Quantum Statistical Theory of Superconductivity pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:S. Fujita

出品人:

页数:357

译者:

出版时间:1996-11-30

价格:USD 129.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780306453632

丛书系列:

图书标签:

• Superconductivity
• Quantum Statistics
• Condensed Matter Physics
• Many-Body Physics
• Phase Transitions
• Quantum Field Theory
• Solid State Physics
• Theoretical Physics
• Statistical Mechanics
• Low Temperature Physics

强关联电子体系的微观动力学与量子输运：新视角与前沿进展 本书导言 在凝聚态物理的广阔领域中，理解材料的宏观电学、磁学和热学性质如何从其微观电子结构中涌现，始终是核心挑战之一。特别是当电子之间存在强烈的库仑相互作用，经典的多体微扰论和平均场理论失效时，问题的复杂性呈指数级增长。本书聚焦于这些强关联电子体系，深入探讨其非平凡的低能激发、奇异的量子相变以及复杂的输运行为。我们旨在提供一个多角度的、理论与数值相结合的视角，以解析从高T$_c$超导体边缘到新型拓扑物态的深层物理机制。 第一部分：强关联模型的理论基础与数值方法 本部分奠定了研究强关联系统的理论基石，重点关注如何准确描述电子之间的瞬时相互作用，并引入先进的计算工具来解决薛定谔方程的难题。 第一章：有效模型的构建与筛选 系统地回顾了从第一性原理计算到低能有效哈密顿量的转化过程。讨论了如何通过投影算符方法将连续空间电子系统映射到简化的晶格模型，例如Hubbard模型、t-J模型及其扩展形式。着重分析了动量空间和实空间关联函数的重要性，以及如何通过晶格参数的有效重整化来捕获关键的物理特征，避免不必要的自由度。探讨了弱耦合、强耦合以及介于两者之间的“中等耦合”区域的有效模型选择策略。特别关注了对具有轨道自由度（如d轨道或f轨道）的过渡金属氧化物中，如何纳入晶体场分裂和霍尔效应的几何约束。 第二章：非微扰的格林函数理论 格林函数作为连接微观动力学与宏观可观测量（如电导率、比热）的桥梁，是强关联研究的核心工具。本章详细阐述了动态平均场理论（DMFT）的理论框架，包括其自洽方程的推导、局域费米子与杂质模型的等价性，以及如何处理自能函数的频率依赖性。此外，本书还深入讨论了超越标准DMFT的扩展，例如如何结合卫星材料（Pads）方法或精确重整化群（NRG）技术来处理非局域的关联效应。引入了有限温度下的路径积分表述及其在蒙特卡洛模拟中的应用，同时指出玻尔兹曼乘积（Sign Problem）在费米子系统中的严格限制。 第三章：现代数值计算技术 面对高维和强关联带来的“指数级爆炸”挑战，本章聚焦于最前沿的数值方法。详细介绍了高精度、低温度下的量子蒙特卡洛（QMC）算法，特别是其在精确计算基态能量和零点涨落中的应用。针对格林函数求和问题，阐述了解析延拓（Analytic Continuation）的挑战与技术，如Stieltjes展开和Maximum Entropy方法。此外，对基于张量网络的模拟方法进行了详尽的介绍，包括密度矩阵重整化群（DMRG）在准一维和二维系统中的局域性质研究，以及投影算符方法（PEPS）在处理基态和低能激发态方面的最新进展。 第二部分：强关联体系中的量子相变与奇异态 强关联作用常常导致电子从常规的费米液体行为中偏离，进入全新的、高度有序或无序的量子态。