सांख्यिकीय यांत्रिकी में प्राथमिक सिद्धांत
 Titlepage | |
| Author | Josiah Willard Gibbs |
|---|---|
| Country | United States |
| Language | English |
| Subject | Statistical mechanics, Mathematical physics |
| Genre | science, physics |
| Publisher | Charles Scribner's Sons |
Publication date | March 1902 |
| Media type | Print (hardback) |
| Pages | 207 |
सांख्यिकीय यांत्रिकी में प्राथमिक सिद्धांत, मार्च 1902 में प्रकाशित, जोशिया विलार्ड गिब्स द्वारा लिखित वैज्ञानिक साहित्य का एक काम है जिसे आधुनिक सांख्यिकीय यांत्रिकी की नींव माना जाता है। इसका पूरा शीर्षक सांख्यिकीय यांत्रिकी में प्राथमिक सिद्धांत, थर्मोडायनामिक्स की तर्कसंगत नींव के विशेष संदर्भ में विकसित था।[1]
अवलोकन
इस पुस्तक में, गिब्स ने सावधानीपूर्वक दिखाया कि ऊष्मप्रवैगिकी के नियम एक सामान्य शास्त्रीय यांत्रिकी प्रणाली से बिल्कुल कैसे उत्पन्न होंगे, यदि कोई उस प्रणाली की स्थिति के बारे में एक निश्चित प्राकृतिक अनिश्चितता की अनुमति देता है।
सांख्यिकीय यांत्रिकी के लिए थर्मोडायनामिक कनेक्शन के विषयों की खोज पिछले दशकों में रुडोल्फ क्लॉसियस, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल और लुडविग बोल्ट्ज़मान ने मिलकर इस विषय पर हजारों पेज लिखकर की थी।[2] पुस्तक लिखने में गिब्स का एक उद्देश्य इन परिणामों को एक सामंजस्यपूर्ण और सरल चित्र में परिवर्तित करना था। गिब्स ने 1892 में अपने सहयोगी लॉर्ड रेले को लिखा था
Just now I am trying to get ready for publication something on thermodynamics from the a-priori point of view, or rather on 'statistical mechanics' [...] I do not know that I shall have anything particularly new in substance, but shall be contented if I can so choose my standpoint (as seems to me possible) as to get a simpler view of the subject."[2]
वह इस विषय पर कुछ समय से काम कर रहे थे, कम से कम 1884 की शुरुआत में जब उन्होंने सांख्यिकीय यांत्रिकी के विषय पर एक पेपर तैयार किया था (अब इसके सार को छोड़कर खो गया है)।[3]
गिब्स की पुस्तक ने सांख्यिकीय यांत्रिकी को 207 पृष्ठों के ग्रंथ में सरलीकृत किया। उसी समय, गिब्स ने सांख्यिकीय यांत्रिकी को उस रूप में पूरी तरह से सामान्यीकृत और विस्तारित किया जिस रूप में इसे आज जाना जाता है। गिब्स ने दिखाया कि कैसे सांख्यिकीय यांत्रिकी का उपयोग थर्मोडायनामिक्स को शास्त्रीय थर्मोडायनामिक्स से परे, किसी भी संख्या में स्वतंत्रता की डिग्री (सूक्ष्म प्रणालियों सहित) और गैर-व्यापक चर प्रणालियों तक विस्तारित करने के लिए भी किया जा सकता है।
पुस्तक के लेखन के समय, प्रकृति की प्रचलित समझ पूरी तरह से शास्त्रीय शब्दों में थी: क्वांटम यांत्रिकी की अभी तक कल्पना नहीं की गई थी, और यहां तक कि आज भी बुनियादी तथ्यों (जैसे कि परमाणुओं का अस्तित्व) पर वैज्ञानिकों के बीच विवाद था। गिब्स अध्ययन के तहत भौतिक प्रणालियों की प्रकृति के बारे में कम से कम अनुमान लगाने में सावधान थे, और परिणामस्वरूप गिब्स द्वारा निर्धारित सांख्यिकीय यांत्रिकी के सिद्धांतों ने अपनी सटीकता बरकरार रखी है (विस्तार में कुछ बदलावों के साथ लेकिन विषय में नहीं), प्रमुख के बावजूद 20वीं सदी की शुरुआत में आधुनिक भौतिकी में उथल-पुथल।[4]
सामग्री
वी. कुमारन ने सांख्यिकीय यांत्रिकी में प्राथमिक सिद्धांतों के संबंध में निम्नलिखित टिप्पणी लिखी:
... In this, he introduced the now standard concept of ‘ensemble’, which is a collection of a large number of indistinguishable replicas of the system under consideration, which interact with each other, but which are isolated from the rest of the universe. The replicas could be in different microscopic states, as determined by the positions and momenta of the constituent molecules, for example, but the macroscopic state determined by the pressure, temperature and / or other thermodynamic variables are identical.
Gibbs argued that the properties of the system, averaged over time, is identical to an average over all the members of the ensemble if the ‘ergodic hypothesis’ is valid. The ergodic hypothesis, which states that all the microstates of the system are sampled with equal probability, is applicable to most systems, with the exception of systems such as quenched glasses which are in metastable states. Thus, the ensemble averaging method provides us an easy way to calculate the thermodynamic properties of the system, without having to observe it for long periods of time.
Gibbs also used this tool to obtain relationships between systems constrained in different ways, for example, to relate the properties of a system at constant volume and energy with those at constant temperature and pressure. Even today, the concept of ensemble is widely used for sampling in computer simulations of the thermodynamic properties of materials, and has subsequently found uses in other fields such as quantum theory.[5]
संदर्भ
- ↑ Hadamard, Jacques (1906). "जे विलार्ड गिब्स द्वारा सांख्यिकीय यांत्रिकी में प्राथमिक सिद्धांतों, थर्मोडायनामिक्स की तर्कसंगत नींव के विशिष्ट संदर्भ के साथ विकसित की समीक्षा" (PDF). Bull. Amer. Math. Soc. 12 (4): 194–210. doi:10.1090/s0002-9904-1906-01319-2. (in French)
- ↑ 2.0 2.1 Cercignani, Carlo (1998). Ludwig Boltzmann: The Man Who Trusted Atoms. Oxford University Press. ISBN 9780198501541.
- ↑ Gibbs, J.W. (1884). "खगोल विज्ञान और थर्मोडायनामिक्स के अनुप्रयोगों के साथ सांख्यिकीय यांत्रिकी के मौलिक सूत्र पर". Proceedings of the American Association for the Advancement of Science. 33: 57–58.
Gibbs' original article is reproduced in
"[Abstract] खगोल विज्ञान और थर्मोडायनामिक्स के अनुप्रयोगों के साथ सांख्यिकीय यांत्रिकी के मौलिक सूत्र पर". The Scientific Papers of J. Willard Gibbs. Vol. II. 1906. p. 16. - ↑ Tolman, R.C. (1938). सांख्यिकीय यांत्रिकी के सिद्धांत. Dover Publications. ISBN 9780486638966.
- ↑ Kumaran, V. (July 2007). "Josiah Willard Gibbs". Resonance. 12 (7): 4–11. doi:10.1007/s12045-007-0069-3. S2CID 121497834.
बाहरी संबंध
