Cтатьи, принятые к публикации

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 освещены во многих учебниках и обзорах весьма подробно, основания использования распределения Гиббса в кристаллах, стеклах и жидкостях рассматриваются достаточно редко. В большинстве учебников по-прежнему говорится лишь о качественной смене описания от механического к статистическому 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 существует 3 характерных масштаба времен: 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 стеклах, а также эргодичности твердых тел.

Ключевые слова: распределение Гиббса, эргодичность, локальная неустойчивость, нелинейные колебания, термализация, диффузия
PACS: 05.20.−y, 05.45.−a, 63.20.K−, 05.90.+m (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.03.038956
Цитата: Бражкин В В "Почему статистическая механика "работает" в конденсированных средах?" УФН, принята к публикации

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., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2021.03.038956

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