论化学中的数据与维度——不可逆性、隐藏性与涌现守恒律

化学系统通过其包含的物质及其可能经历的反应，即其化学反应网络（CRN）来解释。尽管CRN对化学至关重要，但其结构仍难以从数据中推导。尽管存在关联物质、反应、守恒量和循环的结构定律，但对其可测量后果关注有限。其中之一是化学数据的维度：独立反应的数量或等价的独立物质的数量，对应于测量变量数减去约束数。在本文中，我们试图将实验观察到的维度特征与守恒律和底层CRN结构相关联。我们的方法扩展到任何马尔可夫模型以及统计物理中的许多非线性模型，并提供寻找精确解的新分析工具。特别地，我们研究被隐藏的物质和不可逆反应的影响。例如，不可逆反应可以具有成比例速率。由此产生的自由度减少可由共生成律捕获，该律将共生成关系与涌现的非整数守恒律和破环相关联。该定律解决了一个近期由机器发现的非整数守恒律候选者引起的难题，并刻画了某些类型的CRN行为。我们还获得一些定律，使我们能在某些物质无法被给定分析技术分辨或区分的情况下将数据类型与网络结构相关联，从而更有效地从实验数据缩小候选CRN范围。