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mbchen

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[交流] 金日光教授的“第四统计力学”到底是个什么学问？已有2人参与

有谁知道这位金日光教授的“第四统计力学”的完整介绍？因为金日光的文章都发表在80-90年代的北京化工学院学报，现在很难看到。

金日光教授直到21世纪的今天还在以创始人身份推崇他的“第四统计力学”，直接“发展”了Maxwell、Boltzmann、Bose、Einstein、Fermi、Dirac的统计力学。所以，我们不得不要搞清楚，到底是怎么回事。

下面仅根据金日光的一篇文章的一部分（找得好苦，在道客巴巴上只看到前几页）【北京化工学院学报(自然科学版), 1993, 20(3), 】作评论。

金日光是怎么说“第四统计力学”的，扼要如下：
（1）金日光说他提出的统计理论所以区别于其他统什力学理论，最重要之点的地方就是“群子”概念。
（2）金日光说：第一种“Fermi-Dirac统计力学……适合于e- 、e+ 、p+ 等带电粒子的多粒子统计体系。”
（3）金日光说：第二种“Bose-Einstein统计力学……适合于N 、He 、光子等不带电粒子的多粒子统计体系。”
（4）金日光说：第三种“Maxwell-Boltzmann统计力学。当………，Fermi-Dirac和Bose-Einstein方程简化成……。“【这一点金日光大体正确】
（5）然后，第四种统计力学就是他自己的“JRG-群子统计力学”。【猜想这里的JRG就是汉语拼音“金日光”】

恕我无法在这里上传金日光的论文全部，但仅此“断章取义”就足够明白金日光教授在区分第一种（Fermi-Dirac统计力学）与第二种（Bose-Einstein统计力学）上的观点是不正确的，要紧的是这一点恰恰是统计力学的奠基石。

正确区分Fermi-Dirac统计力学Bose-Einstein统计力学的根据应该是全同多粒子体系的交换对称性（exchange symmetry），即量子力学的全同性原理（principle of identity）。问题最后归结为组成粒子的自旋，即：
（1）Fermi-Dirac统计力学适用于费米子（fermion）：费米子即自旋为半整数的粒子（如1/2，3/2，5/2等），这些粒子有电子、质子、中子（都是自旋s=1/2）等。换言之，费米子体系的体系波函数必须是交换反对称的，即受到Pauli不相容原理的限制，必须用Fermi-Dirac统计力学。
（2）Bose-Einstein统计力学适用于玻色子（boson）：玻色子即自旋为整数的粒子，这些粒子有光子（s=1）、pi介子（s=0）等。换言之，玻色子体系的体系波函数必须是交换对称的，必须用Bose-Einstein统计力学。

若全同多粒子体系是由复合粒子构成的，则要看复合粒子的属性，这取决于复合粒子中含费米子的数目，含偶数个费米子的复合粒子属于玻色子，含奇数个费米子的复合粒子属于费米子（跟复合粒子中含有的玻色子数目无关）。声子也是有自旋的，+1/-1（情况复杂些）。

总之，金日光以组成粒子是否含电荷作为判据来区分Fermi-Dirac统计力学Bose-Einstein统计力学，这在根基上就出了错；由此发展，他的“第四统计力学”也就失去了物理意义。他的那些方程充其量就是从现有的统计热力学方程得到启发，将含有物理意义含糊的参数来作统计拟合就是了（这里姑且不谈金日光教授始终没有区分过统计热力学和统计力学）。金日光在统计热力学的一开始就离开了有物理意义的讨论，实质上走的是单纯统计学的道路，只不过采用的拟合方程与某些统计热力学形似而已。

当然，即使是实验数据拟合也是有科学意义的，尤其是最早的一、两次，那是科学的发源地，科学的第一步；但是在进入现代科学之后其科学意义就满不是这样了，“统计本质上是一种归纳推理”（统计数学大师Ronald Fisher语），根本谈不上“统计力学”，也就无所谓第四了。请见文献[1]。

我只是近年来在学习stochastic thermodynamics、quantum thermodynamics过程中，偶遇金日光的说法（他最近还在“运用第四统计力学，解释黄帝内经”，发表十几次网文）。不过，科学背靠的是物质世界，只求搞清科学问题，别无其他动机，希望读者提供完整资料，以便进一步分清是非。

参考文献
[1] 陈敏伯；单靠实验数据统计拟合能逼近真理吗？——论“凭什么相信计算”之三，《化学通报》, 2016, 79, 196-204.

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