Physics of Self-Organization Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Ishiwata, Shin'ichi (EDT)/ Matsunaga, Yasushi (EDT)

出品人:

页数:235

译者:

出版时间:

价格:849.00 元

装帧:

isbn号码:9789812793362

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 自组织系统
• 复杂系统
• 非线性动力学
• 相变
• 模式形成
• 统计物理
• 跨学科
• 建模
• 仿真

《非平衡态统计物理学：从宏观现象到微观动力学》 本书深入探讨非平衡态统计物理学的核心概念与前沿进展，旨在为读者构建一个理解复杂系统行为的坚实理论框架。我们不聚焦于“自组织系统”这一特定范畴，而是从更广阔的物理学视角出发，解读物质在远离热力学平衡状态下所展现出的丰富而迷人的现象。 核心内容与结构： 本书分为三个主要部分，层层递进，既保证了理论的严谨性，又兼顾了应用的广泛性。 第一部分：非平衡态动力学基础 本部分着重于介绍描述非平衡态系统演化的基本数学工具和物理原理。我们将从基础的随机过程理论入手，包括马尔可夫链、布朗运动以及 Fokker-Planck方程和 Langevin 方程的构建与求解。这些工具是理解任何动态系统的基石，无论其具体物理本质如何。 随机过程回顾与拓展： 我们将对泊松过程、高斯过程等基本随机过程进行回顾，并深入介绍描述粒子或场在随机力作用下运动的 Langevin 方程，以及其对应的概率密度演化方程——Fokker-Planck方程。通过分析不同势场下的解，揭示随机力对系统行为的影响。 退化（Dissipation）与涨落（Fluctuation）的内在联系： 经典的涨落-耗散定理（Fluctuation-Dissipation Theorem）是理解非平衡态系统的核心。我们将详细阐述其数学形式，分析其在不同尺度下的适用性，并探讨其在描述粒子扩散、电磁波与物质相互作用等现象中的具体应用。 非平衡态相变与普适性： 许多非平衡态系统会经历相变，这些相变往往表现出与平衡态相变不同的特征。本书将介绍非平衡态相变的动力学理论，如 Lifshitz-Slyozov 理论在相分离过程中的应用，以及各种普适类（Universality Classes）的动力学标度律，如 KPZ 标度率在界面生长中的出现。 第二部分：复杂系统的统计描述 本部分将视角从基础的动力学方程拓展到描述宏观集体行为的统计方法。我们将探讨如何在存在大量自由度且彼此相互作用的系统中，提取出关键的宏观信息。 耦合振子系统与集体行为： 从简单的耦合振子链出发，我们研究系统如何涌现出同步、传播等集体现象。介绍 Kuramoto 模型等经典模型，并分析其在生物节律、激光同步等领域的应用。 介观尺度上的涨落： 在介观尺度上，微观涨落的影响不容忽视。我们将介绍如何利用尺寸相关的涨落分析（Finite-size Scaling）来研究临界现象，以及如何在介观尺度上描述输运性质，如在微纳器件中的电子输运。 信息论在统计物理中的应用： 信息熵、互信息等信息论概念为描述系统状态提供了新的视角。我们将探讨如何用信息熵来量化系统的复杂性，以及信息流在系统演化中的作用，尤其是在具有复杂动力学的系统中。 第三部分：特定领域的非平衡态现象 本部分将前两部分的理论框架应用于具体的物理、化学和生物系统中，展示非平衡态统计物理学的强大解释力。 流体力学与湍流： 从 Navier-Stokes 方程出发，我们分析粘性流体在不同雷诺数下的行为，探讨湍流的统计特性，如能量耗散率的标度律，以及Kolmogorov理论的普适性。 化学反应动力学与模式形成： 涉及化学反应的系统往往是非平衡态的。我们将介绍 Brusselator 和 Oregonator 等反应-扩散模型，分析它们如何产生空间和时间的结构，如 Turing 斑图，以及激发态的化学振荡。 生物系统的动力学： 生物系统是典型的远离平衡态的复杂系统。我们将探讨分子马达的效率、细胞信号传导的动力学，以及演化动力学中的一些统计规律。例如，我们将讨论群体遗传学中的漂变与选择，以及流行病传播模型的动力学。 凝聚态物理中的非平衡态： 在凝聚态物理领域，我们将讨论非平衡态下的输运现象，如霍尔效应、热电效应，以及强关联电子系统在强驱动下的行为。 本书的特色： 理论严谨性与普适性： 本书注重概念的清晰阐述和数学推导的严谨性，同时强调所介绍理论的普适性，使其能够应用于广泛的自然科学领域。 循序渐进的学习路径： 从基础概念到高级模型，本书为读者提供了清晰的学习路径，适合具有一定物理学基础（如统计力学、经典力学、电磁学）的学生和研究人员。 丰富的实例分析： 通过对大量具体物理现象的深入分析，本书帮助读者理解抽象理论的实际应用，激发对复杂系统研究的兴趣。 本书旨在为读者提供一套分析和理解非平衡态物理世界中普遍存在的复杂现象的强大工具。通过学习本书，读者将能够更深刻地理解物质在动态演化过程中所展现出的规律与美妙。

