統計物理和凝聚態物理有何區別和聯絡?

時間 2021-05-07 10:54:56

1樓:「已登出」

這個問題的答案在Kubo的統計物理書上看到過:

It should be kept in mind that there is no distinct boundary between statistical mechanics and condensed matter physics……

Briefly characterized, statistical physics is the methodology of synthesis……

支援下Jun的觀點

2樓:Jiawei

對固體做孤立系假設,求出熱力學概率用對熵取變分在δS=0條件下求解固體內點缺陷(如弗倫克爾缺陷)濃度和溫度的關係,就是用熱統處理凝聚態問題的一例,熱統典型習題。其實如果主動去用的話熱統很實用的,畢竟這個世界那那都是熱現象。

3樓:

對於凝聚態理論,人們很多時候普遍關心費公尺面附近的系統的行為,以及Hamiltonian的基態;由於很多種原因,把非相互作用的部分單獨拿出來的話,相互作用會把原本的基態couple到各種各樣的激發態,從而把統計物理的很多性質和結論利用起來。不過除了少部分研究MBL這類非平衡態的問題外,大部分凝聚態系統的內容ETH都足夠解釋。

而統計物理往往不會滿足於平衡態這種非常textbook的內容。經典統計物理,要麼就是平衡態但是系統有很多/壓根沒有integral of motion,從而滿足一些性質;要麼就是非平衡態。而量子統計裡面則和凝聚態有些像,但也很不一樣。

而且,比起凝聚態裡面,統計物理很多時候關注系統其它本徵態的行為,而且系統可以是closed/open,比凝聚態研究的更豐富,但是與實際的聯絡則並不明朗——有的很容易聯絡的現實的一些系統上,但是很多則非常的抽象,比如說,只給一『類』問題的『統計結論』有乙個『半定量』的結果。

4樓:歪比歪比

本人一點拙見:

統計力學更像是方法和一種思維方式,是將一些高維(多粒子)的系統用統計的方式去思考乙個現象。平衡態統計力學已經比較完善了,有自己的一套體系。很多統計力學中的問題基本上就是些數學問題了,有些Dynamical System,Ergodic Theory的東西感覺好像物理學界做的人不多。

然後凝聚態物理的話更像是乙個研究的物件吧,裡面包含了類似固體物理,超導,相變,量子相變,低溫物理學等等子學科,裡面會用到大量統計力學的方法和思維方式,Marder, Ashcroft等人的書裡面都會有提到,而且因為現實生活中大多數情況都是non-equilibrium 或者near-equilibrium的,所以也有很多數值計算的問題,因為一些解析解很難做而且也沒有必要。

總之,我個人感覺統計力學比於凝聚態物理就差不多好比量子場論比於粒子物理。當然國內和國外可能分法或叫法不太一樣如有問題還請指出。

5樓:Jun

統計物理是從方法角度來命名的物理分支,而凝聚態物理是根據研究物件而命名的分支。這兩者存在交集,也有所不同。

凝聚態系統研究關注固態或液態(也就是所謂凝聚態)的物質形態的行為,泛泛的說,涵蓋了和人類的時空及能量尺度相關最重要的物質形態,由於物質單元間較為複雜的相互作用,比起氣體的物理內容又有所複雜。內容很豐富,很難一言以蔽之。在很多情況下,例如所謂硬物質,能譜特徵較為重要,統計相對重要性弱一些(當然對於多體體系是離不開統計)。

對於一些所謂軟物質體系,統計物理則十分重要。

統計物理是一種運用統計方法連線巨集觀行為和微觀組成的研究方法,其涵蓋範圍從傳統物理體系,到一些交叉學科(生物學、社會學、經濟學)都有應用。現代統計物理比較關心包括微觀動力學對巨集觀行為的影響、以及非平衡問題等等,也延伸到量子熱力學等領域。物件五花八門。

統計物理和凝聚態的類似之處(也是物理研究的乙個特點),都關注於多體體系(所謂more is different),凝聚態會強調準粒子,統計物理則更強調動力學。其實只是物理的不同側面,在不同條件和體系中各有反映。兩者的研究中在有些問題上也會互相融合,相互聯絡,比如spin glass,這個到現在還有不少相關的研究。

回到題主的關注,好好面對你的課題,需要的就要好好學習,方法是為解決問題服務,別把兩者割裂開來看。

6樓:

統計物理是Boltzmann開創的,研究物件比較簡單,主要是氣體的各種性質。

凝聚態物理是郎道提出的,研究的物件比統計物理複雜的多,包括氣體固體液體電子還有各種超流體等等在低溫常溫高溫下的各種性質。

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