统计物理学包括哪些理论

Ⅰ 统计物理学是一门怎样的学科

统计物理学
statistical physics

根据对物质微观结构及微观粒子相互作用的认识，用概率统计的方法，对由大量粒子组成的宏观物体的物理性质及宏观规律作出微观解释的理论物理学分支。又称统计力学。所谓大量，是以1摩尔物质所含分子数（其数量级为1023个）为尺度的。研究对象从少量个体变为由大量个体组成的群体，导致规律性质和研究方法的根本变化，大量粒子系统所遵循的统计规律是不能归结为力学规律的。统计物理是由微观到宏观的桥梁，它为各种宏观理论提供依据，已经成为气体、液体、固体和等离子体理论的基础，并在化学和生物学的研究中发挥作用。气体动理论（曾称气体分子运动论）是早期的统计理论。它揭示了气体的压强、温度、内能等宏观量的微观本质，并给出了它们与相应的微观量平均值之间的关系。平均自由程公式的推导，气体分子速率或速度分布律的建立，能量均分定理的给出，以及有关数据的得出，使人们对平衡态下理想气体分子的热运动、碰撞、能量分配等等有了清晰的物理图像和定量的了解，同时也显示了概率、统计分布等对统计理论的特殊重要性。
非平衡态分布函数及其演化方程的建立，不仅成为输运过程微观统计理论的基础 ，而且由它定义的H函数及其遵循的H定理对理解宏观过程的不可逆性及趋于平衡的过程起过重要作用。熵的统计意义的阐明，熵增加原理的微观统计解释表明统计理论已从平衡态向非平衡态发展，已经从对某些宏观概念和宏观规律的微观统计解释发展到对热力学第二定律这样的普遍规律作出微观统计解释。但是，气体动理论以分子为统计个体，需对分子的结构以及分子间的作用作出并无根据的猜测或假设，这是它进一步发展的根本困难和限制。
J.W.吉布斯把整个系统作为统计的个体 ，提出研究大量系统构成的系综在相宇中的分布，克服了气体动理论的困难，建立了统计物理。在平衡态统计理论中，对于能量和粒子数固定的孤立系统，采用微正则系综；对于可以和大热源交换能量但粒子数固定的系统，采用正则系综；对于可以和大热源交换能量和粒子的系统，采用巨正则系综。这是三种常用的系综，各系综在相宇中的分布密度函数均已得出。量子统计与经典统计的研究对象和研究方法相同，在量子统计中系综概念仍然适用。区别在于量子统计认为微观粒子的运动遵循量子力学规律而不是经典力学规律，微观运动状态具有不连续性，需用量子态而不是相宇来描述。
非平衡态统计物理内容广泛，是尚在迅速发展远未成熟的学科。对处于平衡态附近的系统，研究其趋于平衡的弛豫时间及其与温度的依赖关系；对离平衡不太远，维持温度差、浓度差、电势差等而经历各种输运过程的系统，研究其各种线性输运系数，另外，还研究涨落现象。弛豫、输运、涨落是平衡态附近的主要非平衡过程。
20世纪60年代以来，对远离平衡态的物理现象进行了广泛的研究，其中最重要的是远离平衡的突变，有序结构的出现，建立了耗散结构理论，但尚未形成完整的理论体系。

Ⅱ 统计物理学的理论基础

非平衡态分布函数及其演化方程的建立，不仅成为输运过程微观统计理论的基础 ，而且由它定义的H函数及其遵循的H定理对理解，宏观过程的不可逆性及趋于平衡的过程起过重要作用。熵的统计意义的阐明，熵增加原理的微观统计解释，表明统计理论已从平衡态向非平衡态发展，已经从对某些宏观概念和宏观规律的微观统计解释，发展到对热力学第二定律这样的普遍规律作出微观统计解释。但是，气体动理论以分子为统计个体，需对分子的结构以及分子间的作用作出并无根据的猜测或假设，这是它进一步发展的根本困难和限制。

