Цепочка ББГКИ

Цепочка уравнений Боголюбова (цепочка ББГКИ, иерархия ББГКИ, цепочка уравнений Боголюбова — Борна — Грина — Кирквуда — Ивона) — система уравнений эволюции системы, состоящей из большого числа тождественных взаимодействующих частиц, заключенных в некотором объеме . Последовательность уравнений ББГКИ выражает эволюцию s-частичной функции распределения через (s+1)-частичную функцию распределения. Названа в честь Боголюбова, Борна, Грина, Кирквуда (англ. John Gamble Kirkwood) и Ивона (Yvon).

Формулировка

Рассмотрим систему из частиц с парным взаимодействием, находящуюся во внешнем поле. Пусть — обобщенные координаты и импульсы i-ой частицы, — потенциал взаимодействия с внешнем полем, — потенциал (парного) взаимодействия частиц. Функция распределения полной системы удовлетворяет уравнению Лиувилля

$\frac{\partial f_N}{\partial t} + \sum_{i=1}^N \mathbf{\dot q}_i \frac{\partial f_N}{\partial \mathbf{q}_i} + \sum_{i=1}^N \left( - \frac{\partial \Phi_i^{ext}}{\partial \mathbf{q}_i} - \sum_{j=1}^N \frac{\partial \Phi_{ij}}{\partial \mathbf{q}_i} \right) \frac{\partial f_N}{\partial \mathbf{p}_i} = 0$

Рассматриваемая цепочка уравнений получается последовательным интегрированием уравнения Лиувилля по части переменных. В результате уравнение для s-частичной функции распределения имеет вид:

$\frac{\partial f_s}{\partial t} + \sum_{i=1}^s \mathbf{\dot q}_i \frac{\partial f_s}{\partial \mathbf{q}_i} + \sum_{i=1}^s \left( - \frac{\partial \Phi_i^{ext}}{\partial \mathbf{q}_i} - \sum_{j=1}^s \frac{\partial \Phi_{ij}}{\partial \mathbf{q}_i} \right) \frac{\partial f_s}{\partial \mathbf{p}_i} = \sum_{i=1}^s \left( N -s \right) \frac{\partial}{\partial \mathbf{p}_i} \int \frac{\partial \Phi_{is+1}}{\partial \mathbf{q}_i} f_{s+1} \,d\mathbf{q}_{s+1} d\mathbf{p}_{s+1}$

Применение

Полученная цепочка зацепляющихся уравнений эквивалентна исходному уравнению Лиувилля и тем самым не описывает необратимость. К тому же, сложность её решения совпадает со сложностью решения уравнения Лиувилля. Однако при её обрыве и некоторых дополнительных предположениях симметричность по времени исчезает, как например при получении из цепочки ББГКИ классических^[1] и квантовых^[2] кинетических уравнений, и в частности, уравнения Больцмана. Подобные упрощения делают иерархию ББГКИ отправной точкой для многих кинетических теорий.

См. также

Примечания

↑ Боголюбов Н. Н. Кинетические уравнения // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 1946. — Т. 16 (8). — С. 691—702.
↑ Боголюбов Н. Н., Гуров К. П. Кинетические уравнения в квантовой механике // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 1947. — Т. 17 (7). — С. 614—628.

Литература

Боголюбов Н. Н. Проблемы динамической теории в статистической физике. — М.: Изд-во Гостехиздат, 1946. — 120 с.
Избранные труды по статистической физике. — М.: Изд-во МГУ, 1979.

Боголюбов Н. Н. Собрание научных трудов: в 12-ти тт. — М.: Наука, 2006. — Т. 5: Неравновесная статистическая механика, 1939—1980. — ISBN 5020341428

Гуров К. П. Основания кинетической теории (метод Н. Н. Боголюбова). — М.: Наука, 1966. — 352 с.

Шелест А. В. Метод Боголюбова в динамической теории кинетических уравнений. — М.: Наука, 1990. — 159 с. — ISBN 5020140309

Stamp-i-k.ru

Печати, штампы

Рекомендуем