具有单向跃迁系统的热力学不确定性关系

我们推导了具有单向跃迁系统的热力学不确定性关系（TUR）。该不确定性关系涉及热力学项与动力学项的混合，即来自双向跃迁的熵产生，以及单向跃迁的净通量。该推导不假设稳态，其结果同样适用于具有任意初始条件的瞬态过程。由于每个双向跃迁也可视为一对独立的单向跃迁，我们的方法具有内在的自由度。因此，对于任意给定系统，可导出一组有效的 TUR。然而，我们发现，选择在与系统动力学最匹配的观测时间上的表示将产生具有更紧涨落界的 TUR。更确切地说，我们表明，当两状态间跃迁相关的熵产生大于它们之间净通量之和时，应将双向表示替换为单向表示。因此，除了为先前无法获得此类关系的系统提供 TUR 外，本文提出的结果还提供了一种通过以物理动机将双向跃迁替换为单向跃迁对来改进 TUR 界的系统方法。我们的方法及其实现在具有随机重置的随机游走模型以及酶催化的 Michaelis-Menten 模型上得到了展示。