Предмет и метод статистической физики

Термодинамика и статистическая физика изучают тепловую форму движения материи. Их основное содержание составляет рассмотрение закономерностей теплового движения в системах, находящихся в тепловом равновесии (см. 1), когда в них отсутствуют макроскопические перемещения одной части относительно другой, а также закономерностей при переходе систем в равновесное состояние . Отсюда видно, что предмет изучения термодинамики и статистической физики один и тот же. Существенное отличие их друг от друга состоит в методах исследования, поэтому они излагаются раздельно. [c.9]

В истории нашего предмета имеется одна характерная особенность. При изучении атомной физики иногда частично пренебрегали классической механикой и это приводило к неудовлетворительному положению предполагалось, что физик может усвоить элементы квантовой и статистической механики, не понимая классических основ, на которых построены эти дисциплины. В последние годы обстановка несколько улучшилась благодаря общему удлинению учебного курса теперь аналитические методы механики обычно изучаются на последней стадии обучения. Этому предмету посвящено несколько превосходных книг, а его элементарное изложение можно найти во многих общих курсах физики. Однако до сих пор не было введения в этот предмет, которое давало бы начинающему необходимый широкий общий обзор и в то же время не затрудняло бы читателя многочисленными деталями. Мы надеемся, что данная книга может заполнить существующий пробел. Мы считаем, что она сообщит физикам-экспериментаторам основные сведения, достаточные для понимания теории, а у теоретиков вызовет интерес к изучению обстоятельных произведений по аналитическим методам механики. [c.7]

СЫ, связанные с аберрациями, таким образом, чтобы они были достаточно понятны как аспиранту-физику, так и радиоинженеру. Поэтому в гл. 1 и 2 в общих чертах описана роль функций Грина в математической физике и показаны существенные различия между пространственными и временными фильтрами. В гл. 3 кратко излагаются фундаментальные соотношения параксиальной оптики с использованием компактной и эффективной матричной записи операторов перемещения и преломления. В гл. 4—6 описано влияние различных аберрационных членов на процесс формирования изображения с точки зрения и физической, и геометрической оптики. Содержание перечисленных глав более точно отражалось бы названием Теория связи и формирование оптического изображения . Но в дальнейшем было решено включить в книгу статистическое описание картин, которые часто служат объектами для оптических приборов, и самого светового излучения в скалярной и векторной формах. Строго говоря, книга представляет собой введение в классическую статистическую оптику. Предмет квантовой статистической оптики, находящейся в процессе интенсивной разработки, требует, как мне кажется, совершенно отдельного изложения в более сложной и более современной форме, чем та, которая дается здесь. Но можно думать, что студент будет лучше подготовлен к освоению квантовой оптики, если предварительно овладеет математическими методами более простой классической статистической оптики. [c.12]

Книга предназначена для чтения вводных циклов лекций студентам младших и старших курсов 1). В основе физики твердого тела лежит статистическая механика и квантовая теория. Пользуясь ими по мере необходимости, мы попытались учесть, особенно в более простых главах, что многие наши читатели, в частности студенты младших курсов, еще не достаточно хорошо освоили данные предметы. Там, где это представляется естественным, мы отделили вопросы, полностью основанные на чисто классических методах, от вопросов, требующих квантового рассмотрения. В последнем случае, так же как и при применении статистической механики, мы старались исходить из четко сформулированных первых принципов . Поэтому книга может служить вводным курсом, изучаемым одновременно с начальными курсами квантовой и статистической механики. Только более трудные главы и приложения рассчитаны на достаточно подготовленного читателя. [c.10]

За время, отделяющее решение модели Изинга Онсагером в 1944 г. от решения модели жестких шестиугольников Бакстером в 1980 г., статистическая механика двумерных систем обогатилась значительным числом точных результатов. Принято называть модель точно решаемой, когда для некоторой физической величины, такой как свободная энергия, параметр порядка или корреляционная функция, получено удобное математическое выражение или, по крайней мере, когда удалось свести их вычисление к задаче классического анализа. Такие решения, которые поначалу кажутся иногда каким-то курьезом, часто бы-виют интересны тем, что иллюстрируют общие принципы и теоремы, строго выведенные в рамках определенных теорий, а также позволяют контролировать приближенные методы, применимые к более реалистическим и сложным моделям. В теории фазовых переходов модель Изинга, результаты Онсагера и Янга успешно сыграли такую роль. Методы Либа и Бакстера для разнообразных вершинных моделей развили этот успех и расширили набор известных критических показателей, дав материал для сравнения с методами экстраполяции, и заставив уточнить концепцию универсальности. Тесно связанные с классическими двумерными моделями, хотя и не представляющие интереса для теории критических явлений, квантовые одномерные модели, такие, как магнитная цепочка, и знаменитое решение Бете, несомненно внесли вклад в понимание структуры возбуждений в системах с большим числом степеней свободы. Можно было бы также обратиться к физике одномерных проводников. Все эти вопросы теоретической физики, которые, несомненно, оправдывают исследования точно решаемых моделей, не являются предметом настоящей книги, поскольку их изложение потребовало бы обширных и в то же время глубоких познаний в теоретической физике. Речь будет идти в основном [c.8]

