當多粒子系統內部的溫度平衡並且沒有發生熱流時,該系統處於熱平衡狀態。這並不壹定意味著系統處於僵化的靜止狀態。壹些多粒子系統也可以與彩票抽獎機進行比較,抽獎機以恒定的速度旋轉。球在其中有很大的運動自由度,並以無序的方式來回跳躍。在流體多粒子系統中,粒子的密度比在滾筒中密度高得多,這就是為什麽它們經常在短距離和時間間隔內相互碰撞的原因。這種系統的基本性質可以用密度泛函理論完全和精確地描述——只要給出了系統的熱平衡。
在彩票抽獎機的情況下,壹旦均勻旋轉逐漸減慢並且腔室進入反轉狀態,這種平衡就會喪失。然後,帶有中獎號碼的球滾到腔室內的導軌上,最終被彈出。為了精確無間隙地記錄這些過程,需要冪泛函理論:它將勝利者的運氣轉化為物理學的語言。
"經典的密度泛函理論是壹個非常深入的,同時在美學上吸引人的理論。它能夠描述和關聯在熱平衡期間系統中發生的通常非常復雜的過程。這些過程包括,例如,相變,結晶或疏水性等現象,當表面或顆粒避免與水接觸時發生。通常,這些過程具有很大的技術或生物學意義。在過去的十年裏,密度泛函理論的優雅和力量促使拜羅伊特尋找方法,使熱不平衡中的多粒子系統能夠獲得同樣精確和優雅的物理描述。瑞士弗裏堡大學的研究合作夥伴通過重要的研究為這壹搜索做出了貢獻。例如,我們的***同努力產生了冪泛函理論,它將密度泛函理論擴展到時間相關過程,"拜羅伊特大學理論物理學主席Matthias Schmidt教授說。