Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cond-mat > arXiv:2503.13150

帮助 | 高级搜索

凝聚态物理 > 统计力学

arXiv:2503.13150 (cond-mat)
[提交于 2025年3月17日 (v1) ,最后修订 2025年9月2日 (此版本, v2)]

标题: 随机过程中的精确结果,涉及分裂、死亡和扩散:空间关联、边缘熵产生和宏观电流

标题: Exact Results in Stochastic Processes with Division, Death, and Diffusion: Spatial Correlations, Marginal Entropy Production, and Macroscopic Currents

Authors:Samuel Cameron, Elsen Tjhung
摘要: 我们考虑一个通用的随机粒子模型类,其在某一时刻的状态由一组连续自由度(例如位置)描述,且由于出生-死亡过程,该集合的长度随时间随机变化。 使用主方程形式,我们写出相应(无限)概率分布集的动力学:这表现为带有与模型相关的源项和汇项的耦合福克-普朗克方程。 我们推导了该模型类熵产生率的一般表达式,该表达式基于路径不可逆性。 为了展示该框架的实际应用,我们分析了一个生物启发模型,该模型包含分裂、死亡和扩散,其中空间相关性通过分裂过程产生。 通过系统地消除多余自由度,我们得到边缘概率分布,从而能够精确计算关键统计特性,如平均密度和关联函数。 我们通过数值布朗动力学模拟验证了我们的分析结果,发现理论与模拟之间有很好的一致性。 因此,我们的方法为解决之前未解决的随机出生-死亡动力学问题提供了一个强大的工具。
摘要: We consider a generic class of stochastic particle-based models whose state at an instant in time is described by a set of continuous degrees of freedom (e.g. positions), and the length of this set changes stochastically in time due to birth-death processes. Using a master equation formalism, we write down the dynamics of the corresponding (infinite) set of probability distributions: this takes the form of coupled Fokker-Planck equations with model-dependent source and sink terms. We derive the general expression of entropy production rate for this class of models in terms of path irreversibility. To demonstrate the practical use of this framework, we analyze a biologically motivated model incorporating division, death, and diffusion, where spatial correlations arise through the division process. By systematically integrating out excess degrees of freedom, we obtain the marginal probability distribution, enabling exact calculations of key statistical properties such as average density and correlation functions. We validate our analytical results through numerical Brownian dynamics simulations, finding excellent agreement between theory and simulation. Our method thus provides a powerful tool for tackling previously unsolved problems in stochastic birth-death dynamics.
评论: 18页,8图
主题: 统计力学 (cond-mat.stat-mech) ; 软凝聚态物理 (cond-mat.soft); 生物物理 (physics.bio-ph)
引用方式: arXiv:2503.13150 [cond-mat.stat-mech]
  (或者 arXiv:2503.13150v2 [cond-mat.stat-mech] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.13150
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
相关 DOI: https://doi.org/10.1103/b9n6-mynw
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Samuel Cameron [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 3 月 17 日 13:20:53 UTC (1,708 KB)
[v2] 星期二, 2025 年 9 月 2 日 14:35:51 UTC (2,246 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
cond-mat.stat-mech
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-03
切换浏览方式为:
cond-mat
cond-mat.soft
physics
physics.bio-ph

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号