Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание
Посмотреть оригинал

Молекулярно-кинетическая теория. Концепция вероятностного детерминизма в статистической физике

История открытия закона сохранения и превращения энергии привела к изучению тепловых явлений в двух направлениях: термодинамическом, изучающем тепловые процессы без учета молекулярного строения вещества, и молекулярно-кинетическом.

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) явилась развитием упоминаемой выше кинетической теории вещества (альтернативной теплородной). Она характеризуется рассмотрением различных макропроявлений систем как результатов суммарного действия огромной совокупности хаотически движущихся молекул. При этом молекулярно-кинетическая теория использует статистический метод, интересуясь не движением отдельных молекул, а только средними величинами, которые характеризуют движение огромной совокупности частиц. Отсюда другое ее название — статистическая физика.

При рассмотрении систем, состоящих из огромного числа частиц, состояние системы характеризуют не полным набором значений координат и импульсов всех частиц, а вероятностью того, что эти значения лежат внутри определенных интервалов. Тогда состояние системы задается с помощью функции распределения, зависящей от координат, импульсов всех частиц системы и от времени. Функция распределения интерпретируется как плотность вероятности обнаружения той или иной физической величины (например, х, или Р) в определенных интервалах от х, до х, + Ах, или от Р, до Pt + APh По известной функции распределения можно найти средние значения любой физической величины, зависящей от координат и импульсов, и вероятность того, что эта величина принимает определенное значение в заданных интервалах.

Статистическая физика в некотором смысле нарушает традиции классического описания физической реальности. Ведь идеалом классического описания считалась динамическая детерминированная форма законов физики. Первоначально физики негативно относились к введению вероятности в статистические законы. Многие считали, что вероятность в законах свидетельствует о мере нашего незнания. Однако это не так. Статистические законы также выражают необходимые связи в природе. Действительно, во всех фундаментальных статистических теориях состояние представляет собой вероятностную характеристику системы, но уравнения движения по-прежнему однозначно определяют состояние (статистическое распределение) в любой последующий момент времени по заданному распределению в начальный момент.

Главное отличие статистических законов от динамических состоит в учете случайного (флуктуаций). В философии давно выработано представление о диалектическом тождестве и различии противоположных сторон любого явления. В диалектике необходимое и случайное — это две противоположности единого явления, две стороны одной медали, которые взаимообусловливают друг друга, взаимопревращаются, не существуют друг без друга.

Главное различие между динамическими и статистическими законами с философско-методологической точки зрения состоит в том, что в статистических законах необходимость выступает в диалектической связи со случайностью, а в динамических — как абсолютная противоположность случайного. Можно сделать вывод, что динамические законы представляют собой первый низший этап в процессе познания окружающего нас мира, статистические законы обеспечивают более современное отображение объективных связей в природе: они выражают следующий, более высокий этап познания.

И хотя молекулярно-кинетическая теория (статистическая физика) и термодинамика подходят к рассмотрению физических процессов с разных позиций, оформившихся к середине XIX в., оба эти направления дополняют друг друга, образуя одно целое. Так, в рамках молекулярно-кинетической теории внутренняя энергия понимается как полная суммарная энергия всех молекул рассматриваемого тела, как сумма средней кинетической энергии хаотического теплового движения молекул и средней потенциальной энергии взаимодействия молекул.

В рамках МКТ удалось выразить макропараметры, характеризующие макросостояние системы, которые можно измерить с помощью макроприборов через параметры самих молекул — через массу молекулы, число молекул в единице объема, среднею скорость движения молекул. Был определен молекулярно-кинетический смысл температуры и многое другое.

 
Посмотреть оригинал
 

Популярные страницы