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出版者:Oxford University Press, USA

作者:Tuckerman, Mark

出品人:

页数:720

译者:

出版时间:2010-4

价格:$ 101.70

装帧:

isbn号码:9780198525264

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深入探究宇宙基石：经典流体力学与热力学前沿 本书聚焦于经典物理学的两大支柱——流体力学与热力学，旨在为读者提供一套严谨、全面且富有洞察力的知识体系。它不是对统计力学的简单替代，而是从更宏观、更基础的连续介质角度，剖析物质在不同尺度下的运动规律与能量转换机制。 本书的结构经过精心设计，旨在引导读者从最基本的物理概念出发，逐步攀登至复杂系统的分析层面。我们强调从第一性原理出发进行推导，确保每一步数学处理都有清晰的物理图像支撑。 --- 第一部分：连续介质力学的严谨基础 本部分致力于构建描述物质运动的宏观框架，即连续介质模型。我们将详细探讨流体（无论是否可压缩、牛顿性或非牛顿性）的运动学和动力学描述。 第一章：流体的基本描述与运动学 本章首先确立了流体静力学的基础。我们详细阐述了压力、浮力以及静力平衡的条件。随后，我们将视角转向流体运动学，引入了拉格朗日与欧拉描述的转换，这是流体力学分析的基石。重点讨论了速度场、位移梯度张量，并深入剖析了流线、迹线和涡旋线的概念。旋转的引入，特别是角速度张量和涡度向量的定义，为后续的动力学分析铺平了道路。我们特别强调了物质导数（随体导数）在描述随流体粒子运动的物理量变化中的关键作用。 第二章：牛顿流体的动力学方程 本章是流体力学核心的动力学部分。我们将基于牛顿第二定律和连续性原理，严格推导出不可压缩流体的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程，并将其推广到可压缩流体，导出雷诺输运定理（Reynolds Transport Theorem）及其在控制体分析中的应用。 对于粘性流体，我们详细分析了应力张量的构建，区分了剪切应力和正应力，并清晰界定了牛顿流体的本构关系。读者将理解粘性如何导致动量耗散。本章的亮点是对简化模型的探讨： 1. 欧拉方程： 理想流体（无粘性）的运动方程，是研究势流和高超声速流动的基础。 2. 斯托克斯流： 极低雷诺数下的流动，重点分析惯性力远小于粘性力的情形，如布朗运动的宏观近似描述。 第三章：重要的无量纲参数与相似性原理 为了使理论模型与实际工程问题关联起来，本章专注于无量纲化。雷诺数（Reynolds Number）的推导及其物理意义将贯穿始终，作为惯性力与粘性力之比的度量。此外，还将引入马赫数（Mach Number）来区分可压缩流动的物理特征，以及韦伯数（Weber Number）在表面张力影响下的重要性。本章通过伯努利方程的严格推导和应用，展示了能量守恒在特定流动中的高效应用，并讨论了动量积分法的基本框架。 --- 第二部分：热力学：能量的宏观视角 本部分将热力学视为描述能量、功和热之间关系的基础科学，着重于平衡态的性质和过程的宏观分析，完全基于实验定律和宏观可测量的量。 第四章：热力学基本概念与零定律 本章确立了热力学的基本术语：系统、环境、边界、状态变量（如温度、压力、体积、内能）。我们详细阐述了热平衡的概念，并基于实验观察引入了热力学第零定律，从而定义了温度这一核心量。本章也探讨了各种温度计的原理及其测量的局限性。 第五章：能量与第一定律 热力学第一定律——能量守恒定律，是本章的核心。我们对功的形式（体积功、流动功、非平衡功）进行了细致的区分。内能（U）被确立为状态函数，并建立了其与热量和功之间的关系：$Delta U = Q + W$。我们将应用此定律于封闭系统和控制体（开放系统），推导出稳态和瞬态过程中的能量方程。焓（H）作为新的有用热力学势被引入，特别是在流动系统中处理热量传递问题时的便利性。 第六章：熵、第二定律与过程方向性 本章引入了热力学的精髓——熵（Entropy）。我们将从克劳修斯（Clausius）的不等式出发，严格推导出热力学第二定律的两种表述（克劳修斯和开尔文-普朗克）。熵被定义为不可逆过程的度量，并阐明了孤立系统中熵增原理的普适性。本章深入分析了可逆过程与不可逆过程的区别，并探讨了热机效率的理论极限——卡诺循环。 第七章：热力学关系式与平衡态 本章侧重于状态函数的内部联系和推论。我们将推导麦克斯韦关系式（Maxwell Relations），展示偏导数之间的精妙联系。吉布斯自由能（G）和亥姆霍兹自由能（A）作为系统进行有用功的潜力度量被引入，它们是判断化学反应和相变自发性的关键判据。本章最后讨论了相律（Gibbs Phase Rule），用以描述多组分、多相系统的平衡条件，以及纯物质的p-T相图的解读。 --- 第三部分：流体力学与热力学的交汇点：传热与耗散 本部分将前两部分的内容融合，探讨能量在流体中的实际传输机制以及能量耗散对流动的长期影响。 第八章：传热学基础：传导、对流与辐射 流体系统中的能量传输很少是纯粹的。本章首先回顾了傅里叶定律（热传导）。随后，重点引入了热对流（Forced and Natural Convection）的概念，将其与流体运动紧密联系起来。我们将展示如何将能量方程（带对流项）与纳维-斯托克斯方程耦合，但仅从宏观连续介质角度分析。最后，简要介绍黑体辐射的基本原理及其在高温流场中的作用。 第九章：湍流的现象学描述与非平衡态的初步探讨 虽然本书避免了基于概率的统计描述，但必须承认湍流是流体力学中最重要的现象之一。本章采用雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）方程的框架，引入雷诺应力项。我们讨论了湍流强度和长度尺度的概念，并简要介绍基于经验模型（如$k-epsilon$模型）来封闭方程组的必要性。这部分作为对经典层流分析的补充，强调了宏观平均在描述复杂流动中的局限性与必要性。 总结： 本书力求在连续介质的框架内，对经典力学和热力学的核心原理进行一次深入而自洽的梳理。它为希望掌握宏观物理过程的工程师和理论研究者提供了一个坚实的基础，使他们能够准确预测和解释物质在力与能作用下的行为，而无需依赖微观粒子的统计模型。 --- （字数预估：约1500字）

