Проблемы фазовых переходов в статистической механике

Первая часть обзора посвящена рассмотрению однофазного подхода к статистической теории фазовых переходов. В основе этого подхода лежит предположение, что фазовый переход первого рода вызван потерей устойчивости материнской фазы. Показано, что в рамках глобальной теории Гиббса, описывающей состояние сразу всей макроскопической системы, найти координаты точек фазового перехода, опираясь на этот признак, практически невозможно. Сформулирован локальный подход, анализирующий состояние вещества внутри корреляционной сферы радиусом R_c ≈ 10 Å на основе уравнения Орнштейна–Цернике. Показано, что этот подход является таким же строгим, как и подход Гиббса. В рамках локального подхода указан признак, позволяющий определять точки фазового перехода без расчета химического потенциала и давления второй сосуществующей фазы. Во второй части обзора рассмотрены фазовые переходы второго рода (критические явления). Проанализирована теория критических явлений Каданова–Вильсона, опирающаяся на глобальный подход Гиббса. На основе уравнения Орнштейна–Цернике сформулирована локальная теория критических явлений и показано, что, во-первых, в отношении наблюдаемых в эксперименте величин она приводит в точности к тем же результатам, что и теория Каданова–Вильсона, во-вторых, в рамках локального подхода можно установить множество ранее неизвестных деталей критических явлений и, в-третьих, локальный подход открывает возможность построения единой теории жидкостей, позволяющей описывать поведение вещества не только в регулярной области фазовой диаграммы, но и в критической точке и в ее окрестности.