基于Keldysh形式化方法的活体系统非马尔可夫熵动力学
统计力学
2026-04-20 v2 生物物理
摘要
活体系统是与环境持续交换能量、物质和信息的非平衡开放系统，导致具有记忆性和主动涨落的随机动力学。本研究基于Keldysh函数形式化方法和随机热力学，发展了活体系统熵动力学的非马尔可夫理论框架。该方法自然包含彩色环境噪声、记忆相关耗散以及多体相互作用，产生广义Langevin动力学和非马尔可夫主方程。我们在该框架下推导了熵产生率的精确频率域表达式，表明涨落-耗散关系的违反提供了主动生物涨落的直接热力学特征。我们进一步演示，环境记忆会增强低频涨落和熵产生，导致动力学不稳定性附近的临界减缓。这些结果为活体系统的熵“水槽”图景提供了微观物理基础，并将熵演化与活体系统的发育、衰老和死亡联系起来。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.12184,
title = {Non-Markovian Entropy Dynamics in Living Systems from the Keldysh Formalism},
author = {Feiyi Liu and Min Guo and Hongwei Tan and Yang Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.12184},
year = {2026}
}