随机热力学中耦合与隐藏的自由度

本论文在随机热力学理论框架内研究了一个联合系统不同自由度之间的相互作用。首先，对随机过程、信息论和随机热力学理论进行了全面介绍，并重点阐述了关键结果。第二部分考虑具有相互作用自由度的系统。这允许研究碰撞浴的热化性质，即处于平衡态的粒子通过碰撞与局域系统相互作用。研究表明，系统与浴之间的相互作用必须是可逆的，以确保系统的热化。此外，阐述了信息在热力学中的作用，并在相互作用系统的背景下进行了解释。利用因果条件的概念，开发了一个框架以寻找能够捕捉耦合子系统相互影响的熵产生。该框架被应用于信息热力学中通常分开研究的多种设置。第三部分涵盖重要系统变量被观测隐藏的情况。通过提出一个微游动模型并表明其运动可由主动布朗运动近似来引出该问题。然而，此过程极大地低估了其能量耗散。研究表明，这是游泳机制为隐藏变量的结果。随后，讨论了不同的有效描述方法，并将其应用于一个简单模型系统，借此研究了隐藏慢自由度对涨落定理的影响。最后，研究了一种设置，其中仅通过系统动力学的部分观测，将底层隐马尔可夫过程拟合到可观测数据，即可给出隐藏熵产生的界。