麦克斯韦-玻尔兹曼分布在易辛模型中的应用

麦克斯韦-玻尔兹曼分布给出了系统在任一微观状态下的玻尔兹曼概率,从而可以计算系统中宏观观测量的统计平均值.但在实际计算中,由于系统可能微观状态数随系统品格格点数增大而指数增大,往往无法进行计算.本文以易辛模型为例,介绍了如何从玻尔兹曼概率的角度研究系统可能微观状态的演化过程,从而可以只考虑高概率的微观状态.使用该方法,...     

巨正则系综的最可几统计法

直接计算系统的微观状态数，并根据系统处于平衡态时微观状态数最大，导出巨正则分布公式及其有关的热力学函数。     

有关熵常数的讨论

(一) 统计物理中一个极为重要的基本原理(假设),就 是众所周知的微观态等几率原理:一个处于平衡态的 孤立系,各种可能的微观运动状态出现的几率相等. 因此,某一宏观态出现的几率必然与其所对应的微观 态数成正比.而在纯粹的经典统计物理中,由于微观 态出现于体积相等的相体积元     

时间反演过程中可逆性佯谬的消除

按目前量子力学中的定义，微观过程在时间反演下保持不变的条件是系统的哈密顿量满足关系 .证明了目前粒子物理学中电磁相互作用理论实际上不满足这个条件，由于至今的粒子物理实验都表明电磁相互作用在时间反演下是保持不变的，因此目前粒子物理学的时间反演变换理论必重建.作者提出一种更为合理的时间反演方案，按此方案，单一过程的电磁相互作用的跃迁几率对时间反演保持不变.但对非单一过程的宏观系统，由于各不同过程跃迁几率振幅的干涉效应，使得宏观过程时间反演的对称性被破坏，因此可以从根本上解决物理学上长期悬而未决的，孤立宏观系统演化过程不可逆但微观过程可逆的所谓可逆性佯谬问题.     

最概然分布、微观状态数及其相关问题

通过对一个简单模型的研究可知,最概然分布包含的微观状态数和全部可能微观状态数的比值在热力学极限下为零.当一个热力学体系处于平衡态时,最概然分布及其附近相对于实验可以达到的精度来说的极其狭窄的区域内的分布包括了体系几乎全部可能的微观状态数.     

周期驱动量子伊辛模型中非热统计的形成与抑制

在一维伊辛模型基础上,采用严格对角化方法研究孤立量子系统在周期驱动下量子微正则统计形成与抑制的条件.研究表明用纵向磁场驱动时伊辛模型不能形成量子微正则统计,用横向磁场驱动时可出现部分形成的趋势,如果同时在伊辛模型内引入局域随机磁场则可完全实现.量子微正则统计分布在系统中的形成或抑制取决于弗洛凯算符对量子系统作用的效果,可通过信息熵定量描述,信息熵越大则时间演化越能有效地遍历希尔伯特空间,从而形成量子微正则统计.这一行为是孤立量子系统可被热化的反映.     

场致爆炸发射阴极表面微凸起热效应的数值研究

研究场致发射电流密度与阴极表面微凸起顶部的温度之间的高度非线性关系,用数值方法计算在外加宏观电场条件下,不同顶底半径比微凸起的热效应.结果表明:当微凸起顶底半径比值不同时,由于微凸起的微观电场增强因子不同,当微凸起顶部温度达到阴极材料的熔点时,微凸起内部温度分布差异显著;当外加宏观电场相同时,微凸起的顶底半径比越小,爆炸发射延迟时间越短;对于顶底半径比确定的微凸起而言,爆炸电子发射延迟时间随外加宏观电场强度的减小而成指数规律增长.     

