非平衡系统的广义玻尔兹曼分布

玻尔兹曼分布预测了处于热力学平衡的系统作为其组成部分函数的集体行为。然而，自然界中的大多数系统并非处于平衡态，目前尚不存在关于其行为的统一理论。在此，我证明玻尔兹曼分布是支配所有随机系统（即使远离平衡）的一个广义分布的特例。该广义玻尔兹曼分布被解释为电子学中电压方程的类比，其中电阻、电池、节点电压和路径电流分别对应于平衡速率常数、驱动速率常数、概率和概率流。该广义分布概括了弱驱动系统的已知性质，并为强驱动系统提供了新的闭式解。这些解为系统性能的基本极限提供了洞见，实验数据表明生命系统可以在这些极限下运行。非平衡系统与电子电路之间的这种形式映射，可能为简化、理解并最终控制复杂非平衡系统的行为提供一个统一框架。