Entropy and the Time Evolution of Macroscopic Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Grandy, Walter T.

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2008-7

价格:$ 141.25

装帧:

isbn号码:9780199546176

丛书系列:

图书标签:

Entropy
Statistical Mechanics
Time Evolution
Macroscopic Systems
Non-Equilibrium Thermodynamics
Irreversible Processes
Boltzmann Entropy
Information Theory
Complexity
Physics

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具体描述

This book is based on the premise that the entropy concept, a fundamental element of probability theory as logic, governs all of thermal physics, both equilibrium and nonequilibrium. The variational algorithm of J. Willard Gibbs, dating from the 19th Century and extended considerably over the following 100 years, is shown to be the governing feature over the entire range of thermal phenomena, such that only the nature of the macroscopic constraints changes. Beginning with a short history of the development of the entropy concept by Rudolph Clausius and his predecessors, along with the formalization of classical thermodynamics by Gibbs, the first part of the book describes the quest to uncover the meaning of thermodynamic entropy, which leads to its relationship with probability and information as first envisioned by Ludwig Boltzmann. Recognition of entropy first of all as a fundamental element of probability theory in mid-twentieth Century led to deep insights into both statistical mechanics and thermodynamics, the details of which are presented here in several chapters.The later chapters extend these ideas to nonequilibrium statistical mechanics in an unambiguous manner, thereby exhibiting the overall unifying role of the entropy.

《宏观系统的熵与时间演化》本书深入探讨了热力学和统计力学中的核心概念——熵，及其在宏观系统随时间演化过程中的关键作用。我们将一同踏上一段跨越经典热力学、统计力学和非平衡态物理学的旅程，揭示熵如何成为理解复杂系统行为的基石。第一部分：熵的基石——经典热力学视角我们从经典的定义出发，审视熵作为一种状态函数的属性。卡诺定理和卡诺循环将引领我们理解可逆过程与不可逆过程的本质区别，以及熵增原理在其中扮演的角色。热力学第二定律，这一深刻的自然法则，将通过多种表述（如克劳修斯不等式、开尔文-普朗克表述）得以阐明，揭示了所有自发过程都趋向于熵的增加。我们将分析孤立系统中的熵增，以及与环境交换能量和物质的开放系统中的熵变，并探讨熵与功、热传递之间的定量关系。此外，熵在相变过程中的行为，如相图的构建和熔化、汽化等过程的熵变计算，也将得到详尽的解析。第二部分：微观世界的映射——统计力学对熵的理解本部分将视角转向微观层面，通过统计力学的语言重新审视熵。我们将引入微观状态（微观组态）和宏观状态（宏观性质）的概念，并重点阐述玻尔兹曼熵公式 $S = k_B ln Omega$，它将宏观可观测的熵与系统微观组态的数量联系起来。通过分析不同的系综（微正则系综、正则系综、巨正则系综），我们将学习如何计算系统的熵，并理解不同系综下系统的统计性质。麦克斯韦-玻尔兹曼分布、费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布等粒子统计分布将作为理解系统中粒子行为的工具，而这些分布的特性直接影响系统的熵。我们将探讨涨落-耗散定理，它揭示了系统在平衡态附近的随机涨落与其对外部扰动的响应之间的深刻联系，并与熵的产生紧密相关。第三部分：熵的动态之舞——宏观系统的演化我们将目光聚焦于宏观系统的时间演化。非平衡态热力学作为研究远离平衡态系统的理论框架，将是本部分的核心。我们将探讨线性非平衡态区域的普适规律，如傅里叶定律（热传导）、菲克定律（扩散）等，并分析这些过程中的熵产生率。我们还将深入研究这些过程如何与熵的产生相联系，并引入“熵产”或“耗散”的概念，理解不可逆过程如何持续地增加系统的熵。第四部分：熵的应用与延伸熵的概念及其演化规律渗透于自然科学的诸多领域。我们将简要介绍熵在化学反应速率、生物系统的能量代谢、信息论（香农熵）以及宇宙学（热寂说）等方面的应用。通过这些实例，读者将更深刻地体会到熵作为描述系统复杂性、无序性以及时间方向的普适性概念。本书旨在为物理学、化学、工程学以及相关领域的学生和研究人员提供一个坚实而全面的理解熵及其在宏观系统演化中作用的知识框架。通过严谨的数学推导、清晰的物理阐释和丰富的案例分析，我们期望引导读者深入理解这个决定着自然界一切过程方向的基本概念。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这个书名非常“硬核”，给我一种迎接挑战的兴奋感。它要求读者不仅要掌握经典热力学的知识，还要对统计力学有深刻的理解。我猜测，书中对“时间演化”的讨论，会非常侧重于相空间轨迹的遍历性和时间平均与系综平均的等价性。这本书的价值可能在于，它将“时间”——这个在基础物理定律中通常是对称的量——如何通过熵的引入而被赋予方向性，进行了系统性的梳理。我希望作者在描述复杂系统（比如湍流或生物系统）的非平衡态演化时，能给出一些前沿的研究成果或独到的见解。这类书籍的优秀之处，往往在于它能将看似彼此独立的概念（如信息熵与热力学熵）巧妙地统一在一个框架下。如果它能提供一种强大的、可推广的分析工具，那将是最大的收获。

