Sistema abierto (mecánica estadística)
Un sistema abierto en mecánica estadística es un sistema mecánico o termodinámico que puede intercambiar materia y energía con su entorno. Los sistemas abiertos interactúan con el entorno externo, y es imposible describir completamente esta interacción y especificarla mediante algún hamiltoniano. Un sistema abierto en mecánica estadística de equilibrio es un sistema mecánico en el que el número de partículas no permanece constante.
Ejemplos de sistemas abiertos son los organismos vivos [1] .
Bajo ciertas condiciones, un sistema abierto puede llegar a un estado estacionario, en el cual su estructura o las características estructurales más importantes permanecen constantes, mientras el sistema intercambia materia y/o energía con el medio ambiente. Los sistemas abiertos en proceso de interacción con el entorno pueden alcanzar el denominado estado equifinal, es decir, un estado determinado únicamente por la propia estructura del sistema e independiente del estado inicial del entorno.
A menudo, un sistema con un pequeño número de grados de libertad que interactúan con el entorno (reservorio) se considera un sistema abierto. En este caso, el medio suele representarse como un sistema con un número grande o infinito de grados de libertad, que se encuentra en un estado de equilibrio termodinámico.
El estudio de los modelos de sistemas abiertos se remonta al trabajo pionero de N. N. Bogolyubov y N. M. Krylov en 1939 [2] .
Los sistemas abiertos en mecánica estadística y mecánica cuántica pueden ser hamiltonianos o no hamiltonianos. La evolución de los sistemas hamiltonianos está completamente determinada por su hamiltoniano. Por ejemplo, en la mecánica estadística de equilibrio, los sistemas con un número variable de partículas, que pueden considerarse abiertos, se describen mediante la gran distribución canónica de Gibbs. Una clase importante de sistemas abiertos es la clase de sistemas no hamiltonianos. Es en los sistemas no hamiltonianos donde son posibles los procesos de autoorganización. Entre los sistemas no hamiltonianos, se distinguen los sistemas disipativos, acumulativos y disipativos generalizados.
Desde el punto de vista de un observador que solo puede seguir un pequeño sistema seleccionado, pero no el entorno (entorno), la evolución de este sistema (abierto) será una especie de proceso aleatorio.
Véase también
Notas
- ↑ Yavorsky B. M. , Detlaf A. A. Manual de física. - M., Nauka , 1990. - pág. 104
- ↑ Bogolyubov N. N. Obras escogidas en tres volúmenes. T. 2. - K.: "Naukova Dumka", 1970. - S. 5-76.
Literatura
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- Attal S., Joye A., Pillet C.-A. Sistemas cuánticos abiertos: el enfoque markoviano . — Springer, 2006.
- Davies EB Teoría Cuántica de Sistemas Abiertos. Prensa académica , Londres, 1976. ISBN 0-12-206150-0 9780122061509
- Ingarden RS, Kossakowski A., Ohya M. Dinámica de la información y sistemas abiertos: enfoque clásico y cuántico . — Nueva York: Kluwer, 1997.
- Tarasov VE Mecánica Cuántica de Sistemas No-Hamiltonianos y Disipativos . - Ámsterdam, Boston, Londres, Nueva York: Elsevier Science, 2008.
- Weiss U. Sistemas disipativos cuánticos . - Singapur: World Scientific, 1993.
- Isar A., Sandulescu A., Scutaru H., Stefanescu E., Scheid W. Sistemas cuánticos abiertos // Int. Mod. J. física - 1994. - Nº 3 . - S. 635-714 .
- HP Breuer, F. Petruccione, Teoría de los Sistemas Cuánticos Abiertos. (Prensa de la Universidad de Oxford, 2002).
Literatura en ruso
- Holevo AS Estructura estadística de la teoría cuántica . - Moscú, Izhevsk: Instituto de Investigación Informática, 2003. - 192 p. — ISBN 5-93972-207-5 . Archivado el 28 de junio de 2006 en Wayback Machine .
- Procesos aleatorios cuánticos y sistemas abiertos / Sat. artículos 1982-1984. Por. De inglés. — M .: Mir, 1988. — 223 p.
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- Breuer H.-P., Petruccione F. Teoría de los sistemas cuánticos abiertos. M.: RHD, 2010. - 824 p.
- Klimontovich Yu. L. Introducción a la física de sistemas abiertos. M.: Janus-K, 2002. 284 p. ISBN 5-8037-0101-7
- Klimontovich Yu. L. Teoría estadística de sistemas abiertos. Volúmen 1. Moscú: Janus-K, 1995. 624 p.
- Klimontovich Yu. L. Teoría estadística de sistemas abiertos. V.2: Teoría cinética del plasma. Teoría cinética de las transiciones de fase del segundo tipo. Moscú: Janus-K, 1999. 440 p.
- Klimontovich Yu. L. Teoría estadística de sistemas abiertos. Volumen 3: Física de sistemas abiertos cuánticos. M.: Janus-K, 2001. 508 p.
- Trubetskov D. I., Mchedlova E. S., Krasichnikov L. V. Introducción a la teoría de la autoorganización de los sistemas abiertos . - 2ª ed. - M. : Fizmatlit, 2005. - 212 p.
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