Statistical Physics, Part 2

Statistical Physics, Part 2 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Butterworth-Heinemann
作者:L. P. Pitaevskii
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1980-01-15
价格:USD 60.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780080230726
丛书系列:Course of Theoretical Physics
图书标签:
  • 物理
  • 朗道十卷
  • 朗道
  • Landau
  • 宇宙
  • Course_of_Theoretical_Physics
  • 统计物理
  • 热力学
  • 相变
  • 凝聚态
  • 量子统计
  • 非平衡态
  • 涨落
  • 对称性
  • 临界现象
  • 场论
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具体描述

统计物理:非平衡态的动态探索 《统计物理:非平衡态的动态探索》并非一本关于特定教科书《Statistical Physics, Part 2》的概要。相反,它是一部独立的作品,旨在深入剖析统计物理学中一个至关重要且充满活力的领域——非平衡态系统。本书将带领读者穿越由微观粒子运动编织而成的复杂世界,揭示宏观世界涌现出的涌现行为和演化规律,尤其是在系统偏离热力学平衡状态时所展现出的丰富多样性。 本书的核心目标在于构建一个严谨而直观的框架,用以理解和描述那些远离平衡态的物理系统。这些系统普遍存在于自然界和工程实践中,从流动的液体、化学反应的动态过程,到生物体内复杂的分子机器,再到宇宙演化的早期阶段,无不体现着非平衡态的特性。相较于平衡态统计物理学对稳态和最大熵原理的侧重,《统计物理:非平衡态的动态探索》将目光投向了系统的演化轨迹、能量耗散、信息流动以及在外部驱动下的响应。 本书的结构设计遵循由浅入深、由概念到方法的逻辑顺序。开篇将首先回顾并巩固读者对平衡态统计物理学基础概念的理解,为后续深入非平衡态理论奠定坚实的基础。这部分内容将涵盖配分函数、系综理论、相变等经典议题,但会特别强调它们在理解动态过程中的局限性,并为引入新的概念做好铺垫。 随后,本书将正式进入非平衡态统计物理的核心领域。读者将接触到描述系统演化的基本理论工具,例如马尔可夫链、主方程、福克-普朗克方程和薛定谔方程的非平衡推广等。这些方程是理解粒子随机运动、能量传递和信息传播的关键。我们将详细探讨各种近似方法和解析技巧,用以求解这些复杂的动力学方程,并分析它们在不同物理场景下的适用性。 一个重要的关注点将是“涨落”。即使在非平衡态下,微观粒子的随机涨落仍然扮演着至关重要的角色,并且在某些情况下,这些涨落可以驱动系统进入新的、非寻常的宏观状态。本书将详细介绍涨落耗散定理,这是一个连接微观涨落和宏观响应的普适性原理,并探讨其在各种非平衡现象中的应用。读者还将学习到如何量化和理解不同类型的涨落,以及它们如何影响系统的稳定性和演化路径。 本书还会深入研究“耗散”。非平衡态系统通常伴随着能量的耗散,这使得系统无法保持无限期地稳定。我们将探讨耗散的本质,研究焦耳热、摩擦等耗散过程,并分析它们如何影响系统的熵产生和动力学行为。这部分内容将引导读者理解诸如“耗散结构”等概念,即在持续能量输入和耗散的动态平衡下形成的有序结构。 信息理论与非平衡态统计物理学的交叉也是本书的一大亮点。我们将探讨信息如何转化为功,以及在非平衡过程中信息是如何产生、传递和损耗的。例如,布朗运动中的信息提取,以及生物系统中信息处理与能量消耗的关系,都将得到深入的讨论。读者将了解到,在动态过程中,信息不再仅仅是描述系统状态的静态量,而是驱动系统演化的活跃因素。 为了使理论更加生动和易于理解,本书将穿插大量的实际应用案例和计算方法。读者将有机会学习到如何运用蒙特卡洛模拟、分子动力学模拟等计算技术来研究非平衡态系统。这些计算方法不仅是对理论的验证,更是探索复杂非平衡现象的重要工具。我们将选取一些具有代表性的案例,如: 软物质物理中的动力学: 聚合物链的弛豫、胶体颗粒在流场中的运动、液晶的相变动力学等。 生物物理学中的非平衡现象: 蛋白质折叠与展开、细胞膜上的离子通道动力学、分子马达的工作机制等。 统计力学在凝聚态物理中的应用: 输运现象(如电导、热导)、扩散过程、激活控制的反应动力学等。 复杂系统中的自组织行为: 耦合振子系统、网络动力学、以及一些社会和经济系统的统计模型。 本书的语言力求清晰、准确,同时避免使用过于晦涩的术语。虽然非平衡态统计物理学本身具有一定的数学复杂度,但本书将努力通过直观的类比、清晰的图示以及精心设计的例题来帮助读者克服理解上的障碍。每一个概念的引入都将伴随着其物理意义的阐述,以及与相关实验观测的联系。 《统计物理:非平衡态的动态探索》的目标是 equipping 读者掌握理解和分析复杂动态系统的强大思想工具和计算方法,让他们能够自信地探索自然界中那些充满活力的、远离平衡的物理世界。无论是对初涉统计物理的本科生,还是希望深入研究非平衡态动力学的研究生和研究人员,本书都将是一份宝贵而富有启发性的资源。它将帮助读者超越静态描述的局限,真正领略到统计物理学在揭示世界动态之美方面的独特魅力。

