Emerging of "Hamiltonian" in General Nonequilibrium Processes

發布者:文明辦發布時間:2019-04-22瀏覽次數:87


主講人:敖平 上海大學教授 博士生導師 


時間:2019年4月24日13:30


地點:10號樓247室


舉辦單位:數理學院


主講人介紹:1983年畢業于北京大學物理系,后由李政道CUSPEA項目資助赴美留學。1990年獲美國伊利諾大學香檳分校(UIUC)物理學博士,導師為諾貝爾獎獲得者Prof.  A.J. Leggett;1990-1994年,在美國華盛頓大學物理系從事博士后研究,合作導師為諾貝爾獎、沃爾夫獎獲得者Prof. D. J.  Thouless。1994-2000年任瑞典Umea大學助理教授、副教授。2000-2003年作為高級科學家以及訪問副教授加盟西雅圖的美國系統生物學研究所,2003-2009年任華盛頓大學機械工程系副教授。敖平博士已發表研究論文約130篇,跨越物理、生物、醫學、工程等領域。他在宏觀量子效應方面的工作至今為人引用。他與合作者率先用拓撲方法建立了超導渦旋動力學基本方程并預測了玻色-愛因斯坦凝聚的一種二相量子混和。在生物領域他獨立澄清了進化生物學中兩個重要的基本理論問題。對復雜疾病機理他首先提出癌癥產生和發展的新理論:癌癥的分子網絡內因;并發展了相應數學和計算工具:隨機過程中的勢函數。敖平博士現為上海大學物理系教授和定量生命科學國際研究中心特聘教授,曾任國家“973計劃”首席科學家。  


內容介紹:一般非平衡過程中是否存在有效哈密頓量或能量函數在很長時間內是一個未決的重要問題。我國熟知的著名學者普利高津(Prigogine)和他的學派曾力圖解決它但以失敗告終。同樣問題在別的領域也存在。例如,李雅普諾夫(Lyapunov)函數在穩定性分析和控制理論中是一個關鍵的工具性函數,它的存在會讓許多領域中的一系列課題的解決變得相對容易,在應用中尤其明顯。在過去一百多年中,它在一般動力系統中存在與否一直是一個懸而未決的重大問題。自2000年,特別是自2008年,以來,敖平和他的系統生物實驗室及合作者在研究生物過程的強健性中發現、發展了一個一般的構造李雅普諾夫函數的方法,從構造的角度對李雅普諾夫函數的存在性問題做出了肯定的回答:對一個一般自治的動力系統李雅普諾夫函數或勢函數總能被構造出來,可以被計算到任意指定的精確度;隨時間演化動力學由最多三個相對獨立的量刻畫:李雅普諾夫函數、耗散矩陣(對稱、非負)、保守矩陣(反對稱)。從動力學角度已證明李雅普諾夫函數等價于物理中的哈密頓量或能量。敖平把動力系統這種分解稱為(經典)動力學基本定理。從動力學基本定理角度來構造動力系統的李雅普諾夫函數的進展會在這次報告中作一個完整的匯報,包括三類典型系統的顯式解析構造--定點、極限環、混沌,并討論一類新的實驗預測和一個關于它量子推廣的猜測,并指出我們可能已有了一個非平衡過程的一般理論,已廣泛地運用于生物和醫學研究。  Whether or not a generic nonequilibrium process, nonlinear and without detailed  balance, possesses an effective Hamiltonian has been an outstanding question for  a long time. It was attempted by many researchers without success, such as those  by Prigogine and his school. In fact, many physicists and mathematicians tend to  harbor a negative answer. Motivated by our biological study recently we have  found a solution to this important question. I will talk about what we have  done, important experimental tests, and, a conjecture motivated by dissipative  quantum dynamics. References 1. Generating transverse response explicitly from  harmonic oscillators. Y Yao, Y Tang, P Ao. Phy Rev B 96, 134414 (2017). 2. A  framework towards understanding mesoscopic phenomena: Emergent unpredictability,  symmetry breaking and dynamics across scales. H Qian, P Ao, Y Tu, J Wang.  Chemical Physics Letters 665, 153-161 (2016). 3. Cancer as robust intrinsic  state shaped by evolution: a key issues review. RS Yuan, XM Zhu, GW Wang, ST Li,  P Ao. Rep. Prog. Phys. 80, 042701 (2017). 4. Emerging of Stochastic Dynamical  Equalities and Steady State Thermodynamics from Darwinian Dynamics. P. Ao,  Communications in Theoretical Physics 49, 1073-1090 (2008). 5. Influence of  Dissipation on the Landau-Zener Transition. P. Ao and J. Rammer, Phys. Rev.  Lett. 62, 3004 (1989). 6. Berry's Phase and the Magnus Force for a Vortex Line  in a Superconductor. P. Ao, D.J. Thouless, Phys. Rev. Lett. 70, 2158 (1993). 7.  Structure of Stochastic Dynamics near Fixed Points. C. Kwon, P. Ao, and D.J.  Thouless, Proc. Nat’l Acad. Sci. (USA) 102, 13029-13033 (2005).


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