分子运动论(现在叫gas kinetics)作为一门科学的发展背道而驰的。Kinetics描述能发展起来,很大程度上一个先决条件是意识到微观的“作用力”完全和宏观力表现没有关系。比如气体压强,它基本上不受分子间作用力的影响
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经典统计力学最基本的微观物理图像是由分子运动论模型描述的。分子运动论也叫分子动理论(kinetic theory),主要有下面三条基本假设:
1.分子假设
宏观物体是由大量微粒——分子或原子组成。这里的分子或原子等同与源自德谟克利特传统的“微粒”,与我们在物质结构层次中使用的词汇有区别。德谟克利特把微粒的间隙理解为“虚空”,他为我们描述了分子间有间隙的事实。
2.热运动假设
物体内分子做总不停息的无规则运动,热运动的剧烈程度与热力学温度有关。最寻常却不能用肉眼察觉的现象是扩散,可见的“布朗运动”其实是分子热运动的衍生效应——花粉微粒不断被热运动中的水分子撞击。在最简单的理想气体模型中,刻画单原子分子热运动剧烈程度的平均平动能与热力学温度成正比。
3.分子间作用力
分子间存在相互作用力,表现为分子引力和分子斥力。分子间作用力只在分子间距足够小时起作用(理想气体模型忽略分子间作用力),在这个条件下,距离较近时斥力起主要作用,较远时引力起主要作用。
费曼在他的《讲义》里,对这个模型有十分经典的评价:
“假如由于某种大灾难,所有的科学知识都丢失了,只有一句话传给下一代,那么怎样才能用最少的词汇来表达最多的信息呢?我相信这句话是原子的假设(或者说原子的事实,无论你愿意怎样称呼都行):所有的物体都是用原子构成的——这些原子是一些小小的粒子,它们一直不停地运动着。当彼此略微离开时相互吸引,当彼此过于挤紧时又互相排斥。只要稍微想一下,你就会发现,这一句话中包含了大量的有关世界的信息。”
我一直很好奇,这个在费曼口中如此重要的微观图像是如何建立起来的
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