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...

第一部分前沿理论涵盖热机优化问题、涨落相关的热力学、反常热力学现象、信息视角下的热力学、(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...

从达尔文动力学涌现的随机动力学等式和稳态热力学

当前研究中明确讨论了两种类型的随机动力学等式:一种是基于费曼-卡茨公式的,另一种是爱因斯坦关系的推广。两者都可以直接进行实验测试。我们的证明表明,达尔文动力学在逻辑上代表了统计力学和热力学的简单而直接的起点,并且与主导物理科学的保守动力学互补且一致。当前的探索表明,在接近和远离平衡态时都存在一个统一的随...

汪劲:描述生物系统涌现行为的景观和流理论视角

除了非平衡动力学,也可以发展一般动力系统的非平衡态热力学来描述全局涌现的性质[5,6,75,82,91-94]。在有限涨落条件下,系统熵的演化可以分为两个部分:系统和环境的总熵,减去环境的熵。根据热力学第二定律,系统和环境的总体熵变化总是大于或等于0,而系统的熵并总不是增加的,另一方面,系统的自由能则是最小化...

心智的热力学:理解大脑层级结构的新框架

可以通过采用热力学方法将生物系统建模为物理系统来对其进行理解。在最广泛的抽象概念中,这些系统是显示自组织行为的热力学开放系统。耗散结构之间的集合-子集关系可以用跨时空尺度的层级结构来描述。但是,正如Hilgetag和Goulas的综述所展示的那样[26],这种分析的严谨性尚未应用于大脑。根据该文所述,神经科学尚未对“层...

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...

自催化动力系统的“自私性”——使用“自我”一词的本体论基础——体现在构成它们的循环因果关系中。它们是“偏差放大系统”(deviation-amplifyingsystems)[27],或者用热力学语言来说,它们是“自放大汇”(self-amplifyingsinks)。这种汇将内部产生的力(F??)反馈回去,放大自身的资源输入(势能),从而维持自身的存在...

热力学平衡态的含义

当然,持前两类定义的作者也会讨论平衡条件,不同的是这些作者并未将平衡条件与平衡态的定义联系在一起,而是将平衡条件当作分析系统平衡态热力学性质的一个衍生结果(www.e993.com)2024年11月19日。与前两类定义相比,第三类定义不涉及外部条件,不涉及时间尺度,但涉及了标记平衡态的物理参数,即标记热平衡的温度、标记力学平衡的压强以及标记相平衡和...

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。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

它还自然地给出了传统黑洞热力学的内禀和普适结构.简单地说,在Iyer-Wald形式化方法中,存在一个数学表达式联系起了黑洞的视界和无穷远处,在黑洞的视界表面,它给出的是黑洞的温度和熵的乘积;而在无穷远处,它给出的是黑洞的能量等守恒量.这样就直截了当地导出了黑洞热力学的Smarr关系和热力学第一定...

心智的热力学:理解大脑层级结构的新框架 | 追问观察

层级结构是所有生命系统的组织原则[25]。可以通过采用热力学方法将生物系统建模为物理系统来对其进行理解。在最广泛的抽象概念中,这些系统是显示自组织行为的热力学开放系统。耗散结构之间的集合-子集关系可以用跨时空尺度的层级结构来描述。但是,正如Hilgetag和Goulas的综述所展示的那样[26],这种分析的严谨性尚未应用...

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...