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「Global Thermodynamics for Heat Conduction Systems（熱伝導系の大域熱力学）」はオープンアクセスで誰でも見られます。link.springer.com/article/10.100
大気圧下で静かにお湯を沸かすと気液界面温度は１００℃じゃないかもよという予想を含みます。熱力学を勉強した人は読めるくらいの難易度のつもり。
NAKAGAWA Naoko
NAKAGAWA Naoko
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NAKAGAWA Naoko
@NAKAGAWANaoko1
Prof. at Ibaraki Univ. / 熱力学の非平衡拡張として「大域熱力学」を提案しています / Global Thermodynamics をどうぞよろしく
茨城県水戸市
NAKAGAWA Naoko’s posts
とうとう蔵本さんにボルツマン賞が
。久保さん・川崎さん以来ですね。振動子引き込みや反応拡散系の先駆的研究が、統計力学の最高峰として評価されるに至ったこと、とても嬉しい。同期や散逸構造に魅せられ、かじりつくように統計力学の授業を聞いた学生時代を思い出します。
おめでとうございます！
。久保さん・川崎さん以来ですね。振動子引き込みや反応拡散系の先駆的研究が、統計力学の最高峰として評価されるに至ったこと、とても嬉しい。同期や散逸構造に魅せられ、かじりつくように統計力学の授業を聞いた学生時代を思い出します。
おめでとうございます！Quote
Quanta Magazine
@QuantaMagazine
In 1975, the Japanese physicist Yoshiki Kuramoto introduced a mathematical model that describes how synchronization occurs in collective systems. The Kuramoto model has proved useful for modeling synchronization in networks from brains to power grids. quantamagazine.org/new-proof-show
平衡状態重力下の気液共存を大域熱力学化する論文、オープンアクセス掲載です。誰でも見られます。
下ほど圧力が高くなる重力下では、局所性を重んじた流体記述が標準でした。これが平衡熱力学の(T,V,N,mgL)への4変数拡張で記述可能であることを統計力学から導いています。
8月に開催された物性若手夏の学校の講義資料が無料公開になりました。「グローバルで行こう! – 非平衡視点の熱力学再検討がもたらす大域熱力学 –」、大域熱力学入門の日本語レビュー（8ページ）です。熱力学を勉強した学部生が読めることを意識して書きました。
jstage.jst.go.jp/article/natsug
Global Thermodynamics（大域熱力学）の最新版論文が出版されました。熱伝導気液共存系へのエントロピー拡張は一意に決まり、エントロピーは非相加的であること、エントロピー最大原理がもたらす定常状態は準安定状態を含むこと、熱伝導系の熱力学的等価性などが導かれています。
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Physical Review Research
@PhysRevResearch
Unique extension of the maximum entropy principle to phase coexistence in heat conduction, Naoko Nakagawa and Shin-ichi Sasa #statisticalphysics go.aps.org/3pZcvy4
重力下では液体が気体の下にあるのは当たり前？いやいやわずかな熱流をかけただけで液体は気体の上に浮き上がります。吉田旭さんが数値実験でびっくり現象を発見し、じっくり丁寧に追い込んだ論文です。実験予想つき。
「弱い熱流で準安定状態を制御できる」のPRL論文、プレスリリース出ました。
背景、結果の要点、拓かれる展望を、日本語で平易に説明しています。英語論文ほど敷居が高くないので、さっと読んでみていただければ！
リリース副題は「大域熱力学が拓く非平衡制御」としました。ibaraki.ac.jp/news/2023/06/2
今日は蔵本さんのボルツマン賞受賞講演（日本語版）。学生の頃のあんなことやこんなことを思い出しながら、ただただうれしく聴いた。60分講演＋30分質疑応答を生き生きとこなす、しかも現役感ありありの85歳。私が学生の頃と変わってないと言うか、より一層若々しい・・。
「熱流が作る有効重力」の論文を公開しました。
