Prinzipien der statistischen Mechanik

Zusammenfassung

Als „Statistische Mechanik“ bezeichnet man den Teil der theoretischen Physik, der die makroskopischen Eigenschaften der Materie aus ihrer atomistischen Struktur ableitet. Dabei werden in diesem Zusammenhang als „makroskopische Eigenschaften“ solche Eigenschaften bezeichnet, die wesentlich durch das Zusammenwirken sehr vieler Teilchen (Atome, Moleküle) bedingt sind (Druck, Temperatur, Dielektrizitätskonstante usw.), im Gegensatz zu Eigenschaften, die für das einzelne Atom oder Molekül definiert werden können (Spektrum, Polarisierbarkeit usw.), wenn sie auch gewöhnlich an Systemen mit großen Teilchenzahlen gemessen werden. Der Gedankengang, welcher der statistischen Mechanik zugrunde hegt, läßt sich kurz in folgender Weise skizzieren. Vom atomistischen Standpunkt betrachtet, ist ein makroskopisches System ein mechanisches System, dessen Eigenschaften durch die Gleichungen der Atom-Mechanik determiniert werden. Ein derartiges mechanisches Problem ist jedoch praktisch unlösbar, nicht nur wegen der im allgemeinen unüberwindlichen mathematischen Schwierigkeiten (etwa 10²³ Variable!), sondern vor allem im Hinblick auf die Unmöglichkeit, die Anfangs- und Randbedingungen exakt festzulegen. Man kann aber fragen, welche Lösungen der Bewegungsgleichungen mit gewissen „fragmentarischen“ Kenntnissen über das betrachtete System (die stets vorausgesetzt werden müssen) vereinbar sind.