НАРАСТАНИЕ ТРУДНОСТЕЙ В ИСТОЛКОВАНИИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
В настоящее время выявляются ряд трудностей в физике плавления-кристаллизации и фазовых переходов вообще, и корректируется уже смысл самого термина "фазовый переход" [28], вносятся изменения в основные определения. Известно, что в областях исследований, развивающихся на основе верной идеологии, положение становится обычно все более ясным по мере углубления и расширения исследований; даже весьма приближенные модели и достаточно грубые решения оказываются в ряде случаев весьма полезными и проясняют общее положение; такова была ранняя квантовая теория. Если же идеология в основе неадекватна, то накопление материалов приводит не к большей ясности, но ко все более запутанному и "дискомфортному" положению; примером могут служить исследования спектров перед прорывом к квантовым представлениям [1,17]. Именно такое положение создаётся в настоящее время во многих вопросах кинетической теории, и весьма ясно оно прослеживается, по нашему мнению, в теории плавления-кристализации и фазовых переходов. Действительно, вопрос представлялся вполне ясным в начале века: была создана классификация Эренфеста, различающая фазовые переходы 1-го и 2-го рода, то есть точечные и размытые; крупным успехом в исследовании переходов стала теория ферромагнетизма Кюри-Вейсса; обсуждались полиморфные превращения в ионных кристаллах с позиций правила радиусов. Вполне ясным представлялось и истолкование плавления-кристаллизации как переходов порядок-беспорядок. Однако последующее накопление материалов не добавляло ясности, но приводило к все более запутанному положению (как и в теории прочности, энергий активации, вязкости и др.). Так, статистическая сумма в точке фазового перехода должна быть неаналитичной соответственно скачку первой или второй производной термодинамического потенциала; но такую неаналитичность пока еще ни в одном случае не удалось получить [28]. В компьютерной модели переход порядок - беспорядок, отождествляемый с плавлением, идет скорее индивидуальными переходами частиц или ячеек структуры от "кристаллических" конфигураций к "жидкостным" и сводится к изменению концентрации "жидкостных" и "кристаллических" ячеек при нагреве. В этом случае скачка свойств вообще невозможно получить, как для гомогенной химической реакции. Далее, каждый переход при детальном изучении оказывался в той или иной степени размытым, поэтому классификация Эренфеста теряет смысл. В настоящее время фазовым переходом "считается область аномально быстрого изменения термодинамических или кинетических свойств", сопровождающегося изменением структуры [28]. Успех теории Кюри-Вейсса и других теорий самосогласованного или среднего поля связан с тем, что введение такого поля эквивалентно допущению о бесконечном дальнодействии частиц. Но реальные поля ( магнитное, электрическое, поле ван-дер-ваальсового притяжения и др.) создаются вкладами отдельных частиц; попытки построить такие теории оказываются неудачными. Дальнодействие обычных связей оказывается здесь недостаточным. Требуется значительно больший радиус R дальнодействия, например, R = 1 мкм. Далее, реальные превращения, как выяснилось, идут скачками, блоками или квантами размером, например, 10-4 - 10-5 см; но нет надежды получить подобные переходы в модели; этот механизм "вообще не имеет разработанной теории" [28]. Ряд трудностей возникает при описании пред- и послепереходных явлений. Современные трудности теории характеризуются так: "плавление вообще не имеет какой-либо общепринятой идеологии"; "проблема фазовых переходов относится к числу сложнейших, далеких от разрешения проблем физики" [28]. Такая эволюция взглядов от ясности в начале исследования к все более запутанной ситуации по мере накопления материалов характерна для обсуждаемых дискуссий. Первоначальная ясность отражает, в сущности, лишь мировоззренческую веру в традиционную модель, в то, что анализируемые вопросы получат ясное описание в рамках традиционной теории; но по мере исследования выясняется все больше данных, явно противоречащих этой теории. Эти трудности или противоречия в вопросе о фазовых переходах еще далеко не полностью осознаны. Примерно так же, от первоначальной ясности ко все более запутанному положению, изменялась и ситуация в вопросе о природе прочности и затвердевания. Во времена Ломоносова и Босковича вопрос казался в принципе ясным; в прошлом веке он выглядел столь понятным, что широко обсуждался в философских работах и вошел в школьные учебники. Сейчас становится ясно, что, в сущности, прочность или энергия активации пластической деформации никогда не были убедительно рассчитаны из межатомных взаимодействий [42]. Упоминавшиеся выше результаты компьютерного моделирования показывают, что такой расчет в принципе невозможен, и что в используемой модели вообще нет ни затвердевания, ни твердого тела.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «НАРАСТАНИЕ ТРУДНОСТЕЙ В ИСТОЛКОВАНИИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ» з дисципліни «Про кризу кінетичної теорії рідини і затвердіння»