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《Statistical Mechanics》这本书的阅读体验，对我而言是一次既充满挑战又极富回报的智识之旅。作者的写作风格严谨而不失活泼，他并没有将统计力学描绘成一门枯燥乏味的学科，而是通过生动的比喻和丰富的例证，将那些抽象的概念变得触手可及。我尤其欣赏书中对“熵”的深入挖掘，它不仅仅是一个热力学量，更是一个连接微观世界混乱度与宏观世界稳定性的桥梁。作者通过多角度的阐释，让我对熵的理解上升到了一个新的高度，也为我理解信息论等相关领域打下了基础。书中对于统计系综的讲解，以及如何从系综的平均性质推导出系统的宏观行为，堪称精彩绝伦。特别是对正则系综和巨正则系综的介绍，让我明白了如何在更广阔的条件下研究系统的统计性质。读到关于晶体学和固体的比热部分时，我被统计力学在解释宏观物质性质上的强大能力所震撼，它能够从原子振动的微观图景，推导出宏观的热学行为。书中关于液体和非平衡态统计力学的初步探讨，也为我打开了新的研究视野，让我看到了统计力学在更复杂系统中的应用潜力。虽然某些章节的推导过程需要仔细研读和反复思考，但作者总能在关键之处给予点拨，帮助我克服困难。这本书不仅是一本教材，更是一本启迪思想的哲学著作，它让我对物理世界的理解更加深刻和全面。