本部分集中探讨这些奇异物态的起源及其表征。 第四章：电子关联驱动的相分离与绝缘体 分析了电子关联如何诱发范霍夫奇点附近的结构不稳定性和电荷/自旋不均匀性。深入探讨了电荷密度波（CDW）的形成机制，并将其与电子-声子耦合（Peierls效应）的量化区分开来。重点讨论了Mott绝缘体、维格纳晶体（Wigner Crystal）以及Hubbard模型中的自旋-电荷分离现象。通过有序参数的关联函数，精确界定相变的临界点，并利用拓扑不变量来区分拓扑绝缘体与对称性破缺的绝缘体。 第五章：非常规磁性与自旋液体 电子间的交换作用是理解磁性的基础。本书区分了传统的朗道铁磁序和由几何阻挫驱动的非共线性磁态。着重探讨了高度阻挫的磁性材料中，如何激发高度纠缠的量子自旋液体（QSL）。详细介绍了Kitaev模型及其拓扑保护的Majorana边界激发。通过赫伯特空间投影方法，分析了平均场理论在预测长程磁序时的局限性，并引入了自旋波理论的非微扰修正，以描述量子涨落对磁有序的抑制效应。 第六章：拓扑量子物态的关联起源 近年来，拓扑性质与强关联的交集成为研究热点。本章将拓扑概念（如陈数、$Z_2$不变量）引入到具有强相互作用的系统中。讨论了Kane-Mele模型在二维系统中的自旋轨道耦合效应，以及如何通过引入局部磁场或非对称的晶格结构来诱导手性（Chiral）或非阿贝尔（Non-Abelian）拓扑序。特别关注了关联作用如何稳定分数霍尔效应（Fractional Quantum Hall Effect）中的复合费米子液体，以及如何利用边界模式来探测体态的拓扑保护。 第三部分：量子输运与非平衡动力学 宏观电输运是探测微观电子行为的“探针”。本部分转向动态过程，研究强关联系统在外部电磁场驱动下的响应。 第七章：关联体系的电荷和热输运 系统回顾了Kubo公式及其在计算线性响应函数中的应用。重点剖析了在强关联限制下，如何修正标准Drude模型。分析了非费米液体行为中，电阻率随温度的线性或非线性增长，并将其与自能函数的奇点联系起来。在热输运方面，讨论了电子-声子散射对热导率的贡献，以及在强关联体系中发现的“热费米液体”行为，即普朗克常数（$hbar$）与热导率之间的特定关系。 第八章：拓扑输运与界面现象 强关联系统与界面或表面相互作用时，会产生独特的输运模式。本章详细讨论了自旋霍尔效应（SHE）和反常霍尔效应（AHE）中，电子自旋-轨道耦合的作用。深入研究了电荷泵浦（Charge Pumping）和磁电耦合（Magnetoelectric Coupling）现象，这些通常与拓扑性质或手性模态相关联。探讨了在异质结结构中，界面电子如何重构自身的关联强度，从而导致界面处的能带反转或拓扑相的形成。 第九章：非平衡态的理论与时域模拟 理解电子在超快激光脉冲下的动力学是检验理论模型的关键。本章介绍使用时域密度矩阵重整化群（TD-DMRG）或时域路径积分方法，来模拟强场驱动下的电子系统。讨论了光激发导致的“弗洛凯态”（Floquet States）的产生及其稳定性，特别是光诱导超导体的可能性。最后，探讨了信息论在描述开放量子系统中的作用，如何量化系统与环境之间的能量和信息交换，以解释输运过程中的耗散机制。 结论：未来研究方向 本书总结了当前强关联理论面临的主要瓶颈，包括更精确地处理非局域关联、开发适用于多轨道体系的通用数值方法，以及建立一个统一的理论框架来描述量子临界区域的涨落效应。未来的研究将更依赖于将先进机器学习技术融入到格林函数求解过程中，以加速高通量材料模拟，并期待实验技术（如角分辨光电子能谱ARPES和超快电子衍射）能提供更精细的时空分辨数据，以验证这些复杂的理论预测。 附录： 包含常用的数学技巧、张量代数基础以及Hubbard模型的精确求解案例。

