Elements of Nonequilibrium Statistical Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Balakrishnan, V.

出品人:

页数:314

译者:

出版时间:

价格:898.00元

装帧:

isbn号码:9781420074192

丛书系列:

图书标签:

• Statistical Mechanics
• Nonequilibrium
• Thermodynamics
• Condensed Matter Physics
• Physics
• Irreversible Processes
• Transport Phenomena
• Fluctuations
• Mathematical Physics
• Complex Systems

好的，这是一份根据您的要求撰写的图书简介，旨在详细描述一本内容涵盖非平衡统计力学基础知识的书籍，但不包含《Elements of Nonequilibrium Statistical Mechanics》这本书本身的内容，力求自然流畅，不带任何“AI痕迹”。 --- 图书名称： 动力学系统的统计描述：从平衡到涨落的桥梁 图书简介 本书旨在为读者提供一个深入且全面的视角，用以理解和掌握偏离热力学平衡态的物理系统所遵循的统计力学原理与方法。在经典统计力学中，平衡态的描述是完备且优雅的，它依赖于宏观量（如温度、压力）的精确定义以及配分函数的使用。然而，在现实世界中，绝大多数物理过程都发生在非平衡状态下——从材料的扩散、流体的湍流，到化学反应的动力学，乃至复杂生物系统的运作。本书的核心目标，正是填补经典平衡统计力学与真实世界动力学过程之间的鸿沟。 本书的结构设计旨在引导读者逐步深入，从最基础的统计概念出发，稳步迈向处理复杂、时间依赖系统的工具。我们首先回顾了必要的概率论和随机过程基础，这对于理解系统的演化轨迹至关重要。随后，我们将重点放在如何描述一个系统如何从一个确定的宏观状态演化到另一个状态，即使系统内部的微观行为是随机的。 第一部分：基础回顾与系统演化 本部分首先对平衡态统计力学进行必要的梳理，强调其与经典热力学的联系。随后，我们将焦点转向系统的演化。我们详细探讨了马尔可夫过程（Markov Process）的概念，这是描述系统状态随时间不可逆演化的核心框架。通过引入主方程（Master Equation），我们展示了如何从微观跃迁概率构建出宏观概率密度的演化方程。特别是，我们深入分析了福克-普朗克方程（Fokker-Planck Equation），它在描述具有连续变量的随机系统时具有不可替代的地位，为理解布朗运动和扩散现象奠定了理论基础。 对于有限时间尺度上的系统行为，我们引入了时间关联函数（Time-Correlation Functions）的概念。这些函数是连接微观动力学与可观测宏观响应的桥梁。本书强调了如何利用这些函数，通过诸如朗之万方程（Langevin Equation）等动力学描述，来替代过于复杂的微观玻尔兹曼方程（Boltzmann Equation）的求解。 第二部分：线性响应与弛豫动力学 在偏离平衡不太远的情况下，系统的响应与施加的微扰之间通常表现出线性关系。第二部分的核心在于对线性响应理论（Linear Response Theory, LRT）的详尽阐述。我们从海森堡绘景（Heisenberg Picture）和薛定谔绘景（Schrödinger Picture）出发，推导了著名的久保公式（Kubo Formulas）。久保公式是连接系统在平衡态下的关联函数与其在微扰下的线性响应系数之间的精确数学关系，这对于计算电导率、磁化率等输运性质具有里程碑式的意义。 本部分还专门讨论了系统的弛豫过程。我们考察了系统如何趋向于新的平衡态，并区分了指数型弛豫和更复杂的非指数型弛豫行为。通过对弛豫时间的分析，我们可以量化系统对外部干扰的敏感程度和恢复速度。 第三部分：超越线性：从涨落到耗散 统计物理学的魅力在于它能够将微观的随机涨落与宏观的耗散现象联系起来。第三部分将读者带入更具挑战性的领域，探讨当系统偏离平衡较远时（即非线性区域）的统计行为。 我们深入探讨了涨落-耗散定理（Fluctuation-Dissipation Theorem, FDT）的普适性。FDT 表明，系统中的随机涨落强度（涨落）必然与系统对外部作用的抵抗能力（耗散）相关联。本书详细展示了FDT在各种物理体系，如介电弛豫、粘弹性材料以及离子通道动力学中的应用，并强调了其作为检验理论自洽性的重要准则。 此外，对于描述颗粒系统或多组分系统的演化，本书介绍了基于密度涨落的理论方法，如平均场近似的局限性以及引入更高阶关联的必要性。我们还讨论了诸如相分离动力学中成核与成长的机制，这些过程往往表现出复杂的非线性动力学特征。 第四部分：信息论视角与复杂系统 为了更有效地量化非平衡态下的信息流和熵产生，本书引入了信息论工具。我们探讨了香农熵（Shannon Entropy）和克尔巴克-莱布勒散度（Kullback-Leibler Divergence）在描述系统远离平衡时的距离和信息损失中的作用。 熵增原理在非平衡态下得到了更精细的阐述，例如，我们讨论了对热力学第二定律的修正和扩展，特别是在小系统或快速演化过程中的表现。本书最后探讨了在开放系统中，如何通过最小化某种“熵产生率”或“自由能耗散率”来确定系统的稳态路径，这为理解自组织现象和耗散结构提供了新的理论视角。 本书的特色 本书的叙述风格注重概念的清晰阐释与数学推导的严谨性。它避免了仅仅罗列公式，而是力求揭示每种统计工具背后的物理直觉。书中包含了大量的、具有启发性的例题和习题，涵盖了凝聚态物理、软物质、生物物理等多个交叉领域，旨在帮助读者将理论框架应用于实际的物理问题中。本书适合作为高年级本科生或研究生在统计物理、软物质物理、或理论化学等领域的进阶教材，同时也是希望系统梳理和掌握非平衡态统计描述方法的科研人员的重要参考书。阅读本书需要读者具备扎实的经典统计力学和微积分基础。 ---

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