关于刘维尔定理的困惑

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论坛嘉宾: sage

Quit


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关于刘维尔定理的困惑 [文章类型: 转载]

(以下是代同学发的贴,这里谢谢各位老师先:-))

“我在看统计力学和非线性问题时出现了两个问题,望物理学的同修能帮我一下^_^:

对于保守系统, 由于哈密顿量为常数,那么的确可以推出刘维尔定理,即相空间的体积在运动中保持不变.但是对于耗散系统,这一结论是不成立,即刘维尔定理会失效,根据有些参考书介绍:相空间体积不守恒意味着系统向着更有序或无序的状态的转化,即微观状态数的减少或增加.,

第一个问题就是在耗散系统中,为什么微观状态数会减少?在相空间中是不是存在"源"或"汇"?相空间中系综所包含的每一系统在初态都对应Γ空间中都对应一点, 在耗散系统动力学演化过程中最终"失踪"了吗?

在耗散系统中,为什么微观状态数会减少或增加?在相空间中这究竟如何理解?

第二个问题是关于下述矛盾:
现在来看一孤立系统,由于孤立系统哈密顿量守恒,那么必须遵守刘维尔定理,即系统的状态在相空间中(Γ空间)应躺在等能量面上,密度ρ( )为常数,这是由平衡态系综理论引出来的结论.
但是由于孤立系统在向平衡态演化过程中,根据热力学第二定律,微观状态数(熵)在不断增大,即刘维尔定理似乎不再成立.
我也看了冯端写的<熵的世界>,在其中也写了埃伦费斯特夫妇的阐述,认为细粒熵还是守恒的不随时间变化,,与刘维尔定理不矛盾,但粗粒熵却
却在不断增长.但是这如何去理解?”

<x|F>=<x|∫|p><p|F>dp=∫<x|p><p|F>dp
<p|F>=<p|∫|x><x|F>dx=∫<p|x><x|F>dx
原来这就是傅立叶变换,我又被忽悠了:(

发表时间: 2007-03-17, 10:22:29 个人资料

littlebird


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Re: 关于刘维尔定理的困惑 [文章类型: 原创]

其实这是我昨天在物理爱好者论坛发的,呵呵,不想被Quit小妹看见:).

昨天因为功力值还欠一些,在繁星无法发出来,只好先在那里发.第一个问题可能好回答一些,第二个问题比较难,昨晚我也看了复旦苏汝铿老师的<统计热力学>,在其中提到了第二个问题的一些内容,不过偶还是很想听听大家的观点和最新的思考,也请繁星的高手们能点拨一下:)

松下问童子,言师采药去.
只在此山中,云深不知处.

真是很惭愧,偶就是那位问路人

发表时间: 2007-03-17, 23:40:34 个人资料

萍踪浪迹


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客栈长老论坛嘉宾学术成员

Re: 关于刘维尔定理的困惑 [文章类型: 原创]

::在耗散系统中,为什么微观状态数会减少或增加?
============================================
因为耗散系统是开放系统,与外界有交流.
例如吸引子的形成就是如此.

漫漫长夜不知晓 日落云寒苦终宵
痴心未悟拈花笑 梦魂飞度同心桥

发表时间: 2007-03-20, 09:29:22 个人资料

Quit


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Re: 关于刘维尔定理的困惑 [文章类型: 原创]

我就是物理爱好者上的o1911,呵呵
(在这里我原来的ID也是o1911,还和站长打过口水仗!_!,后来新繁星重新注册就换了个ID
嘿嘿,换马甲)

一楼确实不懂,所以帮你转到繁星上面来,让这里老师帮忙看看,这里的高手多 :-)
世界原来这么小 嘿嘿...

还有,我...不是小妹,只是男头像都不怎么好看,hehe

<x|F>=<x|∫|p><p|F>dp=∫<x|p><p|F>dp
<p|F>=<p|∫|x><x|F>dx=∫<p|x><x|F>dx
原来这就是傅立叶变换,我又被忽悠了:(

发表时间: 2007-03-20, 12:35:10 个人资料

littlebird


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Re: 关于刘维尔定理的困惑 [文章类型: 原创]

呵呵,既然01911兄的“真实身份”已经暴露了,也就没有必要再“转移后方”。只要老兄勇于坦白自己,相信人民政府会从轻发落^_^。

再回萍踪兄:你说得很对,上面第一个问题中的一部分,即耗散体系,不管系统初始状态如何,最后都会落入吸引子区域,会收缩到更低维,比如对有摩擦的单摆,这我是可以理解的:)

但是我最困惑的一点是,对一个孤立体系的演变过程,比如说孤立箱中左边的气体(中间有隔板,然后抽开,这一扩散过程中,它的哈密顿量为常数),那么刘维尔定理究竟还成立不成立?如果说它成立,说明相空间体积保持不变,即系统微观状态数不变,但是我们都知道由于热力学第二定律,孤立系统演变过程中,熵会增加,即微观状态数会不断增加,相空间的体积就会“增大”。这似乎是一个明显的矛盾。关于这一问题在教科书中好象都不提。

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发表时间: 2007-03-20, 22:07:09 个人资料

萍踪浪迹


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客栈长老论坛嘉宾学术成员

Re: 关于刘维尔定理的困惑 [文章类型: 原创]

::孤立系统演变过程中,熵会增加,即微观状态数会不断增加,相空间的体积就会“增大”。这似乎是一个明显的矛盾。关于这一问题在教科书中好象都不提。
================================================
一切孤立物理系统的演化都遵循熵增原理,也都符合Liouville定理.
开放系统,当然会有自组织现象,对应负熵.此时相空间体积也是变化的,当然就不遵守Liouville定理.

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发表时间: 2007-03-21, 10:27:56 个人资料
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