经典不确定关系到量子不确定关系的推广及对世界稳定性的应用

一般地引入了经典统计力学的联合概率密度分布,并把其密度函数一般地推广为一般的复函数和它的复共厄的乘积,进而自然地把经典统计力学平均值推广到量子力学的平均值,首次依据联合概率密度分布把经典统计力学的不确定关系严格地推广到量子力学的不确定关系,给出了经典统计力学与量子力学中不确定关系的对应关系,发现了人们对经典统计力学与量子力学不确定关系推导时所各遗漏的一个重要的条件,对不确定关系与此相关的所有的相关文章和书都需修正.最后一般地阐明了世界的稳定性与不确定关系的联系,同时一般地给出了不确定关系失效的条件.     

实现混沌系统同步的非线性状态观测器方法

针对一类状态不能全部测量且含有不确定因素的混沌系统的同步问题，设计了一个带有控制器的非线性观测器.当系统的非线性项满足一定条件时，不论系统是处于平衡点、周期、拟周期、混沌或超混沌状态，都可使观测器的状态按照目标系统给定的轨道演化，并且是大范围内可同步的.计算机仿真结果表明了所提出方法的有效性. 关键词： 状态观测器 混沌 超混沌 同步     

统计物理的微观动力学基础

统计的基本出发点是研究系统具有的随机性,不同系统在不同情形下的宏观热力学性质起源于系统内部随机性的差异,通过对宏观热力学系统的微观非线性动力学进行研究探索，我们可以进一步更为深入地理解物态方程、相变等诸多的宏观热力学现象。本文通过哈密顿系统的非线性动力学研究，以及遍历性理论的动力学随机性研究对此问题进行了分析，研究表明，动力学系统的全局性混沌是系统统计成立的根本要素，系统的无限大自由度（热力学极限）已不是决定性的因素，人们可以在此基础上建立少自由度系统的统计力学及热力学。     

热力学平衡态假定的讨论

在统计物理中,通常把“热力学平衡是对应于微观态数目最多的一个宏观态”作为基本假定.我们认为,从统计力学与量子力学的协调性来看,热力学平衡态应是系统各种可能出现态的平均态,而最可几态只当粒子数很大时可作为它的近似.当粒子数不是很大时,这两种假定间的差别就比较明显. 一、最可几与平均概念之区别 在统计力学中,最常用的概念是最可几.它是这样定义的,如果某物理量q的分布函数是f(q),则其最可几值qp就是对应于分布函数f(q)取最大值时的宗量值: 在标准的二次量子化和场论中,如果系统的态为,则某力学量q(包括粒子数算符)的平均值或期望…     

非平衡态统计力学研究的最新进展

 统计力学是从物质的微观结构出发,即从组成物质的原子、分子等微观粒子的运动及相互作用出发,去研究物质宏观性质的一门科学。统计力学的发展至今已经有150年的历史,对应平衡态的统计力学,我们从经典的麦克斯韦-玻尔兹曼统计开始,发展到了吉布斯的系综统计理论,平衡态统计力学已形成了一门异常完美的科学体系。以费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计为主的量子统计理论、相变和临界现象的标度理论(以重整化群理论为核心)是平衡态统计力学分支上结成的丰硕果实。总之,撇开统计力学的基础问题(如遍历性和不可逆性起源)不谈,对平衡态的经典系统和量子系统,我们都已经可以从微观统计意义上至臻完善地进行描述。在此基础上发展出来的应用已遍布物理、化学、生命、材料等几乎所有科学和工程领域。     

CONTIN算法及其在测量微凝胶颗粒粒度分布中的应用

颗粒粒径大小决定了微凝胶的相变行为,因此采用有效可靠的手段来确定胶体悬浮液中颗粒的平均粒径及粒度分布是至关重要的。CONTIN算法是分析动态光散射实验数据,获取胶体悬浮液中颗粒粒度分布的有效算法,但目前的最优正则化参数选取策略依赖于颗粒粒度分布的先验条件。为此,本文提出利用V-曲线准则获取最优正则化参数,使用CONTIN算法表征微凝胶悬浮液颗粒系的平均粒径和粒径分布信息。实验结果表明,与V-曲线正则化参数选取准则相结合,利用CONTIN算法可以有效的获取微凝胶悬浮液的颗粒粒度信息。     

