从信息论重建的热力学：基于信息-体积约束和路径空间KL散度的公理化框架
化学物理
2026-01-21 v2
摘要
我们发展了一种完全基于两个原始组件的热力学公理化重建：一个是对系统哪些方面被观测的描述，另一个是编码底层描述惯例的参考测度。这些要素为每个观测单元定义了一个“信息体积”。通过将此体积的对数作为额外约束纳入最小相对熵推理方案，温度、化学势和压力作为单一信息论泛函的共轭变量出现。这导致了一个勒让德型结构和一个类似第一定律的关系，其中压力对应于信息体积而非几何体积。对于非平衡动力学，熵产生通过正向和时间反演随机演化之间的相对熵不对称性来表征。然后，利用观测熵进行分解，将总耗散分离为系统和环境的贡献。热被定义为耗散中未被系统熵变解释的部分，从而产生一个不依赖于局部细致平衡或特定热浴模型的表示。我们进一步证明，联合观测耗散与部分观测耗散之差等于条件相对熵的平均值，这为隐藏耗散和信息流项作为投影诱导的间隙提供了统一的解释。
引用
@article{arxiv.2512.24655,
title = {Thermodynamics Reconstructed from Information Theory:An Axiomatic Framework via Information-Volume Constraints and Path-Space KL Divergence},
author = {Tatsuaki Tsuruyama},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.24655},
year = {2026}
}