题目：新吉布斯统计能量学及其在非平衡态系统中的应用：三百年物理学之更为深层的逻辑

报告人：钱紘

邀请人：欧阳颀

时间：2026年5月8日(周五）下午13:30

地点：紫金港西区海纳苑8幢215报告厅

摘要：

我们通过对已有百年历史的吉布斯统计热力学内在逻辑的重新梳理，诠释，和推广提出了三个新的认识： i） 将kB → 0 作为经典热力学极限，我们直接导出一对热力学不等式，它们更进一步决定更为熟知的平衡等式关系：1/T = dS(E)/dE, E = d{F(T)/T}/d(1/T), 和 S(E) = −dF(T)/dT。 热力学平衡的标志是是对偶对称性，有着 T^{eq}（E) = arg min_T{E/T−F(T)/T}  与 E^{eq}(T) = arg min_E{E−TS(E)} 一、一对应的关系。  ii) 相反地，对统计自由能对温度T求导时而不是kB → 0，則会导出带涨落的介观观能量学和两个信息熵函数的公式。它们在历史上出现于吉布斯理论大约50年之后。 iii) 将上述的两个不等式结合在一起，我们在吉布斯的”平衡态理论”中得到了一个明确的非平衡态的不可逆热力学势函数 ψ(T,E) ≡ TE−F(T)−S(E)；作为热力学第二定律普遍原理之体现为 ψ ≥ 0，源于E 与 T 作为对偶量之间的的不吻合。我们的理论为活细胞提供了一种全新的能量学之描述：活细胞是在恒定温度 T、压力 p 和化学势 μ 之下的非平衡、复杂系统，ψ 给出了来自大量细胞统计数据和其内在的一组内在能量参数之间的“距离”。本工作是与苗兵和吴咏时的合作研究成果。

个人简介：

钱紘教授现为西湖大学讲席教授。他曾任华盛顿大学西雅图分校应用数学系Olga Jung Wan终身讲席教授。钱教授在北京大学获得天体物理学学士学位，在圣路易斯华盛顿大学师从E.L.埃尔森获得生物化学博士学位，之后在俄勒冈大学（师从J.A.舍尔曼）和加州理工学院（师从J.J.霍普菲尔德）从事生物物理化学和数学生物学的博士后研究。他于2010年当选美国物理学会会士。钱教授目前的研究兴趣集中于统计平衡态与非平衡态物理的概率论基础及其在生物学、物理学和数据科学中的应用。他近期合著的《生物学中的随机化学反应系统》一书于2021年由施普林格出版社出版。