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論文資訊
- 類型：工作論文
- 編號：工作論文 #42
- 日期：2026-03-18
摘要
在環境通量的維持下，生物系統是熱力學過程，其運作遠離平衡，沒有詳細的平衡動力學。然而，它們通常表現出明確定義的非平衡穩態（NESS）。更重要的是，關鍵的熱力學功能直接源自於環境轉換驅動的 NESS 之間的轉變。在這裡，我們確定了超出 NESS 內務處理背景的多餘熱力學量的限制。我們透過將克魯克斯漲落定理擴展到 NESS 之間的轉換來實現這一點，而不呼叫非物理的對偶動力學。這個和相應的積分漲落定理決定了當控制系統遠離平衡時必須花費多少功。這概括了反饋控制理論，表明麥克斯韋妖可以利用介觀態資訊來利用 NESS 躍遷中的過剩能量。總而言之，這些指向普遍的熱力學定律，這些定律立即適用於層級組織的任何新興層級的有效動態內可達到的自由度。舉例來說，這很容易分析電壓門控鈉離子通道，其分子構象動力學在哺乳動物神經元膜中傳播動作電位方面發揮關鍵的功能作用。