第 十 章 涨落理论统计物理中宏观量是对应的微观量的统计平均值,因此宏 观性质会出现统计平均所带来的涨落。 涨落现象有两种,一种是围绕平均值涨落,另一种是布朗 运动。 宏观量围绕平均值的涨落指的是宏观量的瞬时值与它的平 均值的偏差。系综理论中曾用正则分布函数和巨正则分布 函数,分别讨论了正则系综的能量涨落和巨正则系综的粒 子数和能量的涨落。然而,系综理论中用到的求涨落的方 法并不普遍,有的宏观量没有直接对应的微观量,如熵和 温度的涨落,此外还有一些强度量的涨落,如压强和化学 势的涨落不易求得。本章将引入涨落的准热力学理论来计 算各宏观量的热力学涨落。 布朗运动是处在气体或液体中的微小粒子由于受到周围气 体或液体分子的碰撞而产生的不规则的随机运动。分子和 微粒子碰撞所产生的剩余力造成无规运动,这种剩余力是 一种涨落力。布朗运动在随机过程研究中具有重要的意义 。1 涨落的准热力学理论 热力学本身是不讨论涨落的, 此处“准”是指用了许多热力 学公式,但根本上是从统计出发考虑的。 1.1 涨落的基本公式 问题:有一系统,平衡时,E 、V 、S 各有平衡值 , 若系统的微观态具有 , 求这微观态