作者简介

列夫·达维多维奇·朗道(1908—1968)理论物理学家、苏联科学院院士、诺贝尔物理学奖获得者。1908年1月22日生于今阿塞拜疆共和国的首都巴库,父母是工程师和医生。朗道19岁从列宁格勒大学物理系毕业后在列宁格勒物理技术研究所开始学术生涯。1929—1931年赴德国、瑞士、荷兰、英国、比利时、丹麦等国家进修,特别是在哥本哈根,曾受益于玻尔的指引。1932—1937年,朗道在哈尔科夫担任乌克兰物理技术研究所理论部主任。从1937年起在莫斯科担任苏联科学院物理问题研究所理论部主任。

目录信息

读后感

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本书是朗道理论物理教程全集的第五卷,这本统计物理学其实主要讲的是凝聚态物理部分,第一部分也就是统计物理学1才是正真讲的统计物理学,朗道是凝聚态的大牛,,作为进入理论物理凝聚态专业的学生是一部不可多得专业参考书,全书论证严密,数学推倒严谨。风格有很明显苏式风格...

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本书是朗道理论物理教程全集的第五卷,这本统计物理学其实主要讲的是凝聚态物理部分,第一部分也就是统计物理学1才是正真讲的统计物理学,朗道是凝聚态的大牛,,作为进入理论物理凝聚态专业的学生是一部不可多得专业参考书,全书论证严密,数学推倒严谨。风格有很明显苏式风格...

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本书是朗道理论物理教程全集的第五卷,这本统计物理学其实主要讲的是凝聚态物理部分,第一部分也就是统计物理学1才是正真讲的统计物理学,朗道是凝聚态的大牛,,作为进入理论物理凝聚态专业的学生是一部不可多得专业参考书,全书论证严密,数学推倒严谨。风格有很明显苏式风格...

用户评价

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书中关于动力学理论的阐述,尤其是在描述系统从非平衡态向平衡态演化的过程,让我对“时间”这个概念有了更丰富的理解。作者从简单的泊松过程讲起,逐渐深入到更复杂的随机动力学模型,比如 Ornstein-Uhlenbeck 过程,以及它们如何描述了物理系统中常见的衰减和振荡行为。我特别欣赏作者在讲解过程中,对于“弛豫时间”的引入,它不仅是一个理论参数,更是描述系统恢复平衡速度的关键指标。当我读到关于“涨落耗散定理”时,我才真正理解了系统在受到外界扰动时,其内在的涨落如何与抵抗外扰的耗散过程相互关联,而这种联系是普遍存在的。书中对这些动力学模型在模拟实际物理过程中的应用,比如粒子在势阱中的运动、材料的扩散过程等,都让我对统计物理学的应用范围有了更深的认识。

