Far-from-equilibrium complex landscapes (2405.08452v1)
Abstract: Systems with a complex dynamics like glasses or models of biological evolution are often pictured in terms of complex landscapes, with a large number of possible collective states. We show on the example of a stochastic spin model with non-reciprocal and heterogeneous interactions how the complex landscape notion can be generalized far from equilibrium, where collective states may exhibit spontaneous oscillations, often hidden by the presence of disorder. We identify relevant observables, like the density of entropy production, to unveil the presence of oscillations, and we characterize the complex landscape of our model in terms of a configurational entropy, that counts the number of nonequilibrium collective states with a given entropy production density.
- G. Parisi, Nobel lecture: Multiple equilibria (2023), arXiv:2304.00580 [cond-mat.dis-nn] .
- J. A. G. M. de Visser and J. Krug, Nat. Rev. Genet. 15, 480 (2014).
- Y. Jin and H. Yoshino, Nat. Commun. 8, 14935 (2017).
- F. Krzakala and J. Kurchan, Phys. Rev. E 76, 021122 (2007).
- M. Mézard, M. Palassini, and O. Rivoire, Phys. Rev. Lett. 95, 200202 (2005).
- G. Bussi and A. Laio, Nat. Rev. Phys. 2, 200 (2020).
- G. Sella and A. E. Hirsh, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 102, 9541 (2005).
- G. Ben Arous, Y. V. Fyodorov, and B. A. Khoruzhenko, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 118, e2023719118 (2021).
- B. Nguyen, U. Seifert, and A. C. Barato, J. Chem. Phys. 149, 045101 (2018).
- L. Aufinger, J. Brenner, and F. C. Simmel, Nat. Commun. 13, 2852 (2022).
- S.-W. Wang and L.-H. Tang, Nat. Commun. 10, 5613 (2019).
- S. Saha, J. Agudo-Canalejo, and R. Golestanian, Phys. Rev. X 10, 041009 (2020).
- Z. You, A. Baskaran, and M. C. Marchetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 117, 19767 (2020).
- D. De Martino and A. C. Barato, Phys. Rev. E 100, 062123 (2019).
- P. Dai Pra, M. Formentin, and P. Guglielmo, J. Stat. Phys. 179, 690 (2020).
- L. Guislain and E. Bertin, Phys. Rev. Lett. 130, 207102 (2023).
- J. E. Pina, M. Bodner, and B. Ermentrout, PLoS Comput. Biol. 14, e1006517 (2018).
- A. Goldbeter and J. Yan, Interface Focus 12, 20210089 (2022).
- S. G. Das, J. Krug, and M. Mungan, Phys. Rev. X 12, 031040 (2022).
- A. Szulc, M. Mungan, and I. Regev, J. Chem. Phys. 156, 164506 (2022).
- D. Shohat, D. Hexner, and Y. Lahini, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 119, e2200028119 (2022).
- H. Bense and M. van Hecke, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 118, e2111436118 (2021).
- G. Yalniz, B. Hof, and N. B. Budanur, Phys. Rev. Lett. 126, 244502 (2021).
- O. Dauchot and E. Bertin, Phys. Rev. E 86, 036312 (2012).
- T. J. Xiao, Z. Hou, and H. Xin, J. Chem. Phys. 129, 114506 (2008).
- L. Guislain and E. Bertin, Phys. Rev. E 109, 034131 (2024).
- F. Collet, J. Stat. Phys. 157, 1301 (2014).
- F. Collet, M. Formentin, and D. Tovazzi, Phys. Rev. E. 94, 042139 (2016).
- D. De Martino, J. Phys. A: Math. Theor. 52, 045002 (2019).
- D. Mattis, Physics Letters A 56, 421 (1976).
- B. Derrida, Phys. Rev. B 24, 2613 (1981).
- M. Mézard, G. Parisi, and M. A. Virasoro, Spin Glasses and Beyond (World Scientific, Singapore, 1987).
- G. Ben Arous, A. Bovier, and V. Gayrard, Phys. Rev. Lett. 88, 087201 (2002).
Sponsor
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.