生存竞争与自组织银粒子链的最大熵生产原理
统计力学
2026-05-28 v1 适应与自组织系统
摘要
最大熵生产（MEP）原理是一条假定的物理定律，规定复杂系统（远离平衡）演化为有序的耗散结构（DS），以尽可能多的方式每秒产生熵。一个重要问题是，资源的自然竞争是否限制了DS实现最大熵生产率（EPR）的能力。我们通过对银粒子悬浮液在电场下的高精度电气测量来研究DS之间的竞争。为建立竞争对MEP原理影响的证据，对两个Ag悬浮样品进行平行连接的精确电气测量。结果表明：(1) 两个样品之间存在竞争，阻止它们两者实现其对全局熵生产率的最大可能贡献；(2) 由于这种竞争，我们发现只有一个样品能够自组织，而另一个则恶化并趋近于零EPR；(3) 全局EPR，即样品及能源供应电路产生的熵，也由于子系统之间的竞争而低于其可能的最大值。基于这些观察，我们提出竞争效应是必须纳入MEP形式化中作为约束的关键因素。该原理类似于现实世界的现象，反映了自然系统中物种和个体生物体之间对资源的竞争。我们也探讨了MEP的全球意义，提出它作为推动文明沿卡尔达赫夫尺度攀升的假设性驱动机制。
引用
@article{arxiv.2605.27457,
title = {Competition for Survival and the Maximum Entropy Production Principle in Self-Organized Silver Particle Chains},
author = {Albert Han and Jiri Kataman-Kustwan and Alexey Bezryadin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.27457},
year = {2026}
}
备注
15 pages; 14 figures