物理学概览热学、热力学和经典统计力学热学是研究热的产生和传导，研究物质处于热状态下的性质及其变化的学科

人们很早就有冷热的概念

对于热现象的研究逐步澄清了关于热的一些模糊概念(例如区分了温度和热量)，并在此基础上开始探索热现象的本质和普遍规律

关于热现象的普遍规律的研究称为热力学

到19世纪，热力学已趋于成熟

物体有内部运动，因此就有内部能量

19世纪的系统实验研究证明：热是物体内部无序运动的表现，称为内能，以前称作热能

19世纪中期，焦耳等人用实验确定了热量和功之间的定量关系，从而建立了热力学第一定律：宏观机械运动的能量与内能可以互相转化

就一个孤立的物理系统来说，不论能量形式怎样相互转化，总的能量的数值是不变的，因此热力学第一定律就是能量守恒与转换定律的一种表现

在卡诺研究结果的基础上，克劳修斯等科学家提出了热力学第二定律，表达了宏观非平衡过程的不可逆性

例如：一个孤立的物体，其内部各处的温度不尽相同，那么热就从温度较高的地方流向温度较低的地方，最后达到各处温度都相同的状态，也就是热平衡的状态

相反的过程是不可能的，即这个孤立的、内部各处温度都相等的物体，不可能自动回到各处温度不相同的状态

应用熵的概念，还可以把热力学第二定律表达为：一个孤立的物理系统的熵不会着时间的流逝而减少，只能增加或保持不变

当熵达到最大值时，物理系统就处于热平衡状态

深入研究热现象的本质，就产生了统计力学

统计力学应用数学中统计分析的方法，研究大量粒子的平均行为

统计力学根据物质的微观组成和相互作用，研究由大量粒子组成的宏观物体的性质和行为的统计规律，是理论物理的一个重要分支

非平衡统计力学所研究的问题复杂，直到20世纪中期以后才取得了比较大的进展

对于一个包含有大量粒子的宏观物理系统来说，系统处于无序状态的几率超过了处于有序状态的几率

孤立物理系统总是从比较有序的状态趋向比较无序的状态，在热力学中，这就相应于熵的增加

处于平衡状态附近的非平衡系统的主要趋向是向平衡状态过渡

平衡态附近的主要非平衡过程是弛豫、输运和涨落，这方面的理论逐步发展，已趋于成熟

近20～30年来人们对于远离平衡态的物理系统，如耗散结构等进行了广泛的研究，取得了很大的进展，但还有很多问题等待解决

在一定时期内，人们对客观世界的认识总是有局限性的，认识到的只是相对的真理，经典力学和以经典力学为基础的经典统计力学也是这样

经典力学应用于原子、分子以及宏观物体的微观结构时，其局限性就显示出来，因而发展了量子力学

与之相应，经典统计力学也发展成为以量子力学为基础的量子统计力学

以上内容由大学时代综合整理自互联网，实际情况请以官方资料为准。