耗散響應理論及其在開放系統中的應用*

陳宇

(中國工程物理研究院研究生院,北京 100193)

近些年來,隨著實驗技術的進步,對量子多體系統的耗散控制能力得到了增強,同時耗散動力學過程表征技術方面的實驗也有了較大進展.實驗上的進展驅使我們在理論上建立量子多體系統的耗散動力學計算體系.最近我們發現,通過把系統和環境之間的相互作用看成對系統的一個微擾,可以得到一般性的耗散響應理論.通過這一響應理論,可以回答物理可觀測量以及熵在耗散下一定時間尺度內的動力學演化的問題.本文建立了非Markov 環境下的一般理論,并討論了何時可以取到 Markov 近似,同時綜述了這種方法在計算強關聯體系的耗散動力學、強相互作用開放體系的熵的動力學演化等方面的應用.

1 引言

線性響應理論是物理學中各種測量的基礎[1].線性響應的基本精神是通過探測物理量在一個微小驅動后的含時演化來研究物理體系的性質.在凝聚態物理的實驗中,有許多實驗是以線性響應作為基礎的,如角分辨光電子譜實驗(APRES)、電導測量、中子散射等.這些實驗都采用外場來耦合系統中的某些物理量,最終測量物理量之間的推遲關聯性質.

線性響應的精神主要體現在外場為弱場時,對復雜的非平衡動力學演化行為的研究可以被約化為對初始時刻平衡態系統性質的研究.仔細考察線性響應理論與實驗的真實設置之間的差別時可以發現,其中一個重要的近似在……