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論文資訊
- 類型：工作論文
- 編號：工作論文 #1420
- 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，即從時間上相關的波動中提取功的系統[1,2,3,4,5,6]。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[7]。此資訊只有在惡魔與浴不平衡的情況下才能取得[8]，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）中破缺的空間對稱性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。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，我們證明不需要破壞空間對稱性，並且即使棘輪勢完全對稱，也可以使用均值為零的時間不對稱驅動來做功。這種時間不對稱在生物系統中尤其常見。