从热力学、生命到人工智能的统计物理之路:非平衡统计物理读书会...

(信息)几何视角下的热力学、热化问题等主题;第二部分生命和热力学涵盖生命系统的景观和流理论、活性物质与自组织现象、生命的非平衡性质、统计物理与种群动力学等主题;第三部分统计物理与机器学习交叉涵盖用机器学习处理统计物理问题、用统计物理处理机器学习问题等主题。

从达尔文动力学涌现的随机动力学等式和稳态热力学

摘要达尔文和华莱士最初构想的进化动力学,在本文中称为达尔文动力学,已被发现普遍适用于生物学。统计力学和热力学在物理学中取得了巨大成功,但在缺乏一致的动力学理解方面一直处于尴尬境地。在这里,我们从形式的角度探讨了热力学与达尔文动力学之间的联系以及一些相关主题。我们首先表明,达尔文动力学中的随机性意味着温度...

心智的热力学:理解大脑层级结构的新框架

最新发表在TrendinCognitiveScience上的一篇综述性论文,提出了“心智的热力学”这一概念,旨在通过热力学的视角探讨大脑状态的多层级变化,并深入分析在非平衡状态下大脑是如何在其结构和功能上进行调配,以高效应对复杂的认知任务。研究着眼于如何利用熵的概念及其衍生指标——例如“时间之箭”——来定量分析信息流的...

从热力学第二定律到第四定律:关于物理、生命、信息、认知的大统一...

发表于TheRoyalSocienty的综述文章介绍了一种扩展的物理学观点:通过加入热力学第四定律或最大熵产生定律(lawofmaximumentropyproduction,LMEP),加上第一定律时间平移对称性及自催化系统的关系本体的自指循环性,为统一物理、生命、信息和认知(心智)的大统一理论奠定了基础。这消解了“两条河流”的错误见...

热力学平衡态的含义

热力学平衡态是热力学和统计物理中的基础概念。现存文献中对热力学平衡态的定义方式不尽一致。本文旨在对现存的各种定义进行分类和梳理,分析它们之间的异同、适用范围,并建议提出了一种适用于描写热力学系统观演化过程的平衡态定义。关键词热力学平衡态;定义;分类;宏观演化...

热力学与量子力学在21世纪重新相遇

其中ΔF是末态与初态的自由能之差,R'为反向做功概率(www.e993.com)2024年11月19日。这个关系中做功会发生涨落,因为功是与路径有关的过程量,所以如果我们对所有可能的做功路径取平均,就得到著名的Jarzynski等式[2]:乍一看,Jarzynski等式与经典热力学中自由能与做功最小值的关系有相似之处,然而经典热力学的自由能需要在近平衡状态讨论,以确保整...

【科学通报】黑洞热力学: 起源、拓展及其理论结构

我们近期的研究成果[13]解决了这个长期存在且十分重要的问题.要去解释拓展黑洞热力学背后的理论结构,当然需要强大的技术手段.我们知道,传统的黑洞热力学中已经积累了相当多的工具和方法.在20世纪90年代,由沃尔德(WaldR)等人提出和发展了一套使用协变相空间来研究引力系统的方法,最主要的理论框架体现在伊耶...

心智的热力学:理解大脑层级结构的新框架 | 追问观察

热力学,一个普适的物理理论框架,它的目标是从宏观角度研究物质热现象中物态转变和能量转换规律,可帮助我们衡量和了解系统内部的层级结构。它不仅适用于从微观粒子到宇宙尺度的系统,而且其定律和概念在多个科学领域内被证明具有普遍适用性。爱因斯坦曾经高度评价热力学,称其为“唯一一个永远不会被推翻的具有普适性内容的...

电化学氢-水转化系统中电解水和氢燃料电池催化剂的设计丨...

式中,η是过电压,即界面上的实际电压与平衡电压之差;j0是交流电流密度,单位为A·cm–2;α是电荷转移的系数;n是在电化学反应中转移的电子数;F≈96485C·mol–1,是法拉第常量;R是摩尔气体常量(0.082J·K–1·mol–1);T是热力学温度(K)。Butler-Volmer方程表明,电化学反应产生的电流随过电压和交换电流密...

长文综述:大脑中的熵、自由能、对称性和动力学|新春特辑

流形上流的结构完全由N中k的对称性破缺决定。在神经科学背景中,如大规模脑网络模型,这种对称性破缺由大脑区域间连接的差异或个别区域的局部特性造成的。从传统协同学框架中我们得知,不存在导致序参量从N维降到M维缩减的相关巨大降维因素。相反,对称性必须定义在一个由张成的子空间,然后如传统协同学框架中那样,由...