Молекулярная физика. Том 2 - Матвеев А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
сути, а в том, что с ними не сталкиваются в повседневном опыте, в рамках
которого были выработаны основные физические понятия и представления о
пространстве и времени. Например, классическая механика считается
простой, а квантовая - сложной. Однако по своей сути проблема инерции
безусловно сложнее проблемы квантования, а понять, почему два твердых
тела не могут занимать одно и то же место в пространстве, отнюдь не
проще, чем понять, почему два фермиона не могут иметь одинакового набора
квантовых чисел.
В те времена, когда молекулярная физика закреплялась в преподавании как
раздел физики, главное внимание уделялось изучению особенностей
молекулярной формы движения как таковой. В последующем центр тяжести
неизменно перемещался в сторону изучения статистических закономерностей и
термодинамического метода на примере молекулярных систем. Молекулярная
форма движения при этом становится частной формой, на которой
иллюстрируются общие закономерности. Эти тенденции нашли свое выражение в
соответствующих программах для вузов. Предлагаемая вниманию читателя
книга написана с учетом этих тенденций.
В книге также изложен материал, выходящий за рамки традиционного курса
молекулярной физики, однако необходимый для решения более широких задач,
чем просто изучение особенностей молекулярных систем. Речь идет в первую
очередь об электронном и фотонном газах. Хотя этот материал в
существующей программе молекулярной физики не является обязательным,
изучение его, хотя бы факультативно, желательно, поскольку вы-
8 Предисловие
рабатывает у студента более глубокий взгляд на распределения в
статистической картине описания явлений.
Из сказанного о сравнительной трудности квантовых и классических понятий
следует, что когда в курсе встречается экспериментальный материал,
позволяющий ввести те или иные квантовые представления или понятия, это
безусловно необходимо делать. Речь при этом идет, конечно, не о
количественном решении соответствующей квантовомеханической задачи, а об
истолковании результатов эксперимента в рамках квантовомеханических
представлений. Например, после того как изучена классическая теория
теплоемкостей идеального газа, экспериментальная зависимость теплоемкости
молекулярного водорода от температуры не менее удобна для этой цели, чем
результаты опытов Штерна - Герлаха в атомной физике.
Другим принципиальным обстоятельством, обусловливающим необходимость
использования квантовых понятий, является требование достаточно строгого
обоснования статистической физики, которое возможно лишь в рамках
квантовомеханических понятий. Естественно говорить об энтропии в связи с
термодинамической вероятностью и квантовой дискретностью состояния. Это
важно и в чисто методическом отношении - студент полностью осознает, что
общий курс физики является не предварительным курсом, который в
последующем будет уточнен, а окончательным и полным в рамках своих задач
курсом современной физики.
Об изложении материала на лекциях, сочетании индуктивного и дедуктивного
методов изложения и других аналогичных вопросах говорится в "Механике и
теории относительности"Сказанное там сохраняет, разумеется, свою силу и
для этой книги.
Книга написана на основе многолетнего опыта преподавания автора на
физическом факультете Московского государственного университета им. М. В.
Ломоносова. Автор благодарен своим коллегам по Московскому университету и
другим университетам и вузам, дискуссии с которыми содействовали
формированию книги в том виде, в каком она существует сейчас. Автор
благодарен академику АН БССР М. А. Ельяшевичу и проф. Л. Я. Кобелеву с
сотрудниками возглавляемой им кафедры за внимательное рецензирование
рукописи и ценные замечания.
Автор
1)
Матвеев А. Н. Механика и теория относительности. М., 1976.
1
Методы рассмотрения систем многих частиц
1
2
Математические
понятия
3
М акроскопи чески е и микроскопические состояния системы
4
Постулат равновероятности и эргодическая гипотеза
Статистический
метод
5
Вероятности макросостояния
6
Флуктуации
7
Канонический ансамбль Распределение Гиббса
8
Распределение Максвелла
9
Распределение Больцмана
1Q
Давление
11
Температура
12
Распределение энергии по степеням свободы
13
Броуновское движение
Исходный пункт: динамическое описание системы многих частиц неосуществимо
с технической, непригодно с теоретической и бесполезно с практической
точек зрения.
Основная идея: система многих частиц характеризуется параметрами и
закономерностями, имеющими статистический характер.
Математический аппарат: теория случайных величин и процессов.
Методы рассмотрения систем многих частиц
Дается характеристика агрегатных состояний вещества и описываются модели
систем многих частиц. Выявляется непригодность динамического описания
систем многих частиц с теоретической, неосуществимость с технической и
бесполезность с практической точек зрения. "Излагаются основные
особенности статистического и термодинамического методов.