吉布斯系綜英文解釋翻譯、吉布斯系綜的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Gibbs ensemble; representative ensemble

分詞翻譯：

吉的英語翻譯：

auspicious; dexter; lucky; propitious
【計】 giga

布的英語翻譯：

cloth; fabric
【建】 cloth

斯的英語翻譯：

this
【化】 geepound

系綜的英語翻譯：

【化】 ensemble

專業解析

吉布斯系綜（Gibbs Ensemble）是統計力學中用于描述宏觀系統熱力學性質的數學模型框架，由美國物理學家約西亞·吉布斯（Josiah Willard Gibbs）于1902年提出。該理論通過概率分布函數刻畫處于熱力學平衡态的大量微觀粒子系統的統計行為。

核心概念與分類

系綜定義（Ensemble Definition）
系綜指大量具有相同宏觀條件（如溫度、體積、粒子數）但處于不同微觀狀态的系統集合。吉布斯系綜的核心公式為概率密度函數：

$$ rho(p, q) = frac{1}{Z} e^{-beta H(p, q)} $$

其中( Z )為配分函數，( H )為哈密頓量，( beta = 1/(k_B T) )，( k_B )為玻爾茲曼常數，( T )為溫度。
主要類型
- 微正則系綜（Microcanonical Ensemble）
  描述孤立系統（能量固定），適用于基礎熱力學分析。
- 正則系綜（Canonical Ensemble）
  描述與熱庫交換能量的封閉系統（溫度固定），廣泛應用于相變研究。
- 巨正則系綜（Grand Canonical Ensemble）
  描述與外界交換能量和粒子的開放系統（溫度、化學勢固定），用于處理氣體和凝聚态體系。
- 等溫等壓系綜（Isothermal-Isobaric Ensemble）
  用于恒定溫度與壓力條件下的材料性質模拟。

應用與意義

吉布斯系聯奠定了統計力學的數學基礎，其通過配分函數連接微觀動力學與宏觀可觀測量的方法，成為現代凝聚态物理、化學和材料科學的核心工具。例如，在相變研究中，正則系綜可推導臨界溫度；巨正則系綜能解釋超導體的Cooper對形成機制。

參考文獻

黃克孫，《統計力學》，北京大學出版社（基礎理論）
R.K. Pathria,《Statistical Mechanics》, Elsevier（系綜分類與應用）
J.W. Gibbs, "Elementary Principles in Statistical Mechanics", Yale University Press（原始文獻）

網絡擴展解釋

吉布斯系綜（Gibbs ensemble）是統計物理學中的核心概念，由約西亞·吉布斯（Josiah Willard Gibbs）于1878年提出，用于描述宏觀系統在特定熱力學條件下的統計行為。以下是詳細解釋：

1.基本定義

吉布斯系綜是一個理論上的概率分布集合，包含大量具有相同宏觀條件（如溫度、體積、粒子數等）但微觀狀态不同的系統。這些系統在相空間中表現為無數個相點，每個相點對應一種可能的微觀狀态（如粒子的位置和動量）。通過統計這些狀态的概率分布，可以推導出系統的宏觀熱力學性質。

2.常見類型

吉布斯系綜理論中常用的系綜包括：

正則系綜（NVT）：系統與外界交換能量但保持溫度（T）、體積（V）、粒子數（N）恒定，對應熱力學中的封閉系統。
微正則系綜（NVE）：孤立系統，能量（E）、體積、粒子數均固定。
巨正則系綜（μVT）：允許能量和粒子交換，適用于開放系統。

其中，正則系綜因形式簡潔且與實驗條件（如恒溫）高度契合，常被稱為“吉布斯系綜”。

3.核心思想

吉布斯通過引入系綜，将時間演化問題轉化為統計問題。例如，正則系綜中系統的概率分布遵循玻爾茲曼因子 ( e^{-beta E} )（(beta = 1/(k_B T))），通過計算系綜平均而非時間平均，可直接得到宏觀量（如内能、熵）。

4.應用與意義

物理意義：系綜理論将熱力學宏觀量與微觀狀态關聯，驗證了各态曆經假說（即時間平均等于系綜平均）。
實際應用：在分子動力學模拟中，正則系綜（NVT）和等溫等壓系綜（NPT）被廣泛用于模拟材料性質、相變等。

5.與其他理論的對比

玻爾茲曼統計：僅適用于近獨立粒子系統，而吉布斯系綜理論適用于相互作用複雜的系統。
量子統計：吉布斯系綜的經典框架為量子統計（如費米-狄拉克分布）奠定了基礎。

如需進一步了解正則系綜的數學形式或模拟方法，可參考相關文獻或中的具體推導。