본 연구 논문에서는 유체역학적 상호 작용이 입자의 비평형 확률적 역학에 미치는 영향을 조사하고, 이를 바탕으로 Harada-Sasa 관계식을 유체역학적으로 일관된 방식으로 확장합니다.
Harada-Sasa 관계식은 구동되는 비평형 시스템에서 엔트로피 생성 속도와 요동-소산 정리 위반 사이의 관계를 정량화합니다. 그러나 기존의 Harada-Sasa 관계식은 국소적인 소산 메커니즘을 가정하기 때문에 유체역학적 상호 작용이 중요한 시스템에는 적용하기 어렵습니다.
본 논문에서는 유체역학적 상호 작용을 고려하여 Harada-Sasa 관계식을 일반화하는 프레임워크를 제안합니다. 이를 위해 입자와 유체 모두에 대해 운동량 보존 법칙을 적용하고, 유체의 동역학을 제거하여 다체 확률적 동역학을 유도합니다.
연구 결과, 유체역학적 상호 작용이 있는 경우 기존의 Harada-Sasa 관계식은 성립하지 않지만, 일반화된 상관 함수와 응답 함수를 사용하여 새로운 형태의 Harada-Sasa 관계식을 유도할 수 있음을 보였습니다.
본 연구에서 제안된 프레임워크는 유체역학적 상호 작용이 중요한 살아있는 물질 및 활성 물질 시스템의 비평형 특성을 특성화하는 데 유용하게 활용될 수 있습니다. 또한, 침강과 같이 유체의 역할이 중요한 비평형 과정을 이해하는 데에도 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.
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