致知录
第 XXXIV 卷 · 第 252 篇 · Concept Fables · 1970.01.01

热,平分给每个自由度

概念寓言 · 1970.01.01 · 1 分钟阅读 · 235 字
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炉火的热,不偏袒任何一处晃动。

一锅沸水,水分子能前后晃、左右晃、上下晃,还能转。炉火送进的热,并不独宠某一种晃法,而是平均分给每一种“能动的维度”。于是测任一种晃动,平均得到的火热都一般多。热,是个不偏心的东家。

揭示

这则故事想说的概念是:能量均分定理(Equipartition Theorem)。

英文定义(Equipartition Theorem):At thermal equilibrium, each independent quadratic degree of freedom carries an equal average energy of kT/2.

它属于哪个领域:统计力学 / 能量均分(Statistical Mechanics / Equipartition)

能量均分定理说平衡时每个二次型自由度均摊 kT/2 能量。它在高温有效,低温因量子效应失效(如室温下氢的比热)。

故事里的隐喻对应什么

  • 多种晃动与转 → 独立自由度
  • 热不独宠 → 无偏分配
  • 每种平均火热一般 → 每自由度均得 kT/2
  • 不偏心东家 → 均分本质