非平衡热弛豫中的加速现象：姆潘巴效应及相关效应

我们对物理系统行为的大部分直觉是由在热平衡或近热平衡状态下的观察所塑造的。然而，即使是热淬火也可能导致系统进入远离热平衡的状态，此时可能发生违反直觉的反常效应。反常热弛豫的一个典型例子是姆潘巴效应，即初始温度较高的系统比初始温度较低的同种系统更快地冷却到冷环境的温度。尽管亚里士多德在 2000 多年前就报道了水的这一现象，但最近在多种系统中观察到的类似弛豫加速现象激发了对一般性解释的探索。我们回顾了反常弛豫效应，这些效应都共享弛豫时间对初始状态与最终状态或相变之间“距离”的非单调依赖性。最终状态可以是平衡态或非平衡稳态。我们首先回顾水的实验，并对与姆潘巴效应相关的反常弛豫现象进行分类。然后，我们提供姆潘巴效应的现代定义，重点关注随机热力学、动力学理论、马尔可夫动力学和相变的理论框架。我们讨论了这些理论进展之后的近期实验和数值发展。这些发展为预测和观察新现象（如逆姆潘巴效应）铺平了道路。本综述自成体系，介绍了经典和量子单体和多体系统中的反常弛豫现象。我们还讨论了姆潘巴效应的更广泛相关性，包括其与相变的关系及其实验意义。最后，我们展望了将反常加速现象与设计最优加热/冷却协议、热机和高效采样器的思想联系起来的视角。