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作为一名对不同学科交叉领域充满热情的研究者，我看到《Quantum Statistical Theory of Superconductivity》的书名时，立刻联想到了统计学、量子力学和凝聚态物理这三个领域的深度融合。我非常好奇作者是如何将统计物理学中关于系综、熵、自由能等概念，与量子力学中的态叠加、量子纠缠等特性相结合，来描述超导态的。书中是否会讨论例如玻色-爱因斯坦凝聚等其他宏观量子现象，并将其与超导的量子统计理论进行比较？我对于书中是否会涉及到量子统计力学在描述高温超导体中的局限性，以及如何发展新的统计方法来解释这些新材料的超导机制，尤为关注。这本书的题目让我预感到，它将不仅仅是一本介绍超导现象的书，更是一本关于如何运用强大的数学和理论工具来理解复杂物理系统的典范。它所承诺的“量子统计理论”听起来是一种通用性极强的框架，能够帮助我们理解许多尚未完全阐明的宏观量子现象。

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我是一名对物理学概念的清晰阐释有着极高要求的学生，而《Quantum Statistical Theory of Superconductivity》这个书名，在我看来，恰恰承诺了这种清晰性。我理解“统计理论”意味着它将从大量粒子相互作用的集体行为来解释超导现象，而“量子”则表明了其底层基础是量子力学。我期待书中能够非常清晰地解释，例如，配对电子（库珀对）是如何在量子统计意义下形成的，以及它们是如何在超导态中保持长程相干性的。书中是否会系统性地介绍量子相干性的概念，以及它与超导态的建立和维持之间的关系？我对于书中可能出现的关于德哈斯-范阿尔芬效应、卢瑟福散射等经典实验是如何被量子统计理论所解释的，也抱有浓厚的兴趣。这本书的题目让我预期它会提供一套严谨的逻辑链条，将微观的量子现象与宏观的超导行为联系起来，并且用清晰的数学语言和物理直觉来支撑这些联系。

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我是一名经验丰富的博士生，我一直对寻找能够提供深刻洞察和新颖视角的学术专著充满渴望。《Quantum Statistical Theory of Superconductivity》这个书名，立即勾起了我对超导研究前沿的兴趣。我期望书中能够深入探讨BCS理论的量子统计学解释，例如，如何从微观的电子-声子相互作用出发，通过统计平均的方式推导出宏观的超导能隙和相干长度。书中是否会详细阐述朗道-西格尔相变理论在超导中的统计学表述，以及如何处理非平衡态下的超导行为？我对于书中是否会讨论如量子霍尔效应、自旋液体等其他具有量子统计特性的凝聚态物理现象，并且将其与超导理论进行类比或对比，也抱有很大的期待。这本书的题目似乎承诺了一种超越传统描述的理论深度，能够帮助我理解超导现象背后的更深层次的物理规律，并可能为我未来的研究方向提供新的启发。

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当我看到《Quantum Statistical Theory of Superconductivity》这本书时，我首先想到的是它可能提供的理论框架的普适性。我一直在思考，那些支配微观量子粒子行为的统计规律，是否能够以一种统一的方式来解释宏观世界中的复杂现象，而超导就是其中一个绝佳的例子。我期待这本书能够深入剖析，量子统计理论是如何将大量的电子行为进行有效的“集体化”描述，从而产生零电阻的宏观效应。书中是否会解释，在超导态的形成过程中，统计平均是如何“抹平”掉单个电子的随机性，而显现出统一的相干行为？我对于书中可能出现的关于相干长度、约瑟夫森效应的量子统计解释，以及这些概念如何与统计力学中的关联长度、相干性等概念相联系，非常感兴趣。这本书的题目让我预感到，它将不仅仅是关于超导的理论，更是一本关于如何运用统计学语言来理解和描述量子世界中集体行为的教科书。

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作为一个对物理史和科学发展脉络颇感兴趣的读者，我关注这本书的题目《Quantum Statistical Theory of Superconductivity》首先是因为它所处的理论位置。超导现象的发现本身就是一个划时代的事件，而理解它的理论基础，从宏观的伦敦方程到微观的BCS理论，再到更深入的量子统计方法，每一步都代表着物理学理解力的飞跃。我很好奇作者是如何从早期对超导的描述性理论，一路发展到运用复杂的量子统计工具来解释其本质的。这本书是否会回顾从卢瑟福、玻尔到费曼等物理学巨匠在理解物质微观结构方面所做的贡献，并将其与超导理论的发展有机结合？我特别想知道书中如何处理量子退相干效应在超导相干性维持中的作用，以及在非平衡态条件下，统计理论如何失效或需要修正。此外，书中是否会讨论统计力学在处理量子相变中的角色，以及超导态本身作为一种宏观量子相态，其统计描述的独特性。这本书的题目让我联想到的是从微观粒子行为到宏观集体行为的统一解释，这种视角总是能带来最深刻的洞察。

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我是一名对理论建模和计算方法非常看重的物理学生，因此《Quantum Statistical Theory of Superconductivity》这个书名立刻吸引了我的注意力。我通常认为，理解一个物理现象的关键在于其理论框架的建立和计算方法的有效性。这本书听起来正是在探讨超导现象背后更深层次的理论结构，并且强调了“量子统计”这一方法论。我期待书中会详细介绍如何运用量子蒙特卡洛方法、密度矩阵重整化群（DMRG）等现代数值方法来模拟和研究超导体系的量子统计性质，并且会讨论这些方法的优缺点以及适用范围。书中是否会涉及相干性传播、量子比特的退相干以及如何在量子计算的应用背景下理解超导量子态的稳定性？我对于书中可能出现的计算技术细节以及其在不同超导模型（如Hubbard模型、t-J模型）中的应用表现出极大的兴趣。这本书的题目似乎在暗示一种从基本量子力学原理出发，通过统计方法推导出宏观超导行为的严谨推导过程，而这正是我在学习和研究中最为看重的。