重力と熱流が競合する場合の液体-気体相配置の安定性を、大域熱力学による変分原理で予測しました。これにより、相配置が重力と熱流を組み合わせた単一のパラメータ「有効重力」で決まることが導かれました。
arxiv.org/abs/2505.10380
吉田旭さんの論文がとうとうPRLに掲載決定となりました。
熱流が重力に抗する力を生む、重い液体が気体の上に定常的に浮遊し続けられる、ことを示す数値実験＋理論の論文です。
吉田旭さんとの共著論文が出版されました。
(1) Jarzynski等式と情報熱力学を利用して有限サイズ系で混合自由エネルギーを決定する公式を提案。数値実験で使えます。
(2) (1)の公式を導く過程で、古典統計力学のギブス因子N!を数値的に同定。これがarxiv.org/abs/2205.05863の仕事につながりました。
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Physical Review Research
@PhysRevResearch
Work relation for determining the mixing free energy of small-scale mixtures, Akira Yoshida and Naoko Nakagawa #statisticalphysics go.aps.org/3Lc4PB4
小林未知数さん、佐々さんとの論文がarXiv公開されました！
二相共存状態に熱流を流すと準安定状態が非平衡定常状態として安定化されることを数値実験で示しました。しかも、界面温度の平衡からのズレが大域熱力学予想ととてもよくあっています。
古典統計力学につきもののギブス階乗因子N!。自由エネルギーに含まれるこの因子が、同種粒子集団を二つの領域に分けるための操作的仕事として表現できることを示した論文です。古典系の自由エネルギーは仕事で書けなきゃね、を押し通した論文です。
大域熱力学・重力下平衡版のプレプリントを公開しました。
熱伝導下相共存の全体記述としてスタートした大域熱力学、その重力下相共存版です。非平衡拡張への土台とすべく、平衡統計力学から地道に作りました。大域熱力学の立場での自由エネルギー地形など、盛りだくさん。
今年はカルノー論文２００年記念だよ！ってのを見て、おぉぉぉ、となっており。。。熱力学アニバーサルイヤーだったとは。これは一段とがんばらねば。
論文をarXiv公開しました。
A+2B⇄AB2で現れる複合体AB2を不可逆的に結合させると、複合体AB2が追加生成される「自己触媒反応」が起きます。
ちょこちょこ反応させ続けると通常揺らぎでは実現できない個数の生成物を得ることができます。
J.Stat.Phys.は理論の全てを事細かに書ける雑誌。教科書レベルから組み上げたself-containedな大域熱力学シリーズを残したい私には大事なところ。
次のも迷いなくお願いできるように、Springer-Natureにはぜひ頑張ってもらいたいです！
蔵本さんのボルツマンメダル受賞インタビューが公開されてた。蔵本モデルに脚光が当たりがちだけど、Kuramoto-Sivashinskyとか complex GL とか Kuramoto length も素晴らしいから。つうか、ひょっとして蔵本モデル５０周年？
statphys29.org/boltzmann-meda
「弱い熱流で準安定状態を制御できる」を示す論文がPRLのEditors' suggestionに選ばれました。open accessで誰でも読めます。
「熱流下の相共存系が全体的に釣り合うには、準安定の部分が現れざるを得ない」という大域熱力学予想を数値実験で実証しています。
ノーベル賞祭のこの機に乗じて、大域熱力学は thermodynamic entanglement の表出、とつぶやいてみよっか。非平衡で姿を現す長距離相関が大域熱力学に・・。
あぁ、実験で見えればいいなぁ
この引用tweetでおほめいただいた論文``Control of metastable states by heat flux in the Hamiltonian Potts model ''がPRLに受理されました。よかったー。
弱い熱流があると準安定状態がずっと安定に存在できることを数値実験で示しています。大域熱力学予想の初の実証例。arxiv.org/abs/2212.12289
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いたみ
@itamimitai
参考にするために小林-中川-佐々(arxiv.org/abs/2212.12289)眺めてたけど、やはり凄い論文だ。十分大きなシステムサイズと、十分小さな空間刻みを使えば、数値実験の結果が大域熱力学の結果と合うっていう図4の(a)と(b)は驚異的。付録の数値実験の技術的な詳細も有益だし、なんかテクが凄い(小並感)。
素晴らしい研究・・。26,172,456粒子(!)まで分子動力学計算を追究したからこそ見えた長距離相関だけど、理論への深い理解の上での工夫のあれこれがないとこんなに見事なものを拾い出せない。ただただ感服します。
