[论文解读] Fluctuations of entropy production in driven glasses

Mauro Sellitto|arXiv (Cornell University)|Sep 13, 1998

Theoretical and Computational Physics参考文献 5被引用 5

一句话总结

本研究通过蒙特卡罗模拟，研究了在非平衡条件下三维随机晶格气中熵产生波动的行为。结果表明，当定义有效熵产生时，Gallavotti-Cohen波动定理依然成立，为具有可逆动力学约束和不同化学势粒子库的玻璃态系统提供了非平衡统计力学的理论框架。

ABSTRACT

We study by Montecarlo simulation the non-equilibrium stationary behavior of a three-dimensional stochastic lattice gas with reversible kinetic constraints and in diffusive contact with two particle reservoirs at different chemical potential. When one of the boundaries is placed in the glassy phase, the statistics of entropy production fluctuations driven by the chemical potential gradient satisfy the Gallavotti-Cohen fluctuation theorem provided that an effective entropy production is introduced.

研究动机与目标

• 理解具有可逆动力学约束的驱动玻璃态系统中的非平衡稳态行为。
• 分析在化学势梯度下熵产生的波动行为。
• 检验Gallavotti-Cohen波动定理在表现出玻璃态动力学的系统中的有效性。
• 提出并证明在具有复杂约束的非平衡系统中使用有效熵产生的合理性。

提出的方法

• 采用蒙特卡罗模拟来建模具有可逆动力学约束的三维随机晶格气。
• 系统与两个化学势不同的粒子库耦合，从而产生稳态粒子流。
• 基于系统中粒子通量和化学势差计算熵产生。
• 引入有效熵产生以考虑玻璃相中非平衡行为的影响。
• 分析熵产生波动的统计特性，以检验Gallavotti-Cohen波动定理。
• 通过调节边界条件使系统进入玻璃相，从而研究无序态中的非平衡动力学。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有可逆动力学约束的驱动玻璃态系统中，Gallavotti-Cohen波动定理是否适用于熵产生波动？
• RQ2 在存在化学势梯度的非平衡稳态下，熵产生波动如何表现？
• RQ3 有效熵产生在恢复具有复杂动力学系统的波动定理中起到何种作用？
• RQ4 由于动力学约束，系统是否仍能通过有效熵产生使波动定理得以恢复？
• RQ5 在相同驱动条件下，熵产生统计特性在遍历相与玻璃相之间有何差异？

主要发现

• 在玻璃相中，当使用有效熵产生时，熵产生波动的统计特性满足Gallavotti-Cohen波动定理。
• 有效熵产生考虑了系统的非遍历性，使得尽管存在可逆动力学约束，波动定理依然成立。
• 系统表现出非平衡稳态，其粒子流由化学势梯度驱动。
• 在有效定义下，熵产生波动表现出不对称性，并符合Gallavotti-Cohen定理所预测的对称性。
• 结果证实，当适当重新定义热力学量时，波动定理在具有长弛豫时间与动力学约束的复杂非平衡系统中依然有效。
• 本研究为将波动定理推广至具有长时间弛豫和动力学约束的系统提供了理论框架。