热力学权衡关系间的统一层级结构

近年来，热力学不等式的研究涌现大量发现：热力学不确定关系（TUR）与熵界（EB）基于非平衡电流给出熵产生（EP）的下界；经典速度极限（CSL）利用概率分布的几何性质表达熵产生的下界；功率-效率（PE）权衡规定了给定热效率水平下热机可达到的最大功率。本研究中，我们证明所有这些界限均包含在一个统一的层级结构中，其基础不等式由 TUR 的新推广（XTUR）给出，该推广纳入了最一般的类电流与态依赖可观测量。通过选取更特定的可观测量，TUR 与 EB 由 XTUR 推出，而 CSL 与 PE 权衡由 EB 推出。我们的推导涵盖朗之万系统与马尔可夫跳跃系统，首次给出了马尔可夫跳跃系统的 EB 证明以及更广义形式的 CSL。我们还给出了马尔可夫跳跃系统的 EB 与广义 CSL 的具体例子。