随机长程相互作用系统的非平衡涨落

对于具有长程相互作用并在随机动力学下演化的多粒子系统，我们首次研究了由含时外力对系统做功的非平衡涨落。对于平衡初始条件，给定力随时间变化的协议及其对应的时间反演协议，其功的分布在用功的平均值和标准差表示时，表现出显著的标度性和对称性。依据 Crooks 涨落定理，每个粒子的功分布预测了系统的平衡自由能密度。对于大量粒子 $N$，该预测值与通过考虑单个粒子在由与其他粒子相互作用产生的自洽平均场中的 Langevin 动力学所计算出的值高度吻合。这种一致性凸显了原始多粒子动力学在大 $N$ 下的有效平均场性质。对于非平衡稳态 (NESSs) 的初始条件，我们研究了一种类似于耗散功的量的分布，该量满足 Clausius 不等式的非平衡推广，即适用于 NESSs 之间跃迁的 Hatano-Sasa 等式。除了说明该等式的有效性外，我们还展示了该分布具有指数拖尾，且左右两侧的衰减方式不同。