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我最近深入阅读了《Statistical Mechanics》这本书，它带给我的是一种全新的物理视野和深刻的认知提升。作者以一种非常系统化的方式，从概率论和组合学的基础知识出发，逐步构建起统计力学的宏伟框架。我尤其被书中对“熵”的阐释所吸引，它不仅仅是一个热力学量，更是连接微观世界可能性与宏观世界演化方向的桥梁。作者通过多角度的分析，将熵与信息、与概率以及与微观状态的数量紧密联系起来，让我对这个概念有了前所未有的深刻理解。在讲解统计系综时，作者清晰地描绘了微正则、正则和巨正则系综各自的物理图像和数学特征，让我能够根据不同的物理情景选择合适的工具。读到关于相变理论的部分，我被统计力学强大的解释能力所折服，它能够从微观粒子的相互作用出发，揭示宏观物质为何会在特定条件下发生剧烈的性质改变。书中对蒙特卡洛方法等数值模拟技术的介绍，也让我看到了统计力学在解决复杂实际问题中的巨大潜力。尽管书中存在一些复杂的数学推导，但作者总能在关键处给予物理上的直观解释，使得学习过程充满启发性。这本书不仅是一本教科书，更是一次对科学思维的深刻洗礼，它让我能够以更全面、更深入的视角去理解物理世界的运行规律。

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《Statistical Mechanics》这本书带给我的，不仅仅是知识的积累，更是一次思维方式的重塑。作者在开篇就为我们建立了一个坚实的认知基础，强调了统计力学在连接微观粒子行为与宏观热力学性质之间的桥梁作用。我尤其喜欢书中对“熵”的深刻剖析，它不再仅仅是一个热力学参数，而是被赋予了更丰富的统计意义，连接了微观世界的可能性和宏观世界的演化方向。作者通过大量的例子，如气体分子在容器中的分布，以及晶体中原子的振动，来形象地解释熵的增加与系统微观状态数的关系，这让我对“无序”和“有序”有了更深刻的理解。书中对各种统计系综的介绍，如微正则系综、正则系综和巨正则系综，以及它们各自的适用条件和数学形式，都讲解得非常透彻。特别是对正则系综和巨正则系综的分析，让我明白了如何在不同的约束条件下，去计算系统的平均物理量。我对于书中关于相变的研究部分印象深刻，作者通过引入临界指数等概念，解释了相变附近系统的普适性行为，这让我看到了统计力学在揭示普适规律方面的强大力量。书中对量子统计力学的初步介绍，也让我窥见了电子在导体中的行为以及光子的统计性质，这为我理解更复杂的量子现象打开了大门。尽管书中不乏需要反复推敲的数学公式，但作者总能在关键处点明物理本质，让我能够循序渐进地掌握核心内容。这本书无疑是一部杰作，它不仅是一本教科书，更是一次对科学思维的深度洗礼。

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《Statistical Mechanics》这本书，如同一位经验丰富的向导，带领我深入探索微观粒子世界的奥秘，并将其与宏观世界的现象联系起来。作者的讲解清晰且富有条理，从最基础的统计原理，逐步引入到各种统计系综的构建和应用。我特别欣赏书中对“熵”这一核心概念的深度挖掘，它不再仅仅是热力学中的一个抽象量，而是被赋予了丰富的统计内涵，成为了连接微观世界与宏观世界的关键。作者通过生动的例子，比如气体分子在容器中的随机运动，以及固体内原子的振动，来形象地解释熵的增加与系统微观状态数量的增长之间的必然联系，这让我对“无序”和“有序”的本质有了更深刻的理解。在讨论相变理论时，书中对临界现象的分析，特别是引入了临界指数和普适性概念，让我惊叹于统计力学在解释物质宏观性质转变时的强大解释力。我对于书中关于量子统计力学的章节也印象深刻，作者清晰地阐述了费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计的原理，以及它们在解释固体电子行为和光子行为等问题上的成功应用。尽管书中不乏需要仔细研读的数学推导，但作者总能在关键之处提供物理直觉的引导，使得学习过程既有挑战性又充满乐趣。这本书不仅是一本教材，更是一次思维的训练，它让我能够用更深层次的视角去理解物理世界的运行规律。

