第六章 统计物理基本假设 6.1引言 6.2 Coarse graining 6.3 Coarse graining的一个简单例子 6.4统计基本假设
第六章 统计物理基本假设 6.1 引言 6.2 Coarse graining 6.3 Coarse graining 的一个简单例子 6.4 统计基本假设
参考资料 。周子舫&曹烈兆，《热学、热力学与统计物理》（下），科学 出版社 o.H.B.Callen,"Thermodynamics and an Introduction to Ther- mostatistics",2nd ed,Willey oR.K.Pathria P.D.Beale,"Statistical Mechanics",3rd ed,Academic Press 2021年第四版
参考资料 周子舫 & 曹烈兆，《热学、热力学与统计物理》（下），科学 出版社 H. B. Callen, “Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics”, 2nd ed, Willey R. K. Pathria & P. D. Beale, “Statistical Mechanics”, 3rd ed, Academic Press 2021 年第四版
统计物理研究对象 Q研究对象：包含大量微观粒子的宏观体系 。力学、统计力学和热力学的关系 学科 热力学 统计物理 力学 对象 多体 多体 单体或少体 描述方法 宏观参量描述 分布函数 微观参量：i,P1 关系 dU Tds-pdv 2 正则方程ii=0p,H
统计物理研究对象 研究对象：包含大量微观粒子的宏观体系 力学、统计力学和热力学的关系 学科 热力学 统计物理 力学 对象 多体 多体 单体或少体 描述方法 宏观参量描述 分布函数 微观参量：𝒓𝑖 , 𝒑𝑖 关系 𝑑𝑈 = 𝑇 𝑑𝑆 − 𝑝𝑑𝑉 ?? ⇐== 正则方程 𝒓¤𝑖 = 𝜕𝒑𝑖 𝐻
统计物理的出发点：还原论 。宏观物体由微观粒子组成 分子：原子：电子、原子核：质子、中子：夸克 。微观粒子服从力学规律 单粒子体系如此，两粒子体系如此， Q宏观性质/过程可以从相应的微观性质/过程构造出来 露求和或者求平均 r还原论目前基本上没有太大异议，但在Boltzmann建立统 计物理时，由于原子论还没有确立，很多科学家持反对意见
统计物理的出发点：还原论 宏观物体由微观粒子组成 分子；原子；电子、原子核；质子、中子；夸克 · · · 微观粒子服从力学规律 单粒子体系如此，两粒子体系如此，· · · 宏观性质/过程可以从相应的微观性质/过程构造出来 ☞求和或者求平均 ☞ 还原论目前基本上没有太大异议，但在 Boltzmann 建立统 计物理时，由于原子论还没有确立，很多科学家持反对意见
还原论的难点 Q复杂 N~1023无法求解，即便可以求解也无法理解 Q完全求解有1000个粒子的系统的运动需要的经典计算机的 体积比宇宙还大 。即便我们可以借助量子计算机来模拟，在不做简化的情况下， 如果我们最多不过是重现自然，对理解自然没有帮助。 细 借助统计规律来简化 。概念上的困难 Q宏观和微观性质和过程非常不同 微观：小、快、混乱 宏观：大、慢、均匀 Q孤立的微观系统是决定性的，不具备随机性 经典系统里，完全被初态和方程决定 量子系统里，不涉及测量时，也是被初态和方程决定 蜜为何可以使用统计方法？ Q可逆性 微观力学规律是可逆的：时间反演对称性y→-v,t→-1 宏观热力学规律是不可逆的：孤立系统中的熵不减小 霉如何在微观和宏观之间搭桥？
还原论的难点 复杂 𝑁 ∼ 1023 无法求解，即便可以求解也无法理解 完全求解有 1000 个粒子的系统的运动需要的经典计算机的 体积比宇宙还大 即便我们可以借助量子计算机来模拟，在不做简化的情况下， 如果我们最多不过是重现自然，对理解自然没有帮助。 ☞ 借助统计规律来简化 概念上的困难 宏观和微观性质和过程非常不同 微观：小、快、混乱 宏观：大、慢、均匀 孤立的微观系统是决定性的，不具备随机性 经典系统里，完全被初态和方程决定 量子系统里，不涉及测量时，也是被初态和方程决定 ☞为何可以使用统计方法？ 可逆性 微观力学规律是可逆的：时间反演对称性 𝒗 → −𝒗, 𝑡 → −𝑡 宏观热力学规律是不可逆的：孤立系统中的熵不减小 ☞如何在微观和宏观之间搭桥？