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jarzynski恆等式, 是一個在統計力學中敘述平衡態和非平衡態之間自由能差異的等式, 它是以物理學家christopher, jarzynski的名字命名的, 他在1997年發現了此一恆等式, 在熱力學裡, 自由能在狀態a和狀態b之間的差異Δ, displaystyle, delta, 和作用於系統上的功w之間存在著一不等式, displaystyle, delta, 其等號只在準靜態過程中才成立, 即系統由a至b的速度要無限地慢, 相對於上述的熱力學描述, je則是不管過程多快都永遠成立, 其式子表示如下, . Jarzynski恆等式 JE 是一個在統計力學中敘述平衡態和非平衡態之間自由能差異的等式 它是以物理學家Christopher Jarzynski的名字命名的 他在1997年發現了此一恆等式 在熱力學裡 自由能在狀態A和狀態B之間的差異D F F B F A displaystyle Delta F F B F A 和作用於系統上的功W之間存在著一不等式 D F W displaystyle Delta F leq W 其等號只在準靜態過程中才成立 即系統由A至B的速度要無限地慢 相對於上述的熱力學描述 JE則是不管過程多快都永遠成立 其式子表示如下 exp D F k T exp W k T displaystyle exp Delta F kT overline exp W kT 這裡 k是波茲曼常數 T為平衡狀態A時的系統溫度 也是過程發生时外界的溫度 F A displaystyle F A 和F B displaystyle F B 分别是在条件A和B下的平衡态自由能 上式右边的横线表示对所有由条件A至条件B的可能過程之平均 我们假定了初始状态为平衡态 但是由于这些过程不一定是可逆过程 最终状态不一定是平衡态 事实上 exp W k T displaystyle exp W kT 起的作用就是把所有到达终点B时的微观状态重新加权来还原一个平衡态的分布 在任何無限慢的過程中 作用於系統上的功W都會是一樣的 所以平均變得無所謂 使Jarzynski恆等式會化為熱力學上的等式D F W displaystyle Delta F W 但一般而言 W還是因著不同的系統初始微觀態而會有不同 儘管其平均仍然能和D F displaystyle Delta F 有延森不等式的關係 即 D F W displaystyle Delta F leq overline W 與熱力學第二定律相一致 自從它被推導出來之後 Jarzynski恆等式已經在許多不同的領域內被證實 由生物分子的實驗到數值模擬 其他許多的推導也出現了 更增添了對其普遍性的信賴 參考文獻 编辑C Jarzynski Nonequilibrium equality for free energy differences Phys Rev Lett 78 2690 1997 C Jarzynski Equilibrium free energy differences from nonequilibrium measurements A master equation approach Phys Rev E 56 5018 1997 G E Crooks Nonequilibrium measurements of free energy differences for microscopically reversible Markovian systems J Stat Phys 90 1481 1998 G Hummer A Szabo Free energy reconstruction from nonequilibrium single molecule pulling experiments Proc Nat Acad Sci 98 3658 2001 J Liphardt et al Equilibrium information from nonequilibrium measurements in an experimental test of Jarzynski s equality Science 296 1832 2002 D J Evans A non equilibrium free energy theorem for deterministic systems Mol Phys 101 1551 2003 A B Adib Entropy and density of states from isoenergetic nonequilibrium processes Phys Rev E 71 056128 2005 F Douarche S Ciliberto A Petrosyan I Rabbiosi An experimental test of the Jarzynski equality in a mechanical experiment Europhys Lett 70 5 593 2005 see also cond mat 0502395 非平衡程過的統計計算的早期結果 請見 G N Bochkov and Yu E Kuzovlev Zh Eksp Teor Fiz 72 238 1977 op cit 76 1071 1979 G N Bochkov and Yu E Kuzovlev Physica 106A 443 1981 op cit 106A 480 1981 另見 编辑擾動定理 提供一個量化於許多非平衡系統內平均熵生成的擾動的公式 Jarzynski equality on arxiv org 页面存档备份 存于互联网档案馆 Crooks漲落定理 取自 https zh wikipedia org w index php title Jarzynski恆等式 amp oldid 64156678, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,