2.4.2 等概率假设与统计物理学基础的再思考
量子统计物理学的两个基本假设是1)随机相位假设和2)等概率假设[50, 51]。
综合起来就是微正则系综假设。上述的第一个假设保证了描写微正则系综的密
度矩阵的非对角元为零,而第二个假设保证了对角元(各个态出现的几率)都
相等。一般的教科书都从热库加系统构成的微正则系综假设出发,导出系统的
正则系综(吉布斯)分布[50, 51]。然而,最近有人[7, 8]指出上述的两个基本假设
其实是多余的,甚至有些误导。我们完全可以不引入上述的两个假设而直接利
用量子纠缠证明系统的正则系综(吉布斯)分布。其基本思想是:在热力学极限
下,在系统加热库的波函数的集合中,绝大多数纯态波函数关于系统的约化密
度矩阵都满足正则分布,(或者表述为:对于宇宙的一个足够小的子系统,几乎
当宇宙处于任意一个纯态时(不必是等概率分布的混态),这个子系统都近似地
处于正则分布的热态)。也就是说对于一个足够小的子系统,宇宙处于任何一个
纯态或者处于一个等概率分布时候的状态不可区分。这种现象被称为“广义正
则原理”(general canonical principle)或“正则典型性”(canonical typicality)。这
样我们就完全放弃了量子统计力学的两个基本假设,而把量子统计力学完全建
立在了量子力学的基础之上。
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