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接下来的内容,关于玻色-爱因斯坦凝聚和费米凝聚,更是将统计物理学的精妙展现得淋漓尽致。这本书对于 Bose-爱因斯坦凝聚的描述,从宏观的平均场近似到微观的量子场论方法,都给出了非常详尽的推导过程。作者在解释声子和 the Bogoliubov 激发时,非常细致地说明了如何从哈密顿量中提取出这些低能激发模式,以及它们是如何影响凝聚态的性质的。我尤其赞赏作者在讲解过程中,对于数学工具的选用和说明,它们不是生硬地搬运,而是与物理概念紧密结合,解释了为什么需要这些特定的数学方法来解决具体问题。当我读到关于费米凝聚时,书中对 Cooper 对的形成和超导性的阐述,更是让我惊叹于量子力学在宏观尺度上的强大力量。作者从 BCS 理论出发,一步步推导出超导能隙的存在,以及它如何阻止电子的散射,从而产生零电阻现象。书中对 Eliashberg 方程的讨论,虽然在数学上有所挑战,但作者通过引入声子-电子相互作用的细节,使得这一复杂方程的物理意义变得清晰。读到这里,我仿佛能够“看到”电子在材料中无阻碍地流动,这种理解上的突破是任何其他入门书籍都无法给予的。

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《统计物理学(第二部分)》在引言部分,对于统计物理学基本原理的回顾和升华,为后续内容的深入探讨奠定了坚实的基础。作者并没有简单地重复一些已有的知识点,而是从更深刻的哲学和数学角度,重新审视了微观态和宏观态之间的联系,以及 ensemble 的概念。我尤其欣赏作者在讨论“统计力学”与“量子统计力学”的区别与联系时,对于量子力学基本假设的强调,这让我对量子世界中的概率和不确定性有了更清晰的认识。当我读到关于“熵增原理”的更深层理解时,我才真正体会到它不仅仅是一个物理定律,更是一种关于时间方向和自然演化的深刻洞察。书中对 Liouville 定理的讨论,以及它如何揭示了相空间体积守恒这一深刻的物理原理,都给了我极大的启发。更让我惊喜的是,作者还巧妙地引用了一些历史上的思想实验和争论,比如 Boltzmann 的熵定义,这让原本抽象的理论变得更加生动和富有故事性。

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对于那些致力于深入理解非平衡态统计物理学的读者而言,《统计物理学(第二部分)》无疑是一本宝藏。书中对于随机过程的阐述,从 Fokker-Planck 方程到 Langevin 方程,都进行了非常细致的推导和解释。作者并没有仅仅停留在概念的介绍,而是通过生动的例子,比如布朗运动、粒子扩散等,来展示这些方程的物理内涵。我尤其欣赏作者在讲解过程中,对于概率和统计方法的运用,它们如何被用来描述和预测系统的演化。当我读到关于马尔科夫链和遍历性时,我才真正理解了这些概念在描述复杂系统中的重要性。书中对 Master 方程的讨论,更是让我明白了如何从微观的跃迁速率来构建宏观的概率分布。更让我惊喜的是,作者还将这些理论工具应用到了一些实际的物理问题中,比如化学反应动力学、生物系统的演化等,这极大地拓宽了我对非平衡态统计物理学应用范围的认识。读完这部分,我感觉自己有信心去分析和解决那些动态变化的物理过程。

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我最近刚读完《统计物理学(第二部分)》,坦白说,这本书完全超出了我的预期,也重新定义了我对统计物理学各个深层概念的理解。开篇的几个章节,对于我之前一直觉得晦涩难懂的相变理论,简直是醍醐灌顶。作者通过清晰的逻辑链条,从微观的粒子行为如何宏观地涌现出集体现象,再到如何量化这些集体行为的转变,让我豁然开朗。尤其是在描述临界现象时,作者并没有止步于理论公式的堆砌,而是深入浅出地探讨了标度律、重正化群等工具的物理意义。我印象最深刻的是关于序参量的引入,它如何微妙地捕捉到系统从无序到有序的转变,以及其在不同相变类型中的具体表现。书中对 Landau 理论的介绍也比我之前看到的任何教材都要详尽,不仅仅是列出了几个关键点,而是从对称性破缺的角度,阐述了为什么序参量是描述相变的核心。更难得的是,作者还在讨论相变时,巧妙地联系到了实际的物理系统,比如铁磁性材料、超流体等,这使得抽象的理论概念变得生动而可触及。读完这部分,我感觉自己仿佛获得了一种全新的视角,能够去审视和分析那些看似杂乱无章的物理现象背后的普遍规律。