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初次翻阅《Statistical Mechanics》这本书，我便被其严谨的逻辑和深邃的思想深深吸引。它并非一本仅仅罗列公式的工具书，而更像是一次对宇宙运行规律的哲学式探索。书的开篇，作者便为我们勾勒出了统计力学这门学科的宏伟蓝图，阐述了它在连接微观粒子行为与宏观热力学性质之间所扮演的关键角色。我尤其欣赏作者在讲解系综概念时所采用的“思想实验”手法，通过引入多个相同的宏观系统副本，来克服直接研究单个巨量粒子系统的困难，这种抽象却又极其有效的思维方式，无疑是统计力学的核心智慧之一。书中对自由能及其各种形式的深入探讨，更是让我理解了系统在平衡态下的基本驱动力，以及如何利用自由能的变化来判断过程的可行性。读到关于临界现象的部分，我仿佛置身于一个巨大的熔炉，亲眼见证着物质在特定条件下发生的奇妙转变，而统计力学正是解开这些谜团的钥匙。书中的数学推导虽然严谨，但作者总能适时地穿插一些物理图像和类比，让复杂的问题变得相对易于理解。例如，在讨论蒙特卡洛方法时，作者用了一个生动的“随机行走”的比喻，形象地解释了如何通过模拟来逼近系统的真实性质。此外，对于一些重要的统计模型，如伊辛模型，作者也进行了详尽的介绍，并探讨了其在磁性材料等领域的应用，这让我看到了统计力学在现代科技发展中的重要价值。这本书所带来的启发是多方面的，它不仅拓展了我对物理世界的认知边界，更锻炼了我独立思考和解决复杂问题的能力，这对于我未来的学术研究而言，无疑是宝贵的财富。

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我最近一直在拜读一本名为《Statistical Mechanics》的巨著，毫不夸张地说，这本教材如同我近期学术旅程中的一座灯塔，指引着我深入理解微观世界到宏观现象的桥梁。这本书的结构安排堪称精妙，从最基础的统计概念铺陈开来，循序渐进地引入了微正则系综、正则系综以及巨正则系综等核心概念。作者在解释这些抽象概念时，并未一味堆砌公式，而是通过大量生动形象的比喻和直观的物理图像来辅助理解，比如在讲解玻尔兹曼分布时，作者巧妙地将其与日常生活中不同能量状态下粒子占据的概率联系起来，让我这个初学者也能迅速抓住其精髓。此外，教材对熵的定义和阐释尤为深刻，不仅提供了热力学熵的经典定义，更通过统计力学的视角，将熵的增广与系统可能微观状态的数量直接挂钩，这让我对“混乱度”这一概念有了全新的认识，也为后续理解不可逆过程奠定了坚实基础。书中关于相变的研究部分，更是将统计力学的威力展现得淋漓尽致，从范德华方程到临界现象的描述，作者都详细地梳理了理论推导过程，并配以相关的实验数据佐证，让我深刻体会到理论与实践相结合的魅力。不得不提的是，本书在处理量子统计力学部分也同样游刃有余，费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计的引入，以及对简并、统计分布等概念的深入剖析，让我对固体的比热、黑体辐射等经典问题有了更深刻的理解。总而言之，《Statistical Mechanics》不仅是一本教材，更是一次引人入胜的科学探索之旅，它不仅教会了我如何运用统计力学的工具去解决问题，更培养了我对物理世界更深层次的洞察力。

