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H定理
鎖定
- 中文名
- H定理
- 外文名
- H-theorem
- 領 域
- 經典力學，熱力學
- 人 物
- 波爾茲曼
H定理簡介
H定理是早期用來展現統計物理的威力。H定理可以從可逆微觀機制推導出熱力學第二定律。它被認為可以否證熱力學第二定律。H定理可以很自然地從玻爾茲曼提出的動力學方程“玻爾茲曼方程”推導出。H定理衍伸出許多關於其真實含意的討論，主要如下：
2）玻爾茲曼方程背後的假設（尤其是分子混沌的假設）是否太強？什麼時候這些假設會被破壞？
H定理定義
對於孤立理想氣體（總能量和分子數量不變），函數 H 在麥克斯韋-玻爾茲曼分佈下有極小值；如果系統處於其他分佈（比如説，全分子擁有相同能量），H會有較高的值。下一段會提到，根據玻爾茲曼H定理，當允許分子碰撞時，這些分佈並不穩定，並且會不可逆的最小化函數H（朝向麥克斯韋-玻爾茲曼分佈）
[1]
。
H定理玻爾茲曼H定理
在經典氣體模型中，氣體分子的運動看起來很混亂。玻爾茲曼説明了假設每次碰撞是隨機且獨立的，系統會向麥克斯韋分佈收束，就算一開始並非符合該分佈。玻爾茲曼思考分子碰撞會發生什麼事。根據基本的經典力學，兩個粒子彈性（例如鋼球模型）碰撞的能量轉移會根據不同的初始狀態而不同（碰撞的角度等）。
玻爾茲曼做了一個很關鍵的假設，稱為“分子渾沌假設”。在任何一次氣體碰撞中，參與碰撞的分子會獨立地選取分佈中的動能、運動方向和起始位置。在這些假設之下，並且給定能量轉移的機制，碰撞後的粒子能量會遵守一個特定的隨機分佈。
H定理影響
雖然玻爾茲曼H定理並不真的證明最初宣稱的熱力學第二定律，H定理讓玻爾茲曼對熱力學的本質做出越來越多概率的論述。熱力學的概率觀點最終在1902年讓約西亞·威拉德·吉布斯將統計力學從氣體推廣到一般的系統，並引入了廣義的系綜。
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