理想的な熱浴の近似を超えた非平衡統計物理学

非平衡統計物理学（NESP）の重要なモデルは、一般的に使用されているが、しばしば認識されていないほぼ平等近似によって制限されています。Fokker-PlanckおよびLangevin方程式、アインシュタインとランダム飛行拡散モデル、および生化学ネットワークのシュナケンバーグモデルは、変動が理想的な平衡浴に起因すると考えています。しかし、均衡とはほど遠い、この完全なバスの概念は保持されません。より原則的なアプローチは、特定のフォームを想定するのではなく、基礎となる動的モデルからの速度変動を導き出す必要があります。ここでは、基本原則として最大口径を使用して、NESPプロセスの修正を不完全ではあるがより現実的な環境で導き出します。これは、平衡から遠く離れたシステムにとって特に重要になる修正です。温度の単一平衡特性によってヒートバスを特徴付けるだけでなく、バスの速度とサイズも使用して、高速または大きな変動を処理する浴場を特徴付ける必要があります。

Important models of nonequilibrium statistical physics (NESP) are limited by a commonly used, but often unrecognized, near-equilibrium approximation. Fokker-Planck and Langevin equations, the Einstein and random-flight diffusion models, and the Schnakenberg model of biochemical networks suppose that fluctuations are due to an ideal equilibrium bath. But far from equilibrium, this perfect bath concept does not hold. A more principled approach should derive the rate fluctuations from an underlying dynamical model, rather than assuming a particular form. Here, using maximum caliber as the underlying principle, we derive corrections for NESP processes in an imperfect-but more realistic-environment, corrections which become particularly important for a system driven strongly away from equilibrium. Beyond characterizing a heat bath by the single equilibrium property of its temperature, the bath's speed and size must also be used to characterize the bath's ability to handle fast or large fluctuations.