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如何从粒子涨落中求得耗散偏微分方程的演化算子?

数学物理 2018-11-19 v3 统计力学 动力系统 math.MP

摘要

耗散过程在绝大多数科学领域中广泛存在,且常可抽象地写为 tz=K(z)δS(z)/δz\partial_t z = K(z) \delta S(z)/\delta z,即熵 SS 的梯度流。尽管已发展出多种技术来计算熵,但从底层粒子模型计算算子 KK 仍是一个长期存在的重大挑战。本文表明,只要粒子处于具有高斯涨落的局域平衡中,就可通过无限维涨落-耗散关系从粒子涨落数值计算出扩散算子 KK 的离散化。该方法的一个显著特征是 KK 可被完全预计算,从而能够对任意可容许初始数据进行宏观模拟,而无需任何进一步的粒子模拟。我们在一维空间中对零程过程检验了这一粗粒化方法,并获得与宏观密度演化的解析解极好的一致。该示例作为一种新多尺度范式的蓝图,其中完整的耗散演化方程——而不仅仅是参数——可从粒子数值计算得出。

关键词

引用

@article{arxiv.1805.05788,
  title  = {How to find the evolution operator of dissipative PDEs from particle fluctuations?},
  author = {Xiaoguai Li and Nicolas Dirr and Peter Embacher and Johannes Zimmer and Celia Reina},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1805.05788},
  year   = {2018}
}