Статистическая теория необратимых процессов - Айзеншиц Р.
Скачать (прямая ссылка):
7
недостатком книги является и почти полное отсутствие в ней ссылок на труды советских ученых. В частности, в книге отсутствуют ссылки на фундаментальные исследования Н. Н. Боголюбова, посвященные разработке эффективного метода функций распределения, связанного с построением и уточнением кинетических уравнений1). В связи с этим перевод книги снабжен дополнительной библиографией отечественных и иностранных работ, относящихся как к области статистической физики и теории необратимых процессов, так и к области теории вероятностей и случайных процессов.
Несмотря на отмеченные недостатки, книга Айзеншица, являющаяся одной из первых попыток систематичёского построения основ статистической теории необратимых процессов и содержащая ряд оригинальных концепций, замечаний и результатов автора, представляет большой интерес для широкого круга физиков и физико-химиков, а также специалистов инженерно-физического и математического направлений, работающих в области как статистической, так и феноменологической теории необратимых процессов и ее многообразных приложений. Книга может быть использована и как пособие для аспирантов и студентов старших курсов соответствующих специальностей.
Редактор выражает благодарность Л. П. Гинзбургу за участие в переводе и редактировании книги и В. П. Милан-тьеву за участие в составлении библиографии.
Ю, Суриное.
') См. дополнительную литературу [4]. Предисловие автора
В настоящей книге дается микрофизическая интерпретация макроскопических свойств вещества, связанная, как известно, со своеобразным сочетанием молекулярной динамики с понятиями теории вероятностей.
Теория, касающаяся свойств вещества в состоянии термодинамического равновесия, получила свою законченную форму еще в 1901 г. в работах Дж. Вилларда Гиббса. Наличие нерешенных проблем в теории равновесных состояний не связано с какими-либо принципиальными недостатками самой теории, а вызвано математическими трудностями ее применения к конкретным случаям.
Что же касается теории приближения к термодинамическому равновесию, то она еще далека от завершения. Необратимая природа этого приближения кажется несовместимой с обратимым характером молекулярной динамики. При попытках разрешения этого парадокса перед теорией возникли трудности, которые полностью еще не преодолены.
Первые теории необратимости были направлены на обход этих трудностей, а не на их разрешение. В элементарной кинетической теории газов вследствие явно упрощенных предпосылок коэффициенты вязкости и теплопроводности выражались через молекулярные константы и среднюю длину свободного пробега, вводимую в качестве дополнительного параметра. Так как эта теория достаточно хорошо согласовалась с экспериментом, аналогичные методы (с соответствующими видоизменениями) применялись и к электронам в металлах, жидкостям и другим системам. В этих случаях обычно достигалось лишь ограниченное соответствие с экспериментом, а при более тщательном исследовании обнаруживалась противоречивость теорий. 10
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Постепенно выяснилось, что такой вид приближения едва ли мог дать больше, чем умелое применение анализа размерностей, и что успех теории, основанной на понятии средней длины свободного пробега в газах, был в значительной степени случайным.
Рациональная теория необратимости должна начинаться там, где кончается теория равновесных состояний, т. е. основываться на замене известных функций равновесного распределения (Максвелла, Больцмана, Гиббса) функциями распределения, в которых учитываются отклонения от равновесного состояния.
В кинетической теории газов это уже выполнено путем применения кинетического уравнения Больцмана; благодаря работе Чепмана и Энскога мы теперь полностью располагаем выводом функций распределения. Аналогичные теории для твердого и жидкого состояний не достигли еще той же степени завершенности, что и для газов. Однако развитие в этой области идет очень быстро. Еще более важен, пожалуй, тот факт, что постепенно были выявлены общие черты всех этих теорий, так что уже вырисовываются рамки единой теории необратимости.
До сих пор все эти вопросы были знакомы лишь сравнительно узкому кругу специалистов. В настоящей книге мы представляем их более широкому кругу читателей, в особенности исследователям-физикам, знакомым с основами атомной физики, квантовой теории и элементарной статистической механики.
Смысл теорий необратимости можно понять только на фоне теории равновесных состояний. Поэтому вначале дается краткий обзор наиболее важных теорем и выводов этой последней теории.
При изложении основного материала теория необратимых процессов рассматривается в той мере, в какой она может быть выведена из принципов динамики — классической или квантовой. Однако, ввиду скудости квантовомеханических результатов, приходится отдать явное предпочтение классической теории 1X
!) Это утверждение автора в свете ряда последних работ представляется устаревшим. См., например, дополнительную литера-туру [84, 85, 114—116]. — Прим. перев. ПР8ДИСЛ0ВИЕ АВТОРА
