ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Парадокс Гиббса из "Решаемые и нерешаемые проблемы биологической физики" Более сотни лет назад Джошуа Уилард Гиббс предложил свой знаменитый парадокс смешения . Гиббс упомянул о нем также и в своих основных работах [22,23]. В самом начале Гиббсу казалось странным, что энтропия совершенного газа не зависит от природы этого газа. Позднее эта проблема была представлена в более парадоксальной форме, как это показано на рис. 3.2. [c.36] Если мы удалим перегородку из сосуда А, где все частицы одинаковы, то ничего не изменится, и энтропия системы останется той же самой. Однако если мы удалим перегородку из системы В, где частицы по обе стороны перегородки различны, то энтропия изменится на величину Д5 = kgN 1п 2. Самое удивительное то, что различие между частицами может быть сколь угодно мало и иметь любые характеристики, но, тем не менее, изменение энтропии оказывается пропорциональным N и становится равным kgN 1п 2, как только частицы предполагаются не полностью идентичными. Парадокс Гиббса связан с самыми основами статистической механики и принципом аддитивности энтропии. Чтобы получить аддитивную энтропию при использовании статистической механики, Гиббс придумал специальную процедуру и повсюду применял ее в статистической физике. Эта процедура заключалась в делении функции распределения на АГ , т.е. в предположении, что перестановка одинаковых частиц между ячейками фазового пространства не изменяет микросостояния системы. Таким образом, мы учитываем только различные частицы и различные микросостояния. [c.37] Вопрос о почти идентичных частицах и почти идентичных микросостояниях возникает не только для частной системы рис. 3.2, но и в общем контексте статистической физики. [c.37] Одна из популярных точек зрения заключается в том, что квантовая механика, которая помогает уяснить некоторые основы статистической физики, может помочь и при решении парадокса Гиббса. В самом деле, согласно квантовой механике нет способа постепенно уменьшать различие между частицами. Они либо различны, либо одинаковы. Это правильно, однако этот аргумент не разрешает парадокс Гиббса. Если мы имеем дело со сложными частицами, например с макромолекулами, то они становятся одинаковыми задолго до того, как и квантовая природа начинает ифать роль. [c.37] Парадокс Гиббса упоминается и обсуждается почти в каждом учебнике статистической механики. Этому парадоксу посвящены специальные монографии. Различные книги предлагают различные объяснения. По-видимому, вопрос остается открытым. [c.38] В практической перспективе, поскольку все положительные утверждения статистической физики не подлежат сомнению, единственный подход к решению парадокса Гиббса заключается в анализе условий применимости всех используемых концепций. Такая попытка была предпринята несколько лет назад А. Гросбергом и автором [24]. Она основывалась главным образом на понятиях конструкции и памяти [9] в биологической физике. [c.38] Вернуться к основной статье