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Physical Review Research
@PhysRevResearch
Molecular dynamics study of shear-induced long-range correlations in simple fluids, Hiroyoshi Nakano and Yuki Minami #softmatter #fluids #statisticalphysics go.aps.org/3GdVDv3
大域熱力学、もとい、非平衡統計力学に興味のある方々の手元に届けばと。
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佐々真一
@sasa3341
これまで書いた論文でもっとも思い入れの強い論文が公開された。arxiv.org/abs/2407.12353 現象論として提案された大域熱力学による新奇現象（準安定状態の非平衡流による安定化）の定量的予言を境界駆動拡散系において「ゆらぐ密度場」のメソスケールモデルで理論的に導いた。数値計算の証拠つき。
１ヶ月間のスキマ時間を全投入した熱の定式化が、ありえないくらい綺麗な形に着地。えげつなく計算をした結果が本当にここ？きつねに鼻をつままれているのか、美しい真実があらわれたのか・・・。とりあえず寝てから冷静に考えよう。
物性若手夏の学校の３時間講義、すごい量だったけど準備分ほぼ完走。2回の5分休みも終了後もたくさんの質問が絶え間なく、うれしくて。事前配布の講義資料もB4からM1向けに平易に書きました。機会があれば読んでみてね。
運営の方々、参加してくれた方々、どうもありがとうございました
#cmpss69
11月９-11日で新潟大で集中講義です。新潟の皆さん、よろしくお願いしますー。
11/9：統計力学のN!因子と準静的仕事
11/10：局所詳細釣り合い、フィードバック操作から混合自由エネルギーのJarzynski型表式まで（15時からセミナーで大域熱力学ダイジェスト）
11/11：大域熱力学
奇しくも、関本謙さんの2004年名著「ゆらぎのエネルギー論」が日本にもたらした意義をtwした数日後にこの話って残念すぎる。関本さんのパイオニア的仕事は1996年にarXiv公開1997年に論文出版。続く関本・佐々も野心的だった
journals.jps.jp/doi/abs/10.114
arxiv.org/pdf/cond-mat/9
journals.jps.jp/doi/10.1143/JP
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当研究室D2の吉田旭さんが日本物理学会学生優秀発表賞（領域11）を受賞しました。対象発表は「混合自由エネルギーによる二成分流体気液転移の有限サイズ効果の特徴付け」です。arxiv.org/abs/2111.06110で提案した混合自由エネルギー測定法を使って気液転移の様子を見ています。
茨城大学理学部物理学コース、入学者４０人女性比率20％でした。うちはだいぶ前から20％女子率で過ごしやすい環境だったのに、コロナ後に急減して心配してました。色々なことが通常復帰してきたのかな。嬉しい。女性教員も３人（教授、准教授、助教）いるからね！楽しい４年間を過ごしましょう。
今回のトラブルからの学びを一言で言うと、校正原稿にトラブルが発生しているときに、オープンアクセスや原稿料の手続きをしないほうがいい、ということにつきます。たとえ何度も何度も、早く意思表示しろと出版社から請求が来ても、ぐっとこらえろ、と。
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NAKAGAWA Naoko
@NAKAGAWANaoko1
掲載決定から、この公開まで、思いがけないトラブルに見舞われ、なかなかつ辛い１ヶ月でした。事例共有として、解決までの詳細をつぶやくのもいいのかもしれない。（時間と心の余裕ができればそのうちに。。）
自分の備忘録として貼っておこう・・・
youtube.com/watch?v=iqzqli
腐るほど時間があった頃の自分がこれでもかと没入し、わかったりわからなかったり悩んだり批判したりしたことのほぼ全てがここに。確かに自分の奥底にある基盤だった。客観視したいな。その後の自分がつくってきた世界との関係も。
11/9からの集中講義のためにひっさしぶりに非平衡統計やったら楽しすぎる・・。Zubarev-Mclennanの分布表式は毎年大学院講義で教えてるけど、非平衡度の二次まで正しいKNの分布表式使ったの久しぶり。
みんなぜひぜひ見てね！
今回はオープンアクセスではないけれど、arXivはだれでも同じものが見られます！
arxiv.org/abs/2310.05817
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よしだ!
