曲:第一步是求解一个“力学”问题,得到系统的能量谱En,它
可能依赖于一些参数;第二步是对一切可能的能量状态计算如
下的指数和
Z=Σn
exp(En/kT)
其中T 是绝对温度,k是玻耳兹曼常数,Z称为配分函数或统计
和;第三步是建立与热力学的关系,实际上就是把指数和换成单
个指数,令Z=e-F/kT,F就是热力学中的自由能。一切热力学量
都通过求F对各个参数的导数得到,而不需使用其他运算。除了
理想气体等少数特例,真正用这个三部曲得到解决的实际问题
微乎其微。因为第一步并非统计的力学问题,对于多粒子系统已
经极难求解,而第二步的数学困难很大,通常要靠各种近似方法
或避开计算去寻求定性结论。
由于指数是极为光滑的连续函数,求和更使函数的性质变
好,历史上对这一套三部曲的严重怀疑,就在于它能不能说明磁
铁在升温过程中突然失去磁性这类相变现象,以及相变点附近
许多物理性质的反常。为了试图回答这个责难,伊辛(E.Ising)
在1925年提出一个非常简单的统计模型。在晶体的每个格点i
上放一个磁矩σi。它可以有向上(σi =1)或向下(σi= 1)两种
取向。只考虑最近邻磁矩的相互作用,当它们取向相同(σiσj =
1)时,能量是负J,而取向相反(σiσj= 1)时,能量是J。这样就
绕过了力学问题,直接给出了能谱
E(σ)= JΣ(近邻ij)
No comments:
Post a Comment