物理中的统计观点例析

由大量微观粒子组成的宏观物质系统，其宏观性质是大量微观粒子行为的集体表现，其宏观物理量是相应微观物理量的统计平均值，这就是物理学中的统计的观点。

一、统计观点的内涵

我们知道，如果研究单个微观粒子的运动，或者研究少数几个粒子的运动，可以应用力学的方法，列出粒子的运动方程和初始条件，然后求解运动方程，便可以得到粒子运动的规律。然而，对由大量微观粒子组成的系统，这种方法是行不通的。首先，因为宏观统计中包含大量的微观粒子，粒子间的相互作用又非常复杂，我们不可能列出所有微观粒子的运动方程，也无从求解。其次，由于组成系统的粒子数目巨大，组成系统的粒子间的相互作用及系统与外界之间的相互作用总存在着无法控制与无法判断的随机因素，使得系统在某一时刻究竟处于何种运动状态，具有随机性质，即某一时刻，系统处于某种运动状态只具有某种可能性。物理学家通过实验和理论研究表明：由大量微观粒子组成的系统呈现出一种完全不同于力学规律的新的规律性——统计规律性。统计规律不能肯定地预言某一时刻系统处于何种运动状态，而是认为在一定的宏观条件下，虽然在某一时刻系统处于何种运动状态时偶然的，但系统的各种运动状态均有一定的出现机会，即均有一定的出现概率。只要条件一定，这种概率的分布是完全确定的。

二、统计观点例析

［例析一］

把统计的观点引入物理学研究，并作出重要贡献的物理学家有很多，比如，麦克斯韦首先把概率分布观点引入热现象研究。他把气体看作是由“数量极大的、非常微小的、完全弹性的、只有碰撞才有作用的坚硬小球所组成的系统”，并补充了三个基本假设：①两个分子相碰撞时，在一切方向上的反冲概率相等；②分子速度在x，y，z三个方向上的分量的分布彼此独立；③分子速度分布不受外界影响。据此，他发现了气体分子速度分布规律。

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