布朗马达的热力学涌现

人类创造的引擎和进化优化的分子马达展现出精巧设计，以获取化学能或热能来产生单向运动。这些马达的复杂性使得其随机涌现极不可能。然而，能够运动的分子似乎是创造第一个自复制体并启动达尔文进化所必需的，这就提出了一个物理机制问题，即各向同性环境中如何促成定向运动的涌现。本文展示了一种驱动机械系统中运动能力自发涌现的通用热力学机制。具有多个自由度的非平衡系统发展出有利于环境热涨落整流的对称性破缺。对应的速度及其涨落被计算出来。生命物质的同手性被解释为马达涌现导致的手性破缺。结果的普适性提供了Onsager关系向非线性区域的推广。