フォッカー-プランク方程式

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フォッカー・プランク方程式

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/03/03 14:16 UTC 版)

フォッカー・プランク方程式（英: Fokker–Planck equation）とは、統計力学でクラマース・モヤル方程式においてn ≥ 3 の項のない次の方程式のことをいう。

${\frac {\partial P(x,t)}{\partial t}}=-{\frac {\partial }{\partial x}}\alpha _{1}(x,t)P(x,t)+{\frac {1}{2}}{\frac {\partial ^{2}}{\partial x^{2}}}\alpha _{2}(x,t)P(x,t)$

物理量x (t) の揺動が確率微分方程式

${\frac {dx}{dt}}=a(x,t)+b(x,t)R(t)$

という形で与えられるとする。ただし、R (t) は白色雑音のガウス過程：

$\langle R(t)R(t')\rangle =D\delta (t-t')$

である。このとき、x の確率分布P (x, t) はフォッカー・プランク方程式に従う。ただし係数の定義には以下の2つの流儀がある：

• 伊藤清の方法

${\begin{aligned}\alpha _{1}(x,t)&=a(x,t)\\\alpha _{2}(x,t)&=D(b(x,t))^{2}\end{aligned}}$

• ストラトノビッチの方法

${\begin{aligned}\alpha _{1}(x,t)&=a(x,t)+{\frac {D}{2}}{\frac {\partial b}{\partial x}}(x,t)b(x,t)\\\alpha _{2}(x,t)&=D(b(x,t))^{2}\end{aligned}}$

特に線形ブラウン運動（オルンシュタイン＝ウーレンベック過程）に対する方程式を線形フォッカー・プランク方程式という。このときは

${\begin{aligned}\alpha _{1}(x,t)&=-\gamma x\\\alpha _{2}(x,t)&=D\end{aligned}}$

となる（γ , D は定数）。これは

${\frac {dx}{dt}}=-\gamma x+R(t)$

というランジュバン方程式に対応する。

参考文献

• 『物理学辞典』 培風館、1984年。 

関連項目

• 非平衡熱力学
• 線形応答理論