扫描电子显微镜法测定金属衬底上石墨烯薄膜的覆盖度

利用化学气相沉积法生长在金属衬底上的石墨烯薄膜,由于其尺寸的可控性和转移的便利性,被广泛用作各种透明电极.石墨烯薄膜的方块电阻是衡量其品质的重要指标之一,而石墨烯覆盖完全是保证薄膜拥有优良导电性能的基本前提.本文通过研究评估不确定度的分量,提出利用扫描电子显微镜像素计算微区和宏观覆盖度的方法.考虑到石墨烯薄膜覆盖区域与未覆盖区域边界的确定,以及晶畴数目的选取这两个因素对覆盖度测定造成的误差.通过微区有效扫描电子显微镜图像的确定、宏观石墨烯薄膜有效扫描电子显微镜图像的测量数目以及宏观石墨烯薄膜覆盖均匀性的表达,系统研究了化学气相沉积法生长在金属衬底上的石墨烯薄膜的微区覆盖度、宏观覆盖度和覆盖均匀性.该方法通过获得有限次微区扫描电子显微镜图像,不仅可以计算宏观石墨烯薄膜的覆盖度,还可以给出覆盖均匀性,既节省了测量时间,同时也能保证测量有效性.     

最新科技动态

气流的统计力学远离平衡系统的微观涨落特性会显著影响对其宏观响应的了解.描述这类系统广泛采用的一个方法是“有效温度”,但这一概念扩展到什么程度仍然有效呢?加拿大人通过将一个小球置于上升气流中的荧屏上研究了这一问题,与很难测定并预言涨落的多粒子系统不同,这一系统没     

中国科学院西安光机所科技成果介绍之十

多用途高速全息摄影机是研究高速动态过程全息干涉计量的必备仪器。它可在无暗室条件下对透明物体和非透明物体进行全场非接触测量,如微粒的大小分布、运动速度流场、燃烧场等的特性研究;工作状态下机械动力设备的振动、应力、应变等以及各种材料特性的研究。它不但是宏观物体高速动态微观变化的检测工具,而且是微观物体高     

测量光子的数目

根据量子力学,一个孤立系统总是由其所有可能的态按照一定的几率叠加而成的,对该系统进行多次测量,得到的结果是以一定几率的分布．也就是说,在测量时系统经历了从叠加态到某单一态的转变,或者说测量起到了瓦解系统态叠加的作用．最近物理学家发现,实验上可以目击在测量时系统所发生的这种转变．法国Ecole Normale Superieure机构的Serge Haroche教授和其同事发展了一种新的量子非破坏性测量技术,并首次观测到了相干光场中的这种转变过程．     

玻色系统的微观状态数

指出了现行普遍使用的统计物理教材中关于玻色系统在一定分布下可能出现的微观状态数求法的不合理之处 ,给出了一种合理的计算方法     

铁磁晶体热力学性质的稳定性分析

对铁磁晶体自旋自洽条件用斜率比较法分析发现,整个铁磁晶体系统无论有无外场的作用,只有三种可能的热力学状态.采用重正化群的分析方法分析发现,其中有一种是不稳定的,处于相变临界状态,稍有微小干扰,即可发生状态的变化,其变化的方向取决于微扰的初始条件.系统的另外两种状态是稳定状态.在没有其他强烈的相反干扰时,此状态将永远保持下去.     

熵与熵变

 在热力学中,为了判断一切不可逆的过程的进行方向,人们引入了熵的概念。熵是一个比较抽象的物理概念,它代表着自然界中所有不可逆过程的一个特有的判断标准。一、熵所量度的物理内容我们依据经典统计力学的观点讨论熵所量度的物理内容。设有一个不受外界影响的孤立系统。这个系统中每个粒子都在做无规则的热运动,粒子间不断地相互作用和碰撞着,大量粒子分布在各自不同的动力学状态。由于这是一个不受外界影响的孤立系统,系统的总能量和粒子数是恒定不变的,变化的只是所有粒子各自不同的动力学分布状态。在不同时刻,系统粒子不同的动力学分布状态对应不同的分布几率Ｐｉ。