Ⅲ 量子力学和热力学统计物理有哪些重要的概念和结论

量子力学

波和粒子
振动粒子的量子论诠释
物质的粒子性由能量E 和动量p 刻划，波的特征则由电磁波频率γ 和其波长λ 表达，这两组物理量的比例因子由普朗克常数h（h=6.626*10^-34J·s） 所联系。
E=hγ , E=mc^2 联立两式，得：m=hγ/c^2（这是光子的相对论质量，由于光子无法静止，因此光子无静质量）而p=mv
则p=vhγ/c^{2}（p 为动量）
粒子波的一维平面波的偏微分波动方程,其一般形式
量子力学
为
dξ/dx=（1/γ）（dξ/dt） [5]
三维空间中传播的平面粒子波的经典波动方程为
dξ/dx+dξ/dy+dξ/dz=（1/γ）（dξ/dt） [6]
波动方程是借用经典力学中的波动理论，对微观粒子波动性的一种描述。通过这个桥梁，使得量子力学中的波粒二象性得到了很好的表达。
经典波动方程1,1'式或[6]式中的u,隐含着不连续的量子关系E=hγ和德布罗意关系λ=h/p,由于u=γλ，故可在u=vλ的右边乘以含普朗克常数h的因子（h/h）,就得到
u=（γh）（λ/h）
=E/p
德布罗意
等关系u=E/p，使经典物理与量子物理,连续与不连续（定域）之间产生了联系,得到统一 .
粒子波 德布罗意物质波
德布罗意关系λ=h/p,和量子关系E=hγ（及薛定谔方程）这两个关系式实际表示的是波性与粒子性的统一关系, 而不是粒性与波性的两分.德布罗意物质波是粒波一体的真物质粒子,光子,电子等的波动.
海森堡测不准原理
即物体动量的不确定性乘以其位置的不确定性至少为一个确定的常数。

测量过程
量子力学与经典力学的一个主要区别，在于测量过程在理论中的地位。在经典力学中，一个物理系统的位置和动量，可以无限精确地被确定和被预言。至少在理论上，测量对这个系统本身，并没有任何影响，并可以无限精确地进行。在量子力学中，测量过程本身对系统造成影响。
要描写一个可观察量的测量，需要将一个系统的状态，线性分解为该可观察量的一组本征态的线性组合。测量过程可以看作是在这些本征态上的一个投影，测量结果是对应于被投影的本征态的本征值。假如，对这个系统的无限多个拷贝，每一个拷贝都进行一次测量的话，我们可以获得所有可能的测量值的机率分布，每个值的机率等于对应的本征态的系数的绝对值平方。
由此可见，对于两个不同的物理量A和B的测量顺序，可能直接影响其测量结果。事实上，不相容可观察量就是这样的，即 。

不确定性
最着名的不相容可观察量，是一个粒子的位置x和动量p。它们的不确定性Δx和Δp的乘积，大于或等于普朗克常数的一半：
海森堡1927年发现的“不确定性原理”，也常称为“不确定关系”或者“测不准关系”，说的是两个不对易算符所表示的力学量（如坐标和动量，时间和能量等），不可能同时具有确定的测量值。其中的一个测得越准确，另一个就测得越不准确。它说明：由于测量过程对微观粒子行为的“干扰”，致使测量顺序具有不可交换性，这是微观现象的一个基本规律。实际上，像粒子的坐标和动量这样的物理量，并不是本来就存在而等待着我们去测量的信息，测量不是一个简单的“反映”过程，而是一个“变革”过程，它们的测量值取决于我们的测量方式，正是测量方式的互斥性导致了测不准关系。[7]
机率
通过将一个状态分解为可观察量本征态的线性组合，可以得到状态在每一个本征态的机率幅ci。这机率幅的绝对值平方|ci|2就是测量到该本征值ni的概率，这也是该系统处于本征态的概率。ci可以通过将投影到各本征态上计算出来：
因此，对于一个系综的完全相同系统的某一可观察量，进行同样地测量，一般获得的结果是不同的；除非，该系统已经处于该可观察量的本征态上了。通过对系综内，每一个同一状态的系统，进行同样的测量，可以获得测量值ni的统计分布。所有试验，都面临着这个测量值与量子力学的统计计算的问题。

同样粒子的不可区分性和量子纠缠
往往一个由多个粒子组成的系统的状态，无法被分离为其组成的单个粒子的状态，在这种情况下，单个粒子的状态被称为是纠缠的。纠缠的粒子有惊人的特性，这些特性违背一般的直觉。比如说，对一个粒子的测量，可以导致整个系统的波包立刻塌缩，因此也影响到另一个、遥远的、与被测量的粒子纠缠的粒子。这个现象并不违背狭义相对论，因为在量子力学的层面上，在测量粒子前，你不能定义它们，实际上它们仍是一个整体。不过在测量它们之后，它们就会脱离量子纠缠这状态。

