第1章 微观可逆性和宏观不可逆性
1.1 统计物理学的任务
在本书的上册中我们讨论了热学理论中的热力学和气体动理论两部分内容,它们都是研究与物质的热运动有关的宏观性质。热力学是宏观理论,它以在热学中观测到的大量的实验事实归纳出的几条基本规律为基础,引进了系统的宏观热力学量,如温度、压强、内能和熵等,它与物质的分子观念无关。与热力学不同,统计物理学和作为它的原型的气体动理论是从物质的原子或分子结构和原子世界的基本动力学原理出发,并与概率论相结合,它的理论体系是建立在哈密顿力学原理和数理统计的基础之上,将我们从微观物理世界引导到宏观物理世界,它要回答诸如在热力学定律背后的微观规律是什么,如何从这些规律去解释热力学定律,以及为什么一个特定的物理系统会显示出这种热力学性质等问题。本书的下册将学习统计物理学的研究方法和如何应用统计物理去处理实际的物理问题。
统计物理学是从物质的原子或分子结构和粒子的微观运动规律来阐明物质宏观性质的科学,它的基本出发点是:
(1)宏观物质是由大量的原子、分子、电子和光子等微观粒子所组成的;
(2)微观粒子的运动服从力学规律。从本质上说,微观粒子的运动服从量子力学规律。然而,在一定的条件下可以用经典力学作近似处理;
(3)认为系统以一定的概率出现在各个微观状态上,运用概率论和力学规律可求出各个微观量的统计平均值,这个平均值就是此微观量相应的宏观量。
展开