Введение
Тенденция тел к тепловому равновесию
В физике термизация (или тепловая стабилизация) — это процесс достижения физическими телами теплового равновесия посредством взаимного взаимодействия. В общем случае, естественная тенденция системы — к состоянию равнораспределения энергии и равномерной температуры, которое максимизирует энтропию системы. Термизация, тепловое равновесие и температура являются важными фундаментальными понятиями в статистической физике, статистической механике и термодинамике; все они служат основой для многих других специфических областей научного понимания и инженерных приложений. Примеры термизации включают: достижение равновесия в плазме, процесс, происходящий с высокоэнергетическими нейтронами при потере ими энергии в результате столкновений с модератором, и процесс излучения тепла или фононов носителями заряда в солнечной ячейке после поглощения фотона, энергия которого превышает ширину запрещенной зоны полупроводника. Гипотеза, лежащая в основе большинства вводных учебников по квантовой статистической механике, предполагает, что системы стремятся к тепловому равновесию (термизации). Процесс термизации стирает локальную память о начальных условиях. Гипотеза термизации собственных состояний — это гипотеза о том, когда и почему квантовые состояния подвергаются термизации. Не все квантовые состояния подвергаются термизации. Некоторые состояния, которые не достигают теплового равновесия, были обнаружены (см. ниже), и причины их неспособности к достижению теплового равновесия остаются неясными по состоянию на 2019 год.
the achievement of equilibrium in a plasma. the process undergone by high energy neutrons as they lose energy by collision with a moderator. the process of heat or phonon emission by charge carriers in a solar cell, after a photon that exceeds the semiconductor band gap energy is absorbed. The hypothesis, foundational to most introductory textbooks treating quantum statistical mechanics, assumes that systems go to thermal equilibrium (thermalisation). The process of thermalisation erases local memory of the initial conditions. The eigenstate thermalisation hypothesis is a hypothesis about when quantum states will undergo thermalisation and why. Not all quantum states undergo thermalisation. Some states have been discovered which do not (see below), and their reasons for not reaching thermal equilibrium are unclear as of 2019.
Теоретическое описание
Процесс установления равновесия может быть описан с помощью теоремы H или теоремы релаксации, см. также производство энтропии.
Системы, устойчивые к термообработке
Некоторые из таких явлений, сопротивляющихся тенденции к термализации, включают (см., например, квантовый шрам):
Обычные квантовые шрамы, которые относятся к собственным состояниям с повышенной плотностью вероятности вдоль нестабильных периодических орбит, значительно превышающей ту, которую можно было бы интуитивно предсказать, исходя из классической механики. Квантовые рубцы, вызванные возмущениями: несмотря на внешнее сходство с обычными шрамами, эти рубцы имеют новый базовый механизм, обусловленный комбинированным эффектом почти вырожденных состояний и пространственно локализованных возмущений, квантовые системы, состоящие из множества частиц, сохраняют память о своем начальном состоянии в локальных измеримых величинах в течение любого времени. Другие системы, сопротивляющиеся термализации и лучше изученные, – это квантово интегрируемые системы и системы с динамическими симметриями.