吉布斯理论:Γ空间
玻耳兹曼理论把在六维μ空间 s 相格中分子的最概然分布(n1, n2,⋯,n3)与平衡态分布等同起来,这可以用吉布斯的Γ空间理论表达得更清楚。
一种 N 个分子的气体的Γ空间是 N 个分子的坐标和动量的 6N 维空间。体积是ΩN,Ω是一个分子的六维相空间(见第 3 节)。分子的运动
方程由下式给出
p = − ∂H ,q& = ∂H ,k = 1, ,3N
k ∂q k ∂p
气体由在此Γ空间中的一点 P 描述,而分子运动则由在Γ中(6N—1)维能量表面的 P 的轨迹描述。极大值 W(n)被看成对应于占Γ空间中可达到体
积的绝大部分——可达到是借助于气体分子给定的总能量表达的。
按庞加莱的各态历经定理(Poincaré’sErgodic Theorem,1890 年), 点 P 在一定时间进程(足够长的时间)中,能足够接近地通过Γ空间中的任意点。因此在一个长时间内,可发现 P 在大多数时间内处于对应于六维μ空间的极大值 W■的Γ中可达到体积的极大部分。这就是玻耳兹曼把最概然分布等同于平衡分布观点的另一种表达。
〔在上面讨论中,我们并未讨论各态历经性问题的严密性,或Γ空间的“度量传递性”。这种简化的论证只是提示出“似然性”。〕