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

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 «Межчастичное взаимодействие в конденсированных средах: элементы «более равные, чем другие»» 179 393–401 (2009)
  3. В.В. Бражкин «Могут ли стеклообразующие жидкости быть "простыми"?» 189 665–672 (2019)
  4. А.Ю. Лоскутов «Динамический хаос. Системы классической механики» 177 989–1015 (2007)
  5. В.И. Кляцкин «Статистическая топография и ляпуновские экспоненты в динамических стохастических системах» 178 419–431 (2008)
  6. В.В. Бражкин «Метастабильные фазы, фазовые превращения и фазовые диаграммы в физике и химии» 176 745–750 (2006)
  7. М.Д. Бальмаков «Информационная емкость конденсированных сред» 169 1273–1280 (1999)
  8. С.Н. Гордиенко «Необратимость и вероятностное описание динамики классических частиц.» 169 653–672 (1999)
  9. Э.Н. Руманов «Критические явления вдали от равновесия» 183 103–112 (2013)
  10. А.В. Борисов, А.О. Казаков, С.П. Кузнецов «Нелинейная динамика кельтского камня: неголономная модель» 184 493–500 (2014)
  11. П.С. Ланда, Я.Б. Дубошинский «Автоколебательные системы с высокочастотными источниками энергии» 158 729–742 (1989)
  12. А.В. Борисов, И.С. Мамаев «Странные аттракторы в динамике кельтских камней» 173 407–418 (2003)
  13. А.Н. Павлов, В.С. Анищенко «Мультифрактальный анализ сложных сигналов» 177 859–876 (2007)
  14. Г.Н. Бочков, Ю.Е. Кузовлев «Флуктуационно-диссипационные соотношения: достижения и недоразумения» 183 617–630 (2013)
  15. О.В. Руденко «Нелинейная динамика квадратично кубичных систем» 183 719–726 (2013)
  16. Е.П. Земсков «Тьюринговы структуры и амплитудное уравнение Ньюэлла—Уайтхеда—Сегела» 184 1149–1151 (2014)
  17. А.В. Белинский «Теорема Белла для трихотомных наблюдаемых» 167 323–335 (1997)
  18. В.В. Бражкин, Р.Н. Волошин и др. «Фазовые равновесия в частично открытых системах под давлением: разложение стехиометрического оксида GeO2» 173 1359–1366 (2003)
  19. Д.Е. Смайли, В.В. Бражкин, А. Палмер «Ответ на комментарий В.Н. Жаркова «Об оценке молекулярной вязкости внешнего ядра Земли»» 179 108–108 (2009)
  20. Д.Е. Смайли, В.В. Бражкин, А. Палмер «Прямые наблюдения вязкости внешнего ядра Земли и экстраполяция измерений вязкости жидкого железа» 179 91–105 (2009)

Список формируется автоматически.

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