统计热力学
最概然分布
/ mohst PROB-uh-bul /
把一副巨大的牌洗够多次,尽管每一种确切的排序概率相同,但看上去“混得很匀”的排序会彻底压倒那些看上去整齐的稀有排序——纯粹因为前者多得太多。最概然分布,就是把分子铺到各能级上的那一种方式,它能以远多于任何其他方式的途径被实现,因此系统压倒性地几乎总是处在这种分布中。
更确切地说,在固定数目的分子、携带固定总能量、分摊到各可用能级上的所有方式里,最概然分布就是拥有最多微观态的那一种。求出它——在固定粒子数和固定能量这两个约束下把那个计数最大化——所得到的,恰恰就是玻尔兹曼分布。而温度,则作为强制满足能量约束的那个参数自然地浮现出来。
它为什么重要:这正是玻尔兹曼分布为何不只是一种选项、而是一条规则的数学核心。对一个宏观系统,最概然分布比任何对手都压倒性地更可能,以至于系统实际上总是处在其中。诚实的提醒是:这种压倒性只在粒子数巨大时成立;对寥寥几个分子,别的分布仍真有竞争力,涨落也很大。
设想把五份能量量子分给三个分子。可能的分法很多,但越均匀的分法,能被排出来的方式数就多于越偏斜的分法。只有三个分子时,这种优势还很微弱;当分子数达到阿伏伽德罗常数那么多时,最概然的分法会以天文数字般巨大的差距胜出。
随着粒子数增大,最概然分布的主导地位愈发压倒一切。
最概然分布和玻尔兹曼分布是从两个角度看的同一件事:一个是推导(把微观态计数最大化),另一个是结果(布居数按玻尔兹曼因子衰减)。
又称
另见