Термодинамикой принято называть часть теоретической физики, иссле дующую общие закономерности, характерные для больших физических систем. Считают, что термодинамика, отчетливо отделяясь от других частей теоретической физики предметом исследования, также резко отличается от них своим методом. Именно, принято формулировать общие законы больших физических систем как результаты абстракции из опыта и всю за дачу термодинамики сводить к выводу следствий из этих закономерностей. Выяснение же связей основных принципов термодинамики с законами микродвижений при таком подходе не входит в задачу термодинамики, а предоставляется статистической физике. [c.5]

Курс состоит из пяти томов I. Механика (Киттель, Найт, Ру-дерман). П. Электричество и магнетизм (Парселл). П1. Волны (Крау юрд). IV. Квантовая физика (Вихман). V. Статистическая физика (Рейф). Авторы каждого тома могли по своему усмотрению выбирать стиль и метод изложения, наиболее соответствующие предмету. [c.9]

Общие основания статистической физики сложны и трудны и их обсуждение занимает значительную часть времени в лекционном курсе. Поэтому тот, кто хочет перейти к ее применениям за счет сокращения вреА1ени, отводимого на изложение основ, может обратиться за идеями к этой книге. Такой образ действия привлечет тех, кто, как и я, чувствуют, что основы предмета лучше обсудить вначале кратко, а затем снова время от времени возвращаться к их обсуждению по мере того, как выясняются эффективность и сила метода. [c.7]

Со времени зарождения квантовой теории излучения черного тела вопрос о том, насколько хорощо уравнения Планка и Стефана — Больцмана описывают плотность энергии внутри реальных, конечных полостей, имеющих полуотражающие стенки, был предметом неоднократных обсуждений. Больщин-ство из них имели место в первые два десятилетия нащего века, однако вопрос закрыт полностью не был, и в последние годы интерес к этой и некоторым другим родственным проблемам возродился. Среди причин возрождения интереса к этому старейшему предмету современной физики можно назвать развитие квантовой оптики, теории частичной когерентности и ее применение к изучению статистических свойств излучения недостаточное понимание процессов теплообмена излучением между близкорасположенными телами при низких температурах и проблему эталонов далекого инфракрасного излучения, для которого длина волны не может считаться малой, а также ряд теоретических проблем, относящихся к статистической механике конечных систем. Хорошим введением к современному обзору в этой области являются работы [2, 3, 5]. Еще в 1911 г. Вейль показал, что требованием о том, чтобы полость являлась прямоугольным параллелепипедом, можно пренебречь при условии, что (У /с)- оо. Он показал также, что в пределе больших объемов или высоких температур число Джинса справедливо для полости любой формы. Позднее на основании результатов работы Вейля были получены асимптотические приближения, где Do(v) являлся просто первым членом ряда, полная сумма которого 0 ) представляла собой среднюю плотность мод. Современные вычисления величины 0 ) [2, 4] с использованием численных методов суммирования первых 10 стоячих волн в полостях простой формы показали, что прежние асим- [c.315]

Статистическая механика занимает среди других разделов физики особое место. При сравнительно коротком периоде существования она, со времени появления Я-теоремы Больцмана, является областью, в которой напряженность и драматизм событий, затухая иногда на короткое время, вспыхивает после этого с новой энергией, оказывая влияние на развитие других областей физики. В этом, может быть, не было бы ничего удивительного, если бы изменение наших представлений не происходило без открытия каких-либо новых частиц или без использования новых фундаментальных физических закономерностей. Все события разыгрываются на одной и той же сцене, на которой действуют любые частицы с любыми законами взаимодействия между собой. Однако основной вопрос статистической механики продолжает, вплоть до настоящего времени, оставаться предметом многочисленных дискуссий, исследований и, как это ни парадоксально, псточником многочисленных приложений откуда в системе берется хаос, позволяющий применить для ее описания различные вероятностные методы Многочисленные монографии ) содержат различные попытки ответа на различные части этой проблемы. Их разнообразие и многообразие отражают недостатки современной теории, хотя этим недостаткам не всегда можно придать четкую формулировку. [c.5]

Исследование всякого рода взаимосвязей является одним из наиболее распространенных направлений применения МММ в инженерной геологии. Предметом изучения при этом слул ат различные показатели физико-механических свойств пород, связи между структурой пород и их механическими свойствами, влияние различных факторов на геологические процессы (оползни, переработка берегов водрхранилищ и т. д.). При решении этих задач используются различные методы и модели, как детерминированные, так и статистические. Однако здесь нас интересует классификация всего этого множества методов и моделей по другому признаку основано решение задачи на вскрытии механизма взаимосвязи и взаимовлияния факторов или оно использует принцип черного ящика . Существенно, что содержательная интерпретация результатов решения, полученного по этой схеме, как правило, неоднозначна. Примерами первого способа могут служить классические решения механики грунтов, задач об устойчивости откосов, о переработке берегов водохранилищ и др., а также ряд решений, связывающих параметры трещиноватости с механическими и фильтрационными свойствами пород в массиве примерами второго — разнообразные корреляционные зависимости, парные и многомерные между показателями состава, структуры и свойств пород. Эти примеры свидетельствуют о многообразии решаемых задач и о том (важном с методологической точки зрения) факте, что одни и те же задачи решаются с использованием обоих способов. Последнее обстоятельство дает возможность рассмотреть преимущества и недостатки каждого из них на конкретных примерах. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...