Zb062 · 相变与临界:有限系统没有真正的相变
guobin ouyang
Abstract
本篇把"相变"与"有限系统"的关系写成两条定理: $$ \boxed{\;\begin{aligned} &\textbf{解析性}:\ \text{有限维 }Z(\beta)=\sum_i e^{-\beta E_i}\ \text{是有限个指数之和,故 }F=-T\ln Z\ \text{在 }\beta>0\ \text{上解析};\\ &\textbf{判据}:\ \text{真正的相变= }F\text{ 或其导数的非解析点;有限系统没有非解析点,故没有真正的相变};\\ &\textbf{边界}:\ \text{Zero 的账本熵 }H=O(\ln L)\ (\text{Zb047})\text{,没有热力学极限;真正的相变需要把极限作为外部结构(I)加入}. \end{aligned}\;} \tag{0.1} $$ **三条正面结果**: 1. **解析性定理(§1–§2)**:有限维配分函数是有限个 $e^{-\beta E_i}$ 之和,$F$ 在 $\beta>0$ 上实解析;任何导数都存在,没有非解析点。 2. **crossover 判据(§3)**:有限系统只有光滑的 crossover;两能级 Schottky 峰是例子,峰位有限、无临界指数。 3. **平均场 toy(§4)**:闭合方程 $u=1-e^{-cu}$ 在 $c>1$ 时有非零解,但这是**模型(C)**,不是 Zero 的定理;它说明阈值只在平均场/热力学极限里出现。 **一处记账**:热力学极限是**外部结构(I)**;有限系统的一切热力学量都是有限 $N$ 的解析函数,不能把"有限系统的光滑峰"写成"相变"。 ---