统计物理学基础研究新进展

统计物理学基础研究主要针对3个基本问题:平衡态的由来、系综理论如何描述热力学测量以及非平衡定态的一般理论.本文总结了最近几年统计物理学在这些基本问题,尤其是在非平衡态一般理论研究上所取得的进展.强相互作用系统的计算方法是统计物理学,甚至是整个物理学的基本问题.本文除了处理非平衡态的一般框架外,还初步整理了这一框架在相互作用系统上的应用与发展.     

关于系综理论的学习指导

系综理论是平衡态统计理论中最系统、最完整、最具有代表性的理论，它原则上可适用于任何物质组成的系统。对初学者来说，由于系综理论中的一些基本概念和理论难以理解和掌握，造成学习上的困难。下面就系综理论中的一些重要概念和基本理论进行归纳和总结，帮助学员理解和掌握系综理论。lP空间和统计系综如果系统是由N个粒子组成的，每个粒子的自由度为r，则整个系统的自由度数为f＝Nr。系统在任一时刻的微观运动状态由／个广义坐标ql，q。，……，qj和／个相应的广义动量PI，P。，……，p，的数值所确定。所谓P空间（又称系统相空间），…     

量子R—N黑洞系统的微正则系综统计

应用微正则系综理论,对大量的量子R—N黑洞组成的系综进行研究,其主要的结论是,在高能极限下,体系最可能的结构为一个黑洞将获得体系全部的质量和所有的电荷,带电荷不会破坏黑洞的统计“自举”条件．     

能量转换量子系统的热力学特性及其研究进展

量子物理是理解微观粒子运动规律的现代物理学理论.它与信息、生命以及化学等学科相互联系日益紧密,引发了许多新技术革命,深刻影响着人类的生活,已成为社会经济发展的原动力之一.当前,量子物理和能源科学结合,正在产生新的学科生长点.本文主要概述多种类型能量转换量子系统的发展;结合国内外的研究现状,系统地阐明如何应用热力学理论研究量子体系的能量操控以及微观器件的优化设计;总结量子热力学循环、能量选择量子电子器件、量子点热管理器件等在理论和实验方面研究的代表性成果和进展;展望量子物理与能源科学交叉领域发展的新方向.     

量子物质拓扑相的核磁共振量子模拟

拓扑相是一类不能由经典朗道对称破缺理论描述的奇特物质态.这种态具有一些有趣的性质,如依赖于拓扑流形的基态简并度、准粒子分数统计和拓扑纠缠熵等.拓扑相的性质研究在凝聚态物理中本身具有重要意义,如促进新型材料的发现.另一方面,拓扑相提供了一种天然的无噪声介质,在容错量子计算领域也有着潜在的应用.然而,受限于当前苛刻的实验条件和可控的实验手段,在真实体系中观测并探索拓扑相的性质是一件困难的事情.量子模拟用一个可控的量子系统模拟复杂的或难以观测的物理现象,为我们研究拓扑相提供了有力手段.核磁共振体系作为量子模拟的物理实现平台之一,在多量子比特实验中具有成熟的控制技术和精确的测量手段,是一个很好的测试平台.本文首先介绍拓扑相的基本概念和性质,回顾核磁共振在量子模拟中的应用,然后讨论基于该体系完成的关于拓扑相量子模拟的几个实验工作,最后给出总结并展望此研究领域的前景.     

经典液体统计理论概况

一、引言经典液体理论是统计物理的一个重要分支。长期以来,液体理论远远落后于气体和固体的理论。这主要是因为液体的结构复杂,使理论分析十分困难。高速大型计算机的发展,为液体理论研究提供了强有力的技术基础,近三、四十年,液体理论的研究获得了显著的进展,引起了越来越多的物理学工作者的关注和研究。可以预见,今后的发展将更加迅速。液体的统计理论,可分为经典液体和量子液体(如液氦)。本文将只概要地阐述经典液体的平衡态理论。     

热力学平衡对玻色气体的冷原子数目的限制

应用温度涨落等统计物理知识,通过利用热容量这一重要的物理量计算得出平衡态下冷原子的最小数目Nmin的解析表达式.以弱相互作用玻色气体为例,探讨气体的热力学性质,求解得出低温极限下,系统处于平衡态时冷原子最小数目的量级.     

应用物理学专业热物理课程体系整合探索

针对我校应用物理学专业热物理课程教学中涉及到的“热学”和“热力学与统计物理学”两门课程,结合课程内容及教学实际,提出了对热物理体系整合的意义、目标及方法.     

理想量子气体高温条件下的相对论熵变

在理想量子气体和相对论概念的基础上 ,根据相对论的态密度和量子统计的粒子数密度、能量密度的结论 ,通过严格的理论推导 ,得出理想量子气体在高温条件下的相对论性的状态方程、热容量以及等压、等容、等温三种过程的熵变 ;并将经典理想气体、非相对论理想量子气体、相对论理想量子气体在高温条件下的熵变相比较 ,指出非相对论理想量子气体与经典理想气体的差异在于描述微观体系的波涵数的对称性 ,相对论理想量子气体与非相对论理想量子气体的差异在于相应的态密度的不同 ;阐明高温条件下相对论理想量子气体的熵变在量子统计领域中的先进性以及对聚变核反应中高温电子气的应用前景     