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这本书的内容组织逻辑，简直可以用“行云流水”来形容，每一个章节的衔接都自然得像是水到渠成。作者似乎深谙读者的认知路径，从最基础的宏观现象切入，逐步深入到微观层面的机制解释，层层递进，毫不拖沓。我特别欣赏它处理不同知识体系交叉点的方式，那些原本看似孤立的物理学分支，在书中被巧妙地编织成一张巨大的网，展示出惊人的内在统一性。举个例子，书中对某些复杂系统演化路径的描述，如果换做其他作者，可能需要冗长的铺垫，但在这里，仅仅通过几个精妙的数学框架的引入，便清晰地勾勒出了整个动态过程的全貌。这种高超的叙事技巧，极大地降低了理解复杂模型所需要付出的初始努力，让即便是初次接触该领域的读者，也能迅速抓住核心思想，建立起坚实的知识框架。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴，从封面到内页的排版，无不透露着一股严谨又不失灵动的气息。我尤其欣赏它在字体选择上的考量，那种细致入微的打磨，使得即便是面对相对晦涩的理论推导时，阅读体验也保持着极高的舒适度。纸张的质感非常棒，拿在手里沉甸甸的，让人感觉这不是一本普通的教科书，而是一件值得珍藏的艺术品。更别提那些插图和图表的绘制质量了，它们并非简单地对文字内容的机械复现，而是经过精心设计的视觉辅助工具，很多复杂的概念，仅仅通过观察图示，就能豁然开朗。这种对细节的极致追求，无疑为这本书增添了巨大的附加值，让我在翻阅的过程中，总能感受到作者和出版方背后付出的巨大心血。随便翻开一页，都能看到清晰的标注和优雅的留白，阅读过程中完全没有那种信息扑面而来的压迫感，反而像是在一位学识渊博的导师的私人藏书中漫步，令人心旷神怡。

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老实说，我本来对这类偏理论深度的书籍抱持着一丝敬畏，总担心自己会因为理解力跟不上而半途而废。然而，这本书的语言风格却出乎意料地平易近人，这或许是它最大的亮点之一。作者的笔触极为克制，用词精准，避免了不必要的学术腔调和晦涩的术语堆砌，即便是在阐述那些极其尖端和前沿的研究成果时，也保持着一种近乎对话般的亲切感。我发现自己很少需要频繁地查阅脚注或附录去解释某个词汇的含义，这极大地保障了阅读的流畅性。书中穿插的那些历史背景介绍，也做得恰到好处，它们不仅丰富了知识的维度，更让人体会到科学发现背后的探索精神，使得原本冰冷的公式和理论，顿时鲜活了起来，充满了人文的温度。

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深入研读这本书后，我最大的感受是它为我打开了一扇通往更广阔思考空间的大门。它不仅仅是在传授既有的知识体系，更在潜移默化中训练读者的“系统思维”能力。书中反复强调的迭代、反馈、涌现等核心概念，已经被作者通过无数实例打磨得深入骨髓，让人在看待日常生活中的任何现象时，都会不自觉地套用这种多层次、动态的视角去分析。它教会我的，不是“是什么”，而是“如何看”以及“如何构建”。这种思维范式的转变，比记住任何一个公式都要来得宝贵得多。读完后，我感觉自己看待世界的方式都发生了微妙的、但却是本质性的变化，那种对复杂性背后的秩序的敬畏感油然而生，极大地激发了我进一步探索未知领域的渴望。

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这本书的索引和附录部分做得非常详尽和实用，这对于任何需要进行深入研究或快速检索特定信息的读者来说，都是无价的宝藏。我曾为了寻找书中某一特定理论的原始出处，翻阅了不少经典文献，最后竟然发现，作者在附录中提供了一个结构清晰的“溯源地图”，清晰地标明了该理论在不同发展阶段的关键文献和重要贡献者。这种对学术规范的尊重和对读者便利的体贴，在学术专著中并不多见。此外，书后附带的术语表也经过了精心的校对，收录的覆盖面广，定义精准，这使得我在引用或回顾特定概念时，能迅速定位到最准确的表述，省去了大量核对时间。看得出，编辑团队在这本书的辅助材料制作上，投入了远超平均水平的精力。

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