另一个动力学方程，并将其微观解视为粒子动力学。因此，我们建议，从动力学方程中，推导出一种微观动力学方程，而不是从微观动力学方程中推导出动力学方程。
2012-04-24 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Morphology of frozen labyrinths from irreversible threshold dynamics
Princeton University（普林斯顿大学）
该研究探究不可逆多数阈值动力学的行为，发现其会冻结平衡非一致迷宫，确定粗域布局的确定性机制，揭示冻结壁的挫败特征，丰富了阈值动力学的形态调控认知。
2026-08-07 cond-mat.stat-mech
Accuracy of energy measurement and reversible operation of a microcanonical Szilard engine
在最近的论文[Vaikuntanathan和Jarzynski，Phys. Rev. E { \bf 83}，061120（2011），arXiv：1105.1744]中，引入了一种模型，由此可以通过测量被热浴热化的粒子的能量并根据测量结果以适当的方式操纵粒子的电势来从热浴中提取功。如果提取的工作是$W_1$和工作$W_{\text{er}}$需要消散，以消除测量的信息，根据朗道的原则，它表明，$W_1\leq W_{\text{er}}$根据热力学第二定律。在这里，我们在两个方向上扩展这项工作：首先，我们讨论如何准确地测量能量。通过提高准确性，可以提取更多的工作，但同时获得更多必须删除的信息。我们讨论了什么是适当的方式来优化两者之间的平衡，并找到最佳的解决方案。第二，只要$W_1$严格小于$W_{\text{er}}$，就意味着已经执行了不可逆步骤。我们确定了不可逆的步骤，并提出了一个协议，将实现相同的过渡在一个可逆的方式，增加$W_1$，使$W_1 = W_{\text{er}}$。
2013-10-25 cond-mat.stat-mech
Dissipationless Information Erasure and Landauer's Principle
人们普遍认为，信息擦除需要散热。在这里，我们分析不对称的存储器状态，以表明这种能量成本可以被洗牌周围的任何步骤在一个写擦除周期，并不需要伴随着逻辑上不可逆的步骤在计算中。我们讨论了逻辑上不可逆和可逆操作之间的对称性，以及麦克斯韦恶魔悖论的解决方案的影响。
2006-02-07 cond-mat.stat-mech
Statistics of reversible transitions in two-state trajectories in force-ramp spectroscopy
一种可能的方法来提取信息的可逆解离的分子粘附键从力斜坡实验中观察到的力波动进行了讨论。对于小的加载速率，系统经历了有限数量的可观察到的所谓的力与延伸（FE）曲线的解结合和再结合的过渡。这些瞬态波动的统计数据可以用来估计参数的再结合率。这在实验上重要的情况下是相关的，在这种情况下，例如由于软连接体的存在，阻碍了对反向FE曲线的直接观察。我推广的两状态模型的动力学的随机理论的情况下，随时间变化的动力学速率和计算相关的分布的特征力。虽然对于不可逆系统有一个内在的关系之间的断裂力分布和人口的自由能井的束缚态，情况稍微复杂，如果可逆系统被认为是。对于一个两态模型，一个“固定”的破裂力分布，是成比例的人口可以被定义，并允许一致地讨论数量平均的瞬态波动。虽然不可逆系统的最佳分析在软弹簧限制的小牵引装置刚度和大的加载速率，在这里，我认为使用的牵引装置的刚度作为控制参数，除了加载速率。
2014-04-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Generalisation of the Eyring-Kramers transition rate formula to irreversible diffusion processes
在小噪声区，可逆扩散过程的亚稳态之间的平均跃迁时间在对数尺度上由阿克里先乌斯定律描述。Eyring-Kramers公式经典地为这个大偏差估计提供了一个次指数前因子。对于不可逆扩散过程，由Freidlin-Wentzell理论给出了Ardius定律的等价形式。在本文中，我们计算相关的前因子，从而推广的Eyring-Kramers公式不可逆扩散过程。在我们的公式中，潜在的作用是发挥Freidlin-Wentzell的准势，并强调了一个修正依赖于系统的非吉布斯沿瞬子。我们的分析依赖于WKB分析的准稳态分布的过程中的亚稳区域，并在附近的鞍点的准势的过程中的概率研究。
2015-07-08 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Decomposing force fields as flows on graphs reconstructed from stochastic trajectories
本文提出将平稳 Langevin 过程近似为图上 Markov 过程，并利用 Helmholtz-Hodge 分解区分随机轨迹中的不可逆环流与可逆梯度流，成功应用于红细胞和心跳动力学分析。
2024-11-20 cond-mat.stat-mech math.DS physics.data-an