量子脱散
作为一个基本理论，量子力学原则上，应该适用于任何大小的物理系统，也就是说不仅限于微观系统，那么，它应该提供一个过渡到宏观“经典”物理的方法。量子现象的存在提出了一个问题，即怎样从量子力学的观点，解释宏观系统的经典现象。尤其无法直接看出的是，量子力学中的叠加状态，如何应用到宏观世界上来。1954年，爱因斯坦在给马克斯·波恩的信中，就提出了怎样从量子力学的角度，来解释宏观物体的定位的问题，他指出仅仅量子力学现象太“小”无法解释这个问题。
这个问题的另一个例子是由薛定谔提出的薛定谔的猫的思想实验。
直到1970年左右，人们才开始真正领会到，上述的思想实验，实际上并不实际，因为它们忽略了不可避免的与周围环境的相互作用。事实证明，叠加状态非常容易受周围环境的影响。比如说，在双缝实验中，电子或光子与空气分子的碰撞或者发射辐射，就可以影响到对形成衍射非常关键的各个状态之间的相位的关系。在量子力学中，这个现象被称为量子脱散。它是由系统状态与周围环境影响的相互作用导致的。这个相互作用可以表达为每个系统状态与环境状态的纠缠。其结果是只有在考虑整个系统时（即实验系统+环境系统）叠加才有效，而假如孤立地只考虑实验系统的系统状态的话，那么就只剩下这个系统的“经典”分布了。量子脱散是今天量子力学解释宏观量子系统的经典性质的主要方式。
对于量子计算机来说，量子脱散也有实际意义。在一台量子计算机中，需要多个量子状态尽可能地长时间保持叠加。脱散时间短是一个非常大的技术问题。
热力学统计物理

热力学基本规律
热力学系统热力学平衡态
热力学第零定律温度
物态方程
准静态过程功
热力学第一定律内能力学第二定律
熵和熵增加原理
热力学特性函数法及其应用
特性函数
特性函数的特征麦克斯韦关系
开系的热力学基本方程和热力学公式
特性函数法的应用
最大功原理
热力学第三定律
相平衡和化学平衡
热动平衡判据
单元二相系的平衡克拉珀龙方程
气液两相的转变临界点和对应态定律
二级相变厄任费斯脱方程
朗道二级相变理论
液HeⅡ与二流体模型
表面效应对相平衡的影响液滴的形成
超导态—正常态的相变及其热力学理论
临界现象和临界指数
多元复相系的平衡条件吉布斯相律
化学反应平衡条件质量作用定律
不可逆过程热力学
描述方法和局域平衡条件
反应扩散方程
熵平衡方程局域熵增率
线性唯象律昂萨格倒易关系
最小熵产生定理
统计物理学基础
概率分布
统计平均值
二项式分布及其近似表达式
等概率原理
近独立粒子运动状态和系统微观状态的描述
近独立粒子系统的宏观态分布与微观状态数
近独立粒子系统的最概然分布
系综理论
系统微观状态的描述r空间
统计系综刘维尔定理
微正则系综
正则系综
等温-等压系综
巨正则系综开系的热力学公式
系综理论和经典热力学系统
量子统计
涨落理论和涨落耗散定理
非平衡态统计理论

Ⅳ 统计物理学20世纪60年代建立了什么理论

• 统计物理学20世纪60年代建立了（耗散结构）理论

• 统计物理学 ： 根据对物质微观结构及微观粒子相互作用的认识，用概率统计的方法，对由大量粒子组成的宏观物体的物理性质及宏观规律作出微观解释的理论物理学分支。

• 20世纪60年代以来，对远离平衡态的物理现象进行了广泛的研究，其中最重要的是远离平衡的突变，有序结构的出现，建立了耗散结构理论，但尚未形成完整的理论体系。

Ⅳ 统计物理学的基本观点

统计物理，基于等概率原理，认为宏观热力学量是相应微观量的统计平均值

Ⅵ 热力学与统计物理学的内容简介

全书共分11章，前5章为热力学，后6章为统计物理学。各章内容包括： 1.热力学的基本概念和基本规律；2.均匀系的平衡性质；3.相变的热力学理论；4.多元系的复相平衡与化学平衡、热力学第三定律；5.非平衡态热力学（线性理论）简介；6.统计物理学的基本概念；7.近独立子系组成的系统；8.统计系综理论；9.相变和临界现象的统计理论简介；10.非平衡态统计理论；11.涨落理论。

Ⅶ 统计力学和统计物理学有什么区别

统计力学（又叫统计物理学）是研究大量粒子（原子、分子）集合的宏观运动规律的科学。统计力学运用的是经典力学原理。由于粒子的量大，存在大量的自由度，虽然和经典力学应用同样的力学规律，但导致性质上完全不同的规律性。不服从纯粹力学的描述，而服从统计规律性，用量子力学方法进行计算，得出和用经典力学方法计算相似的结果。从这个角度来看，统计力学的正确名称应为统计物理学。
统计力学（Statistical mechanics）是一个以玻尔兹曼等人提出以最大乱度理论为基础，借由配分函数将有大量组成成分（通常为分子）系统中微观物理状态（例如：动能、位能）与宏观物理量统计规律 （例如：压力、体积、温度、热力学函数、状态方程等）连结起来的科学。

Ⅷ 统计物理学的介绍

统计物理学 statistical physics 根据对物质微观结构及微观粒子相互作用的认识，用概率统计的方法，对由大量粒子组成的宏观物体的物理性质及宏观规律作出微观解释的理论物理学分支。又称统计力学 。所谓大量，是以1摩尔物质所含分子数（其数量级为10^23个）为尺度的。