2. Статистическая механика

Введение к второй части книги 'Осмысление энтропии в свете свечи'

Целью статистической механики является рассмотрение явлений механики сплошных сред исходя из движения атомов и молекул. Теория зародилась во второй половине 19-ого века как молекулярно-кинетическая теория; термин статистическая механика дан Гиббсом в книге 'Основные принципы статистической механики, разработанные со специальным применением к рациональному обоснованию термодинамики' в 1902 году. Уровень рассмотрения Гиббса в настоящее время называется классической статистической механикой. Однако уже развитие молекулярно-кинетической теории в 19-ом веке показало непригодность классической механики для описания явлений на атомно-молекулярном уровне. Приведу по этому поводу выразительную цитату Гиббса из его книги, которая хорошо показывает состояние физики в конце 19-ого века (во время работы над книгой):

'При настоящем состоянии науки едва ли можно разработать динамическую теорию молекулярного взаимодействия, которая охватывала бы явления термодинамики, излучения и электрические явления, присущие совокупности атомов. Однако всякая теория, не учитывающая все эти явления, очевидно, является неполноценной. Даже если ограничиться чисто термодинамическими явлениями, то не избежать трудностей в столь простом вопросе, как число степеней свободы двухатомного газа. Хорошо известно, что, хотя теория приписывает каждой молекуле такого газа шесть степеней свободы, в опытах по определению удельной теплоемкости мы обнаруживаем не более пяти степеней свободы. Несомненно, на ненадежном фундаменте стоит тот, кто основывает свою работу на гипотезах о строении вещества. Затруднения этого рода удержали автора от попыток объяснить тайны природы и заставили его удовлетвориться более скромной задачей вывода некоторых более очевидных положений, относящихся к статистическому разделу механики.'

Появление квантовой механики в первой половине 20-ого века привело к появлению квантовой статистической механики и тем самым разрешению проблем классической статистической механики. Однако, мысленная модель квантовой статистической механики опирается на волновую функцию всей системы. Это затрудняет наглядное представление системы, а с другой стороны ставит вопрос ребром, что такое волновая функция, и тем самым уводит рассмотрение в область интерпретации квантовой механики.

Далее: https://blog.rudnyi.ru/ru/2025/05/book-entropy-part2.html