量子气体的简并条件分析及应用

基于统计力学方法,从几种不同角度讨论了量子气体系统的简并条件,并通过分析和对比,指出它们本质上的一致性以及量子气体的性质对于其简并度的依赖关系。以简并费米气体模型在天体物理中的应用为例,说明了量子统计理论在现代物理研究领域有着十分重要的作用。     

第七届全国非平衡统计物理学术会议论文摘要选登

第七届全国非平衡统计物理学术会议于1990年12月24日至28日在福州召开,学部委员黄祖洽教授、北师大胡岗教授、福建师大杨亚天教授、西北大学张纪岳教授、北京应用物理与计算数学研究所王光瑞副研究员在会上分别就“相变动力学的几个问题”、“随机力和非线性系统”、“量子混沌研究的现状”、“光学系统的非线性动力学”及“混沌理论概述”作了综述报告。会议录用论文93篇,包括分形、分维、混沌研究,非平衡热力学、统计物理的基础理论研究及有关应用研究三部分内容,不同程度地反映了当前我国非平衡统计物理研究方面的进展情况。由于篇幅有限,仅选登40篇论文摘要如下,供参阅。     

量子密度函数理论

量子密度函数理论是一种新的物质电子结构的局部有效势能理论，它虽然以Hohenberg—Kohn的第一定理为基础，但与传统的Kohn—Sham密度函数理论不同。本书作者从上世纪70年代起即开始有关研究，并开设研究生课程，本书便是在此基础上形成。本书不仅给出这个新的理论，而且用较少篇幅讲述了传统理论，由此阐述新理论的基本思想，并应用它给出传统理论的精确的物理解释。     

平衡辐射统计理论的探讨

运用经典统计物理理论对平衡辐射进行研究,存在着致命的缺陷,主要原因是经典统计物理理论把平衡辐射场看作是由无穷多个单色平面波的叠加,按能量均分定理,每个单色平面波具有一定的能量值,因而平衡辐射场的总能量将趋于无穷大。要正确解决经典统计物理对平衡辐射的缺陷,需要用量子统计物理理论来研究。量子统计理论认为,平衡辐射是由大量光子组成,光子的自旋量子数为1,满足玻色分布,从而能得到与实际完全相符的结论,即普朗克公式。利用普朗克公式还可以得出瑞利-金斯公式以及维恩公式等其他一些重要结论。     

理想化方法及其在物理教学中的应用

理想化方法是科学抽象的常用方法。它以客观事物为原型,以科学实验为基础,抓住事物的主要矛盾、起决定性作用的因素和最本质的问题,在思想中建立高度抽象的理想客体通过“纯化”的理想条件、理想过程、揭示现象的本质和事物运动的规律。理想化方法在物理教学中的应用,主要是建立理想模型和设计理想实验。通过分析电力线、理想气体、分子、原子核式结构、质点、刚体、理想流体、理想气体、单摆、孤立系统、绝热系统、可逆过程、准静态过程等物理模型的构成和伽利略斜面实验、牛顿“高山大炮实验”、爱因斯坦的“闪电实验”,阐明应用理想化方法可以透过现象抓住本质、简化过程、揭示规律,超越现有条件建立物理理论的作用和意义。     

非线性群子统计理论考察高分子合金的相分离现象

从统计热力学的角度出发,应用非线性群子统计理论,对高分子合金体系平衡态相分离行为进行了理论研究,建立了二元高分子合金体系的非线性群子统计模型,推导出该体系的相分离方程。在理论和实践的基础上对二元高分子合金体系的相图进行了系统分类,并模拟了若干文献中的相图,得到了与实际曲线相当吻合的理论模拟曲线。     

“Which Way”实验,波粒二象性的可能破缺和新的二象性

最近的某些实验显示出量子物理的许多新特性.WhichWay(WW)实验暗示波粒二象性可能破缺.由此应该继续检验量子波动性对单个粒子、极小的时空范围、短程强弱相互作用及高能过程等方面的有效性.这些实验为粒子物理的发展方向提出了多种可能性.基于对量子力学的统计基础和粒子物理的总体特征进行的讨论,可以得到理论的一种发展方向:对称性-统计性的新的二象性.由于统计性和量子场论一一对应,它又联系于一般的泛量子理论.       

软件工程实践教学体系的改革与探究

实践教学是学生理论联系实际最直接、最有效的环节,是教学工作非常重要和不可缺少的部分.文章结合我校软件工程课程的实际情况,以“工程应用”为主线,在制定完善教学大纲的基础上,对该课程实践教学体系的构建进行了一些思考和探究.     

从量子论到玻色-爱因斯坦统计

爱因斯坦对量子论的理论基础及其应用作了大量工作,玻色将对称性概念引入统计方法,他们是量子统计理论的先驱;特别是爱因斯坦对玻色-爱因斯坦凝聚的预言形成了凝聚态物理新的前沿方向.     

量子纠缠的理论与实践

量子纠缠是量子体系的一种奇妙特性。本文对量子纠缠的历史渊源和基本概念、近年来在理论和实践研究方面的重要进展以及在量子信息科学领域的应用前景,做了介绍与讨论,并对原子气池内的超光速传播的物理机制作了探讨。     

隧道效应的量子理论

隧道效应是一个有着广泛应用的量子现象。本书对于这种现象的理论基础给出了全面、详尽的介绍。作者没有拘泥于某一特殊的应用，而把重点放在讨论各种应用的物理。