Выпуски

 / 

2021

 / 

Октябрь

  

Методические заметки


Почему статистическая механика "работает" в конденсированных средах?

 
Институт физики высоких давлений РАН им. Л.Ф. Верещагина, Троицк, Москва, Российская Федерация

Рассматриваются причины возможности использования канонического распределения Гиббса в конденсированных средах. В то время как основы статистической механики газов весьма подробно освещены во многих учебниках и обзорах, основания использования распределения Гиббса в кристаллах, стёклах и жидкостях рассматриваются достаточно редко. В большинстве учебников по-прежнему говорится лишь о качественной смене механического описания статистическим при рассмотрении очень большого числа частиц. В то же время оказывается, что к гармоническому кристаллу из большого числа частиц распределение Гиббса формально неприменимо. Вместе с тем система даже из небольшого числа связанных ангармонических осцилляторов может демонстрировать все основные черты термодинамически равновесных кристаллов и жидкостей. Именно нелинейность (ангармонизм) колебаний приводит к перемешиванию фазовых траекторий и эргодичности конденсированных сред. При переходе системы к термодинамически равновесному состоянию существуют три характерных временных масштаба: время термализации системы (фактически время установления локального распределения Гиббса в импульсном пространстве и установления локальной температуры); время установления однородной температуры в системе после контакта с термостатом и, наконец, время установления эргодичности в системе (фактически время диффузионного "заметания" всего фазового пространства, в том числе его координатной части). Обсуждаются вопросы генезиса образования дефектов и диффузии в кристаллах и стёклах, а также эргодичности твёрдых тел.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
Ключевые слова: распределение Гиббса, эргодичность, локальная неустойчивость, нелинейные колебания, термализация, диффузия
PACS: 05.20.−y, 05.45.−a, 05.90.+m, 63.20.K− (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.03.038956
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2021/10/e/
Цитата: Бражкин В В "Почему статистическая механика "работает" в конденсированных средах?" УФН 191 1107–1116 (2021)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 3 августа 2020, доработана: 11 марта 2021, 29 марта 2021

English citation: Brazhkin V V “Why does statistical mechanics 'work' in condensed matter?Phys. Usp. 64 (10) (2021); DOI: 10.3367/UFNe.2021.03.038956

Список литературы (29) Похожие статьи (20) ↓

  1. Г.А. Мартынов «Неравновесная статистическая механика, уравнения переноса и второе начало термодинамики» 166 1105–1133 (1996)
  2. В.В. Бражкин «Могут ли стеклообразующие жидкости быть "простыми"?» 189 665–672 (2019)
  3. В.В. Бражкин «Межчастичное взаимодействие в конденсированных средах: элементы «более равные, чем другие»» 179 393–401 (2009)
  4. Э.Н. Руманов «Критические явления вдали от равновесия» 183 103–112 (2013)
  5. В.И. Кляцкин «Статистическая топография и ляпуновские экспоненты в динамических стохастических системах» 178 419–431 (2008)
  6. А.Ю. Лоскутов «Динамический хаос. Системы классической механики» 177 989–1015 (2007)
  7. М.Д. Бальмаков «Информационная емкость конденсированных сред» 169 1273–1280 (1999)
  8. В.В. Бражкин «Метастабильные фазы, фазовые превращения и фазовые диаграммы в физике и химии» 176 745–750 (2006)
  9. Е.П. Земсков «Тьюринговы структуры и амплитудное уравнение Ньюэлла—Уайтхеда—Сегела» 184 1149–1151 (2014)
  10. А.В. Борисов, А.О. Казаков, С.П. Кузнецов «Нелинейная динамика кельтского камня: неголономная модель» 184 493–500 (2014)
  11. С.Н. Гордиенко «Необратимость и вероятностное описание динамики классических частиц.» 169 653–672 (1999)
  12. П.С. Ланда, Я.Б. Дубошинский «Автоколебательные системы с высокочастотными источниками энергии» 158 729–742 (1989)
  13. О.В. Руденко «Нелинейная динамика квадратично кубичных систем» 183 719–726 (2013)
  14. Г.Н. Бочков, Ю.Е. Кузовлев «Флуктуационно-диссипационные соотношения: достижения и недоразумения» 183 617–630 (2013)
  15. А.М. Жёлтиков «Критика квантового разума: измерение, сознание, отложенный выбор и утраченная когерентность» 188 1119–1128 (2018)
  16. А.Н. Павлов, В.С. Анищенко «Мультифрактальный анализ сложных сигналов» 177 859–876 (2007)
  17. А.В. Борисов, И.С. Мамаев «Странные аттракторы в динамике кельтских камней» 173 407–418 (2003)
  18. А.В. Белинский «О концепции "волны-пилота" Дэвида Бома» 189 1352–1363 (2019)
  19. А.В. Белинский, А.А. Клевцов «Нелокальный классический "реализм" и квантовая суперпозиция как отсутствие определённых значений физических величин до момента измерения» 188 335–342 (2018)
  20. А.А. Гриб «К вопросу об интерпретации квантовой физики» 183 1337–1352 (2013)

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение