凝聚态物理 > 统计力学
[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
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。
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