|
2019年又教了一轮“热力学与统计物理”( 3学分，48课时)。有若干问题，被我编入MOOC课程“精华”栏目，现在已经开放游客学习。 MOOC课程：https://coursehome./courseHome/2054691#onlineCourse 问题一： 在布朗运动中，布朗运动是服从时间反演的。如果从一个极小的时间尺度来看，两次碰撞的平均弛豫时间是Tc。那么，如果我将一个较长的宏观时间分成很多份，每一份都是弛豫时间Tc，这不就意味着每一份时间都服从时间反演。换而言之，相当于一个递推数列，我知道了An和递推关系就可以知道A1。然而这和布朗运动的随机性相悖！问题出在哪里？ 问题二： 关于真空导热。最近有实验报道真空中还可以通过量子涨落传递能量。我们学了涨落耗散理论，这两者有什么联系，怎么理解通过量子涨落传递能量呢？ 问题三： 实际颗粒应该具有一定温度，而如果液体并不多，我选取足够多的、能影响液体的、同温度的颗粒置入液体中，会如何呢，是否会因为同温度没有热传递但液体需对颗粒做功而导致温度下降呢？最后又如何平衡? ----- 这几个问题的参考解答如下： 问题一答案： 问题出在碰撞上。在两次碰撞之间，运动是明确的。碰撞时，不能看成质点，最简单的情况是两个球弹性碰撞，其中对心碰撞的只有一定概率，然后两个球碰撞之后，向四面八方飞出去的可能性都是存在的，无法控制。让时间倒回来，牛顿力学的时间可逆性就不存在了。 为了理解两个粒子碰撞，不妨参考散射的量子理论，其中向每个方向的散射都只有一定概率。 问题二答案： 答案1，量子涨落导致的力即Casimir力，即两个平行的中性理想导电金属平板，两板之间的一个吸引力，The Casimir Force公式如下：F=C\hbar/r^4。这个力近似为弹簧，把一些轻微的振动从一个板传到另外一版，即传热。 答案2（同学提供），假设真空中有两个分开放置且温度不同的物体。高温物体中的声子可以将热量传给真空中的虚粒子，然后这些虚粒子又将热量传给低温物体。如果我们将两个物体都视为振动的原子的集合体的话，那么虚粒子就像一根弹簧，将一个物体的振动传给另外一个，从而发生传热。 问题三答案： 这个问题不属于传统的统计物理，而是少粒子系统或者有限系统统计物理。这属于一个正在发展的研究领域。 传统的统计物理处理宏观的液体库，具有恒定的温度。颗粒尽管体积较大，质量也比较大，但是占有的比例小，无关初始温度如何，最后都会与库的温度一样。 ---- 本学期有一位旁听生，每次课要从地铁线的终点站乘车一小时来校听课。我相信她其实很难听懂。尽管物理学的研究可以零基础，但是“热力学与统计物理”课程的学习需要童子功。 （来自刘全慧老师的博客） |
|
|
