Большое каноническое распределение Гиббса. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Большое каноническое распределение Гиббса - распределение вероятности состояний статистич. ансамбля систем, к-рые находятся в тепловом и материальном равновесии со средой (термостатом и резервуаром частиц) и могут обмениваться с ними энергией и частицами при пост. объёме V; соответствует большому канонич. ансамблю Гиббса. Большое каноническое распределение Гиббса установлено Дж. Гиббсом (J. W Gibbs) в 1901 как фундам. закон статистич. физики (см. Гиббса распределения ).Равновесная функция распределения f(p, q)зависит от координат и импульсов лишь через функцию Гамильтона H_N(p, q)системы N частиц:

где T - абс. темп-pa,

- хим. потенциал, Z - не зависящая от р, q величина, определяемая из условия нормировки:

где суммирование ведётся по всем целым положительным N, а интегрирование - по фазовому пространству всех частиц:

T. о., Z - функция от

, V, T и выражается через статистич. интегралы для N частиц.

Большое каноническое распределение Гиббса можно вывести, если рассматривать совокупность данной системы вместе с термостатом и резервуаром частиц как одну большую, замкнутую и изолированную систему и применить к ней микроканоническое распределение Гиббса .Тогда малая подсистема описывается большим каноническим распределением Гиббса, к-рое можно найти интегрированием по фазовым переменным термостата и резервуара частиц и суммированием по числам частиц (теорема Гиббса).

В квантовой статистике статистич ансамбль характеризуется распределением вероятности

квантовых состояний г с энергией

, соответствующих числу частиц N, с условием нормировки

. Большое каноническое распределение Гиббса для квантовых систем имеет вид:

где Z - статистич. сумма для большого канонич. ансамбля Гиббса, определяемая из условия нормировки вероятности:

где суммирование ведётся по всем квантовым состояниям допустимой симметрии и целым положительным N.

Большое каноническое распределение Гиббса в квантовом случае можно представить через статистич. оператор (матрицу плотности)

, где H - гамильтониан системы.

Большое каноническое распределение Гиббса, как в классич., так и в квантовом случае, позволяет вычислить термодинамич. потенциал

в переменных

, V, T, равный

, где Z - статистич. сумма (или соотв. величина в классич. случае). Большое каноническое распределение Гиббса особенно удобно для практич. вычислений, т. к. отсутствуют дополнит. условия, связанные с постоянством энергии, как в микроканонич. распределении Гиббса, или с постоянством числа частиц, как в канонич. распределении Гиббса.

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.