评分☆☆☆☆☆

读到这个书名，我立刻联想到那些在理论物理领域中具有里程碑意义的论著。它暗示着一场关于信息、能量和时间不可逆性的哲学与科学的深度对话。对于一个对物理哲学感兴趣的读者来说，这本书的吸引力是巨大的。它不仅仅是关于“多少”无序，更是关于“为什么”会这样演化。我猜想，作者可能会引入量子力学的观点来讨论初始条件的敏感依赖性，甚至可能触及黑洞热力学中熵的边界条件。更重要的是，我希望它能提供一个连贯的叙事框架，解释宏观世界的稳定性和可预测性，是如何从微观层面的随机性中涌现出来的。这种“涌现”的概念，往往是理解复杂系统的关键。这本书如果能清晰阐述这种从低熵有序到高熵无序的过渡机制，那么它就不仅仅是一本物理学的书，更是一部关于宇宙宿命论的探讨。

评分☆☆☆☆☆

这部书名听起来就充满了深邃的物理学魅力，让我迫不及待地想一探究竟。从书名中可以预感到，它不仅仅是在探讨熵这个核心概念，更着眼于熵如何在宏观系统的时间演化中扮演关键角色。我期待看到作者如何细腻地描绘出从微观混沌到宏观有序（或无序）的转变过程。这似乎是一部需要读者具备一定物理基础才能深入领会的著作，它或许会带领我们穿越统计力学的迷雾，直抵热力学第二定律的本质。我尤其好奇作者如何处理时间箭头的问题，即为什么宇宙总是朝着熵增的方向演化，而时间似乎只能单向流动。这种宏大的命题，需要极其严谨的数学推导和清晰的物理图像相结合，才能真正打动人心。我希望作者能够提供一些富有启发性的类比或实验设计，帮助我们这些非专业人士也能领会其中的精髓。总而言之，这本书的标题本身就是一个引人入胜的承诺，指向对宇宙最基本规律的深刻探索。

评分☆☆☆☆☆

老实说，这个书名听起来就属于那种需要反复研读、边读边做笔记的类型。它承诺了一次对时间本质的深刻探究，而熵正是这条探究之路上的灯塔。我最关心的是，作者如何处理那些看似“反熵增”的局域现象。例如，生命体的出现和维持，如何在局部降低熵的同时，保证宇宙总熵的增加。这种对局部与整体、耗散结构动力学的探讨，往往是判断一本统计物理学著作水平高低的关键。我期待书中能够提供一些现代计算物理的视角，比如如何通过计算机模拟来直观展示不同初始熵状态下的时间演化路径。这本书如果能将严格的理论推导与现实世界的复杂案例相结合，平衡好数学的严谨性与物理图像的直观性，那么它无疑会成为我书架上经常翻阅的经典。它需要解答的终极问题是：时间流逝的物理学意义究竟是什么？而熵，就是钥匙。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，简直就是一场对物理学爱好者发出的邀请函，它直指热力学与时间概念的交叉点。’熵’作为一个抽象的概念，常常被简化为“无序度”，但从这个书名来看，作者显然是要深入挖掘其更本质的内涵，即信息论和概率统计在其中扮演的角色。我设想，书中可能会大量涉及相空间、概率分布函数以及正则系综等高级统计力学工具。重点或许在于“时间演化”——如何用微观粒子的相互作用来解释宏观世界中不可逆现象的必然性。我期待看到作者如何构建一个清晰的逻辑链条，从基础的分子运动论，逐步推导到我们日常生活中观察到的各种耗散现象，比如热量传递、扩散等等。如果这本书能成功地将这些看似枯燥的数学工具，转化为对世界运行机制的直观理解，那么它无疑是部杰作。我希望它能提供一种看待日常物理现象的全新视角，而不是仅仅停留在教科书式的知识堆砌。

评分☆☆☆☆☆