論文の概要: The Photonic Foundation of Temperature: Mechanisms of Thermal Equilibrium and Entropy Production
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.22247v1
- Date: Thu, 29 Jan 2026 19:11:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-02 18:28:15.021334
- Title: The Photonic Foundation of Temperature: Mechanisms of Thermal Equilibrium and Entropy Production
- Title（参考訳）: フォトニック・ファウンデーション・オブ・温度--熱平衡とエントロピー生成のメカニズム
- Authors: David Vaknin,
- Abstract要約: 温度と熱平衡の物理的基礎について検討する。
私は、通常の物質における特性エネルギースケール$E_c = k_B T$を確立し維持する基本的な物質として光子を同定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: I examine the physical foundations of temperature and thermal equilibrium by identifying photons as the fundamental agents that establish and maintain the characteristic energy scale $E_c = k_B T$ in ordinary matter. While classical thermodynamics successfully describes equilibrium phenomenologically, the realization of thermal distributions requires concrete microscopic mechanisms provided by quantum electrodynamics. We derive the Boltzmann distribution from a minimal differential scaling postulate and show that sustaining thermal equilibrium demands continuous photon exchange with average energy $\langle hν\rangle = 2.701\,E_c$, quantifying the energetic throughput necessary to counter radiative losses. Entropy production is shown to arise naturally from inelastic photon scattering that converts high-energy photons into many lower-energy quanta, thereby increasing accessible microstates and driving irreversible evolution toward equilibrium. We establish physical criteria distinguishing genuine thermal equilibrium from purely formal temperature assignments and demonstrate that the classical notion of an infinite thermal reservoir emerges as an effective idealization within a hierarchy of dynamically maintained photon baths. This photonic framework complements phenomenological thermodynamics by providing its microscopic foundation and clarifies the physical meaning of temperature as an emergent collective property of photon-mediated energy exchange.
- Abstract（参考訳）: 本研究は,光子を特性エネルギースケール$E_c = k_B T$を通常の物質で確立し,維持する基礎物質として同定することにより,温度と熱平衡の物理的基礎について検討する。
古典的な熱力学は平衡現象をうまく記述するが、熱分布の実現には量子電気力学によって提供される具体的な微視的なメカニズムが必要である。
ボルツマン分布は最小の微分スケールの仮定から導かれ、熱平衡を維持するには平均エネルギー$\langle hν\rangle = 2.701\,E_c$の連続光子交換が必要であり、放射損失に対応するのに必要なエネルギースループットを定量化する。
エントロピー生成は、高エネルギーの光子を多くの低エネルギーの量子に変換する非弾性光子散乱から自然に起こることが示され、これによりアクセス可能なミクロ状態が増加し、平衡に向かって不可逆的な進化を導く。
熱平衡と純粋に形式的な温度割り当てを区別する物理的基準を確立し, 動的に維持された光子浴の階層において, 無限熱貯水池の古典的な概念が効果的な理想化として現れることを示した。
このフォトニック・フレームワークは、その微視的基礎を提供することで現象力学的熱力学を補完し、光子を媒介とするエネルギー交換の創発的な集合特性として温度の物理的意味を明らかにする。
関連論文リスト
- Thermodynamic Constraints on the Emergence of Intersubjectivity in Quantum Systems [41.94295877935867]
理想的な量子測定には、異なる熱力学資源が必要である。
この研究は、量子熱力学と古典性の出現を物体間相互作用の形で橋渡しする。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-07-28T11:39:10Z) - Dissipation and non-thermal states in cryogenic cavities [37.69303106863453]
室温環境に囲まれた低温鏡で作製した低温キャビティ中の光子の特性について検討した。
リンドブラッドマスター方程式を用いて、キャビティモードの光子分布と統計的性質を導出する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-01T09:49:47Z) - Quantum thermalization of Quark-Gluon Plasma [1.4371725775338433]
強い結合定数を持つクォークグルーオンプラズマにおける量子熱化の出現を示す。
熱化特性が劇的に異なるため, 熱化におけるトポロジカル真空の非自明な役割を観察する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-01T03:55:37Z) - Thermodynamic Roles of Quantum Environments: From Heat Baths to Work Reservoirs [49.1574468325115]
量子熱力学における環境は通常、熱浴の役割を担う。
同じモデルでは、環境が3つの異なる熱力学的役割を担っていることが示される。
環境の正確な役割は結合の強さと構造によって決定される。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-01T15:39:06Z) - A quantum information perspective on meson melting [0.0]
本研究では, 高温における非摂動境界状態の熱的融解を特徴付けるために, 量子情報の概念を用いる。
熱状態第2R'enyiエントロピーの温度依存性に中間子融解の平衡符号が同定された。
これらの分析は、量子多体および高エネルギー物理学において、中間子中の中間子現象を記述する新しい方法をもたらす。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-21T16:53:44Z) - Demonstrating Quantum Microscopic Reversibility Using Coherent States of
Light [58.8645797643406]
本研究では, 量子系が熱浴と相互作用する際の可視性に関する量子一般化を実験的に提案する。
微視的可逆性の原理に対する量子修正が低温限界において重要であることを検証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-26T00:25:29Z) - Gauge Quantum Thermodynamics of Time-local non-Markovian Evolutions [77.34726150561087]
一般時間局所非マルコフマスター方程式を扱う。
我々は、電流とパワーを、古典的熱力学のようにプロセスに依存していると定義する。
この理論を量子熱機関に適用することにより、ゲージ変換が機械効率を変化させることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-06T17:59:15Z) - Steady State Photoisomerization Quantum Yield of Model Rhodopsin:
Insights from Wavepacket Dynamics? [0.0]
我々はロドプシンにおける網膜色素の非平衡定常テクスチシス転移光異性化をシミュレートする。
定常反応量子収率(QY)は、系の交差点上の過剰エネルギーと強く相関している。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-30T03:31:13Z) - Chiral thermodynamics in tailored chiral optical environments [0.0]
光学双安定電位に拡散する過度に損傷したキラルナノ粒子の運動を記述する光学モデルを提案する。
そこで本研究では,各ビームの偏光を制御して,初期不安定性を変化させることなく,光学的光学的環境を定常波でどのように誘導するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-21T16:20:37Z) - Out-of-equilibrium quantum thermodynamics in the Bloch sphere:
temperature and internal entropy production [68.8204255655161]
オープンな2レベル量子系の温度に対する明示的な表現を得る。
この温度は、システムが熱貯水池と熱平衡に達すると環境温度と一致する。
この理論の枠組みでは、全エントロピー生産は2つの貢献に分けることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-09T23:06:43Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。