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論文資訊
- 類型：工作論文
- 編號：工作論文 #1327
- 日期：2026-03-18
摘要
最近許多試圖了解生物系統中能量轉換的廣泛原理的嘗試都集中在相關棘輪上，即從時間相關的波動中提取功的系統[1-6]。相關棘輪是類似麥克斯韋惡魔的“資訊引擎”，它透過使用系統資訊來“選擇”那些有助於引擎運行的波動來提取功[8]。此資訊只有在惡魔與浴不平衡時才能獲得[9]，可用於調整現有的能量，但在熱浴中則無法取得。像這樣的過程，在非平衡浴中儲存的能量以增加熵為代價轉化為功，被認為是「分子馬達」的基礎，並且在生物學和許多其他領域非常重要。事實證明，電位（或棘輪電位）的空間對稱性破缺與驅動中的時間相關性的結合至關重要，並且足以將波動轉化為功[1]。所需的空間對稱性破缺意味著所涉及蛋白質的特定分子排列。在這裡，我們表明「不需要」打破空間對稱性，並且可以使用時間不對稱漲落（平均值為零）來做功，「即使棘輪勢完全對稱」。時間不對稱性被定義為在時間反轉操作下統計特性的不變性，是非平衡波動的遺傳特性，因此應該預期在生物系統中相當普遍。