内容摘要:达尔文(Charles Robert Darwin)和华莱士(Alfred Russel Wallace)最先提出了进化动力学,这个规律在生物界中具有普适性。在物理学中非常成功的统计力学和热力学,在生物学中能否有自洽的动力学理解,是一个棘手的问题。利用随机过程的新算法、以及新的数学结构,探究了热力学和达尔文动力学等问题之间的联系,发现达尔文动力学中的随机过程隐含温度的存在,因此也隐含了终态正则分布符合玻尔兹曼-吉布斯分布。在不考虑细致平衡条件的前提下,可以利用相对熵的概念导出热力学第二定律,并且这个推导对任何尺度的体系都是成立的。尤其重要的是,破坏细致平衡条件的动力学要素对相对熵的变化是没有贡献的。
在演讲中,将讨论目前感兴趣的两种随机动态平衡:一类是基于Feynman–Kac公式,另一类是爱因斯坦关系(Einstein relation)的普遍化。这两类平衡都很容易被实验验证。证实了达尔文动力学代表一个逻辑上对于统计力学和热力学来讲简单而直接的起点,并与物理学中起决定作用的守恒定律和动力学互补且一致。当前的发现还预示了在近平衡和远平衡情况下都存在一个统一的随机动力学框架。