非平衡反应网络的状态空间重整化群理论:任意维度超立方晶格的精确解
统计力学
2022-05-27 v2 生物物理
摘要
非平衡反应网络(NRNs)是大多数生物功能的基础。尽管其动力学性质多样,NRNs具有持续概率流和即使在稳态下也连续能量耗散的显著特征。NRNs的动力学可在不同的粗粒化层次上描述。我们之前的工作表明,粗粒化层次上的表观能量耗散率对粗粒化尺度呈幂律依赖关系。标度指数由网络结构和稳态概率流的相关性决定。然而,目前仍不清楚(重整化后的)流相关性是否以及如何随粗粒化变化。遵循Kadanoff针对临界现象的真实空间重整化群(RG)方法,我们通过发展NRNs的状态空间重整化群(SSRG)理论来解决此问题,该理论导出了流相关函数的迭代RG方程。在正方形和超立方晶格中,我们精确求解了RG方程,发现了两类不动点解:一族非平凡不动点(其相关性呈幂律衰减)和一个平凡不动点(其相关性在最近邻之外消失)。幂律不动点稳定当且仅当幂指数小于晶格维度。因此,仅当细粒度网络中的相关性衰减慢于时,相关函数收敛到幂律不动点,否则收敛到平凡不动点。若细粒度网络中的流相关性包含具有不同指数的多个稳定解,则RG迭代动力学选择指数最小的不动点解。我们还讨论了流相关性的RG流与Kosterlitz-Thouless相变RG流之间可能的联系。
引用
@article{arxiv.2201.05746,
title = {State-space renormalization group theory of nonequilibrium reaction networks: Exact solutions for hypercubic lattices in arbitrary dimensions},
author = {Qiwei Yu and Yuhai Tu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.05746},
year = {2022}
}
备注
18 pages, 6 figures