系综
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在统计物理中,系综(英语:ensemble)代表一定条件下一个体系的大量可能状态的集合。也就是说,系综是系统状态的一个概率分布。对一相同性质的体系,其微观状态(比如每个粒子的位置和速度)仍然可以大不相同。(实际上,对于一个宏观体系,所有可能的微观状态数是天文数字。)在概率论和数理统计的文献中,使用“概率空间”指代相同的概念。
此条目没有列出任何参考或来源。 (2017年3月27日) |
统计物理的一个原理(各态历经原理)是:对于一个处于平衡的体系,物理量的时间平均,等于对对应系综里所有体系进行平均的结果。
体系的平衡态的物理性质可以对不同的微观状态求和来得到。系综的概念是由约西亚·吉布斯在1878年提出的。
常用的系综有:
- 微正则系综(microcanonical ensemble):系综里的每个体系具有相同的能量(通常每个体系的粒子数和体积也是相同的)。
- 正则系综 (canonical ensemble):系综里的各体系可以和外界环境交换能量(每个体系的粒子数和体积仍然是固定且相同的),但系综内各体系有相同的温度。
- 巨正则系综(grand canonical ensemble):正则系综的推广,各体系可以和外界环境交换能量和粒子,但系综内各个体系有相同的温度和化学势。
- 等温等压系综(isothermal-isobaric ensemble):正则系综的推广,各体系可以和外界环境交换能量和体积,但系综内各个体系有相同的温度和压强。
在系综中,物理量的变化范围(fluctuation)与其本身大小的比值会随着体系变大而减小。于是,对于一个宏观体系,从各种系综计算出的物理量的差异将趋向于零。