@kushamidesounow
熱流が液体を浮かせる論文がPRLに掲載されました。
doi.org/10.1103/PhysRe
また、プレスリリースも出ました（引用RT）。
はじめのプレプリントを公開した後に理論的な解析も進み、内容がさらに豊かになりました。
以下、ツリーで簡単に解説します。
ようやく化学反応論文を投稿したから、さぁ、大域熱力学の続きの論文を書く！と意気込んでいたのに、がっつりひどい風邪で１０日弱がふっとんだ・・。ここまでひどいのはコロナ以来だよう。まだまだ耳鳴りしてるよう。
いけいけ重力熱伝導、気を取り直してがんばれ自分。
皆さんもご自愛ください。
大域熱力学の共同研究開始からこの論文に至るまで、交わした議論の時間、行き交ったアイデアの数、計り知れないです。こうやって形になって残せたことが、本当に嬉しいです。
明日からの集中講義、最初の二日はYoshida-Nakagawa論文journals.aps.org/prresearch/absの中に含まれる３種類のJarzynski等式応用型を順番に説明したいなと。そのためにギブス階乗因子N!の操作的導出とか順番に押さえていく構成。ストーリー作りの講義ノートは自己満足的にがんばった感。
一番の問題は体力！
11月11日から3日間、大阪公立大にて集中講義をやります。
前半３−４コマかけて平衡系相共存の大域熱力学をみっちり作ります。後半は熱伝導系へ大域熱力学を拡張する方法論と非平衡現象の定量的予測、熱流による準安定状態の安定化。最後に展開とか展望まで出来ればいいけど・・どうだろうな。
物理学会誌3月号に、吉田旭さんが執筆した「微小溶液の混合自由エネルギーを決定する仕事関係式 ―ジャルジンスキー等式・錬金術的操作・分子の識別可能性」が掲載されました。リードページは一般公開されています。（英語論文出版済みとはいえ、想像よりも苦労しました）
jps.or.jp/books/gakkaish
今日の学会講演、楽しんでいただけたでしょうか。
熱力学は重力下流体の実験を基盤にしつつ示量性（一様性）を仮定するの？という、学部の熱力学講義で感じる気持ち悪さを、統計力学と大域熱力学で正面突破。この結果現れる非相加性が熱伝導下では熱流影響を加えた有効重力へとつながるという内容。
二日間にわたって姫岡さんと不可逆反応の交換セミナー。楽しかったーー。こちらは「Combinatorial enhancement of reaction rates （論文改訂中）」向こうは「細胞死」と、一見全く違うテーマに見えるけど、どちらも熱力学釣り合いと反応速度論の関係を問うている。狙い通り、素晴らしい会になった。
Kuramoto–Sivashinsky 方程式の原論文リンクも貼っちゃう。
少し早めに物性若手夏の学校の講義ノートを書いた。他の締め切りが同時に重なって早めにやらざるを得ず・・、今週中に読み直して仕上げてしまいたい感じ。文献を足すと指定ページ数超えてそうだけど、もう作り直す時間は残ってないなぁ。
11月9日から11日まで新潟大で集中講義。学会終わったし、日程もfixしたし・・と講義プロットを考えてる。
基本確認を気にすると、どうやったって３日間に収まらない。熱力学→統計力学→揺らぐ熱力学、熱力学→局所熱力学→大域熱力学、の二つの流れは、まだまだ乖離していて、基礎知識もかなり違うぅ
やっぱり今でもcomplex Ginzburg-Landau方程式は震えるくらい美しいと思う。せっかくなので、オリジナルペーパーのリンクを貼ってみよう・・