جميع الكتب
حول المدرب تسجيل الدخول ابدأ القراءة

الفيزياء · المسرد

ما معنى الحالات المجهرية والعيانية؟

تعريف 16.1 الفيزياء الجامعية — السنة الثالثة · الفصل 16 — الجمهور الميكروقانوني

الحالة المجهرية تحديد مجهري تامّ لجملة — أي كل عدد كمومي لكل جسيم (أو، كلاسيكيًّا، كل موضع وكمية حركة، محصاةً بخلايا في فضاء الطور مقدارها h3h^3 لكل جسيم، القضية 7.5). والحالة العيانية هي ما تستطيع الترموديناميك رؤيته: الطاقة EE والحجم VV وعدد الجسيمات NN والمغنطة… و التعددية Ω(E,V,N)\Omega(E, V, N) هي عدد الحالات المجهرية التي ترتدي الحالة العيانية نفسها.

تعددية جملة السبينات بدلالة نسبتها إلى أعلى، من أجل N متزايد: فتحدّ الذروة وفق 1/√ N. وعند N 1020 يكون “التوزيع”، لكل غرض عملي، قيمةً واحدة — أي تحديد عياني من ديمقراطية مجهرية.
تعددية جملة السبينات بدلالة نسبتها إلى أعلى، من أجل NN متزايد: فتحدّ الذروة وفق 1/N1/\sqrt N. وعند N1020N \sim 10^{20} يكون “التوزيع”، لكل غرض عملي، قيمةً واحدة — أي تحديد عياني من ديمقراطية مجهرية.

أمثلة

مثال 16.3 (مغنط من NN قطعة نقد)

NN سبينًا مستقلًا، كل منها إلى أعلى أو إلى أسفل: أي 2N2^N حالة مجهرية. وللحالة العيانية “nn إلى أعلى” تعددية Ω(n)=(Nn)\Omega(n) = \binom Nn، ذروتها ساحقة عند n=N/2n = N/2 بعرض نسبي 1/N\sim1/\sqrt N. ومن أجل N=100N = 100: تكون حالة “الكل إلى أعلى” واحدة؛ وتحوي الحالة العيانية المتوازنة 1×10291 \times 10^{29}. ومن أجل N=1020N = 10^{20}، تُكبت انحرافات لا تتجاوز 10810^{-8} في نسبة “إلى أعلى” بعوامل مثل e104\eu^{-10^4}: فالجملة هي عند ذروتها، وما نسمّيه توازنًا هو الحالة العيانية ذات أكثر عدد من الحالات المجهرية.

اقرأ في الفصل ←