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作为辛-接触约化与相对信息熵的非平衡热力学

数学物理 2023-10-27 v5 math.MP 辛几何 经典物理

摘要

统计相空间(SPS),即 NN 体粒子系统的 Γ=TR3N\Gamma = T^*\mathbb R^{3N},以及动力学理论相空间(KTPS),即其上的概率空间 P(Γ)\mathcal P(\Gamma) 的余切丛 TP(Γ)T^*\mathcal P(\Gamma),都带有典范辛结构。从这一第一性原理出发,我们分两步给出非平衡热力学相空间(TPS)作为接触流形的典范推导。首先,将 SPS 中观测量之集体观测视为定义在 KTPS 上的矩映射,我们应用 Marsden-Weinstein 约化,得到介于 KTPS 与 TPS 之间的介观相空间,作为一个(无限维)辛纤维化。随后我们证明约化相对信息熵定义了一个生成函数,该函数提供了将热力学平衡构造为 Legendrian 子流形的协变构造。此 Legendrian 子流形未必是图状的。我们将 Maxwell 的\emph{等面积律}构造解释为寻找一个连续、未必可微的热力学势的过程,并通过将该过程等同于辛-接触几何与动力系统 Aubry-Mather 理论中寻找图选择子的过程,来解释相关的相变。

关键词

引用

@article{arxiv.2209.10660,
  title  = {Nonequilibrium thermodynamics as a symplecto-contact reduction and relative information entropy},
  author = {Jin-wook Lim and Yong Geun Oh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.10660},
  year   = {2023}
}

备注

v4) 53 pages, presentation and English much improved, new references added, v5) 59 pages, the accepted version in Reports on Math. Physics