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《统计物理学(第二部分)》对于统计物理学在复杂系统研究中的角色,进行了非常有前瞻性的阐述。作者将统计物理学的思想和方法,延伸到对生物、经济、社会等非物理领域的研究中。我尤其欣赏作者在讨论“网络理论”时,如何运用统计物理学的概念来分析节点之间的连接关系,以及这些连接模式如何影响整个网络的性质。当我读到关于“相变类比”在分析复杂系统中的应用时,我才真正理解了统计物理学的普适性,它能够为我们提供一个统一的框架来理解不同领域中的涌现现象。书中对“统计模型”在模拟和预测复杂系统行为中的作用,比如股票市场的波动、流行病的传播等,都给了我深刻的启发。更让我惊喜的是,作者还探讨了“信息理论”和“统计物理学”在理解复杂系统中的信息流动和决策过程中的交叉点,这让我对未来的研究方向有了更清晰的认识。

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这本书在量子统计物理学的贡献,可以说是我近年来在相关领域阅读过的最深刻的。它对量子退相干的讨论,可以说是将量子力学的概率性与宏观世界的确定性联系起来的关键。作者从量子态的演化出发,通过与环境的相互作用,详细阐述了量子相干性如何逐渐丢失,从而使得系统看起来像一个经典系统。书中对环境模型的设计,以及如何从其对量子系统的影响来推导退相干的机制,都显得非常严谨和富有启发性。我特别欣赏作者在引入量子测量理论时,对于各种诠释的讨论,虽然没有给出一个确定的答案,但这种对不同观点的梳理,让我对量子力学本身有了更深刻的哲学思考。当我读到关于量子纠缠的讨论时,我才真正理解了这种奇特的量子关联是如何超越经典的因果关系。书中对 Bell 不等式的检验,以及其对局部实在论的挑战,都让我对量子世界的非定域性有了更直观的认识。这本书的价值在于,它不仅传授了知识,更引发了思考。

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最后,这本书的附录部分,对于一些高级数学工具的详细推导和讲解,更是为那些希望深入钻研的读者提供了极大的便利。作者并没有止步于给出公式,而是对每一步推导的物理意义和数学原理都进行了详尽的解释。我特别欣赏作者在讲解“群论”在统计物理学中的应用时,如何将抽象的数学概念与对称性原理巧妙地联系起来。当我读到关于“张量分析”在描述多体系统相互作用时的强大功能时,我才真正认识到数学工具对于解决复杂物理问题的关键作用。书中对“傅里叶分析”在处理周期性系统和波动现象时的应用,都给了我深刻的启发。更让我惊喜的是,作者还提供了许多参考文献的推荐,这使得我可以在读完这本书后,继续探索更广阔的知识领域。总而言之,这本书不仅内容丰富,而且在教学方法上也极具匠心,它真正做到了寓教于乐,让我沉浸在统计物理学的世界中。

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这本书对于统计物理学在凝聚态物理中的应用的广度和深度,是让我感到最震撼的。它不仅仅是关于理论公式的堆砌,而是将统计物理学的思想贯穿于对各种凝聚态物质性质的解释之中。从晶格振动、电子输运到磁性现象,作者都运用了统计物理学的强大工具来剖析其内在机制。我尤其欣赏作者在描述声子时,从简谐振动到声子谱的推导过程,它让我明白了为什么材料的晶体结构会决定其热学性质。当我读到关于电子气的理论时,我才真正理解了金属的导电性是如何源于大量自由电子的集体行为。书中对 Fermi-Dirac 统计在描述电子行为中的重要性,以及它如何影响电子的能级分布和热容,都给了我深刻的启发。更让我惊喜的是,作者还将这些理论工具应用到了一些更复杂的凝聚态现象中,比如磁畴壁的形成、自旋电子学等,这极大地拓宽了我对统计物理学应用范围的认识。

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《统计物理学(第二部分)》对于统计物理学与信息论之间的联系,也进行了令人耳目一新的探讨。作者从信息熵的定义出发,逐步将其与热力学熵联系起来,揭示了两者之间深刻的物理根源。书中对 Shannon 熵的阐述,以及它在描述信息不确定性方面的作用,都给我留下了深刻的印象。我特别欣赏作者在讲解过程中,对于信息传输和处理的类比,它们如何与物理系统的能量和信息流动相对应。当我读到关于 Landauer 原理时,我才真正理解了擦除信息的物理代价,以及信息与能量之间的不可分割性。书中对 Maxwell 妖悖论的澄清,更是让我对信息论在理解热力学定律上的重要性有了全新的认识。更让我惊喜的是,作者还将这些理论工具应用到了一些前沿的物理问题中,比如量子计算、黑洞信息悖论等,这极大地拓宽了我对统计物理学应用范围的认识。

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