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我是一名对物理学中的数学工具和理论推导过程非常重视的读者。《Quantum Statistical Theory of Superconductivity》这个书名，让我立刻联想到这本书会包含大量的数学公式和严谨的推导过程。我非常期待书中能够详细地展示，如何从量子力学的基本原理出发，通过引入量子统计的工具（例如，量子密度算符、格林函数等），一步步推导出描述超导相的宏观行为。书中是否会详细讲解，例如，BCS理论中的哈密顿量是如何在量子统计的框架下被处理的？我对于书中如何运用数学工具来分析相变过程中量子统计量的行为，以及这些行为如何与实验观测到的超导现象相对应，也抱有极大的兴趣。这本书的题目似乎承诺了一次严谨的数学探险，它将带领我深入理解超导现象背后精密的理论构建过程，并让我领略到数学在揭示物理世界本质中的强大力量。

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这本书的封面设计就足以吸引我，深邃的蓝色背景中，抽象的量子符号和超导材料的微观结构交织在一起，传递出一种既神秘又严谨的学术氛围。作为一名对凝聚态物理怀有浓厚兴趣的初学者，我一直对超导现象的量子力学本质感到好奇，而“量子统计理论”这个词组更是直击我的核心兴趣点。尽管我还没有深入阅读其内容，但仅凭这封面所传达的信息，我就能感受到作者在尝试用一种全新的、更具理论深度的视角来解读超导，而非仅仅停留在现象描述的层面。我预想这本书会带领我从微观的量子世界出发，通过统计物理的强大工具，一步步构建起对宏观超导态的理解。这种自底向上的研究方法，对于我这种倾向于理解事物底层逻辑的学习者来说，无疑是最具吸引力的。我期待书中能够详细阐述BCS理论的量子统计学基础，以及如何用格林函数、费曼图等现代量子场论的工具来分析超导配对机制，甚至能够触及到更前沿的非平衡态超导理论。这本书的题目本身就充满了挑战性，但也正是这份挑战，让我对它充满了期待，相信它会是一次对物理学前沿知识的深刻探索。

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这本书的题目《Quantum Statistical Theory of Superconductivity》给我一种信息量极大、理论深度极强的预感。作为一个对前沿物理理论充满好奇的业余爱好者，我常常在网上阅读关于量子纠缠、量子相干性等概念的文章，而超导作为一种宏观量子现象，其内在的量子统计机制自然是我非常感兴趣的领域。我希望这本书能够详细解释，在超导态中，是什么样的量子统计规律使得大量的电子能够形成一个整体，并且零电阻地运动。书中是否会深入探讨约瑟夫森结的量子相干性，以及如何从统计力学的角度解释其行为？我对于书中可能提及的拓扑超导态的量子统计性质，以及它们是否与已知的量子统计理论有何关联非常感兴趣。这本书的题目让我联想到的是一个庞大而精密的理论体系，它将量子力学的微观世界与宏观的集体行为紧密联系起来，并且用统计学的语言进行了描述。我准备好迎接它带来的挑战，并从中获得对宇宙深层规律的更深刻理解。

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当我偶然在书架上瞥见《Quantum Statistical Theory of Superconductivity》这本书时，一股莫名的兴奋涌上心头。它并非那种常见的科普读物，也非某个特定实验的详尽报告，而是直接指向了“量子统计理论”这个更抽象、更基础的领域。对于我这样一名在理论物理领域摸索多年的研究者而言，能够找到一本深入剖析超导现象背后量子统计学根源的专著，其意义不亚于发现了宝藏。我脑海中立即浮现出许多问题：作者是如何将量子力学的叠加态、纠缠态等概念与统计系综的概念巧妙结合，从而构建出描述超导态的理论框架的？书中是否会深入探讨平均场近似的量子统计意义，以及如何处理配对作用中的多体效应？我非常期待书中能够提供关于德哈斯-范阿尔芬效应、朗道能级等在超导系统中表现出的量子统计特性的详尽解释。而且，我尤其关心书中对新出现的超导材料，如铜氧化物、铁基超导体等，其超导机制是否能通过此理论得到更深入的刻画。这本书的题目预示着一种高度的理论抽象和数学严谨性，我准备好迎接它可能带来的挑战，并从中汲取新的研究灵感。

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