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《Statistical Mechanics》这本书的厚重感，不仅仅体现在它的页数上，更在于它所蕴含的知识深度和思想广度。从开篇对概率论和组合学的回顾，为读者打下坚实的数学基础，到随后对经典统计力学核心概念的逐一剖析，都做得一丝不苟。我尤其喜欢书中对“微观状态”和“宏观状态”之间关系的阐释，这让我明白了为什么看似无序的微观粒子运动，最终会汇聚成宏观世界中那些稳定而可预测的规律。作者在讲解熵与概率之间的深刻联系时，更是运用了大量的实例，从理想气体到固体的微观结构，都进行了细致的分析，让我对熵的理解从一个模糊的概念，转变为一个清晰、可量化的物理量。书中关于量子统计力学的章节，更是让我大开眼界。作者详细地介绍了费米子和玻色子的性质，以及它们在不同温度下的分布规律，这对于理解电子在金属中的行为、光子在黑体中的辐射等现象至关重要。读到这一部分时，我仿佛穿越了时空的界限，窥见了原子和亚原子世界的奇妙图景。此外，本书在讨论一些进阶课题时，例如蒙特卡洛模拟和重整化群方法，也并没有回避其数学上的复杂性，而是通过逐步推导，让读者能够理解其背后的物理思想和应用场景。虽然某些章节的理解需要花费一番心力，但一旦豁然开朗，那种成就感是无与伦比的。这本书绝对是统计力学领域一本不可多得的经典之作，它不仅是一本学习指南，更是一次激发求知欲的智力冒险。

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当我第一次翻开《Statistical Mechanics》这本书时，我被其宏大的视野和严谨的论证所吸引。作者以一种引导性的方式，将我带入了统计力学的奇妙世界。从最基本的概率概念出发，逐步过渡到各种统计系综的引入，每一步都显得那么自然而又富有洞察力。我尤其欣赏书中对“微观状态”和“宏观状态”之间关系的阐释，这让我明白了为什么看似杂乱无章的微观粒子运动，最终会表现出宏观世界中那些清晰而稳定的规律。作者在解释熵的概念时，不仅仅停留在热力学层面，而是深入到其统计本质，通过对系统微观可能状态数量的分析，让我对熵的增广有了更深刻的理解。在处理量子统计力学部分时，作者清晰地阐述了费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计的独特性质，以及它们在不同系统中的应用，这让我对电子的简并以及光子的统计行为有了更清晰的认识。书中对相变理论的探讨，更是将统计力学的威力展现得淋漓尽致，作者通过分析临界现象附近的普适性行为，揭示了微观相互作用如何影响宏观物质的相态转变。尽管书中包含许多复杂的数学推导，但作者总能巧妙地融入物理图像和直观的解释，使得即使是初学者也能感受到统计力学的魅力。总而言之，《Statistical Mechanics》这本书不仅传授了知识，更培养了我一种分析和理解复杂物理系统的思维方式，它是一本真正意义上的思想启迪之书。

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我对《Statistical Mechanics》这本书的喜爱，很大程度上源于其系统性的讲解和对物理直觉的培养。从一开始对基本概率概念的梳理，到逐步深入到各种统计系综的详细阐述，整个过程都显得水到渠成。我特别欣赏书中在引入各种系综时，所做的清晰的物理图像描绘，这使得我能够直观地理解不同系综所代表的物理场景，例如正则系综中系统与恒温热库的能量交换，以及巨正则系综中粒子数和能量同时交换的动态过程。书中在推导热力学量时，并非简单地给出公式，而是详细地展示了每一步的逻辑推理，让我能够理解这些公式的来源和意义。我对于书中关于理想气体和固体的统计力学处理部分印象尤为深刻，它让我明白了为什么气体能够自由膨胀，以及为什么固体在加热时会产生振动，这些宏观现象都能在微观粒子运动的统计规律中找到根源。当我读到关于相变理论的部分，特别是理解了为什么在临界温度附近，系统的性质会发生如此剧烈的变化时，我被统计力学强大的解释力所折服。书中对蒙特卡洛方法等计算技巧的介绍，也让我看到了统计力学在解决实际问题中的应用价值。尽管书中不乏复杂的数学推导，但作者总是能够巧妙地将物理思想融入其中，使得学习过程不会过于枯燥。这本书为我提供了一个强大的框架，让我能够用统计的视角去审视物理世界，并从中发现隐藏的规律。

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在我阅读《Statistical Mechanics》的过程中，我感受到了作者在编排内容上的深思熟虑。整本书的脉络清晰，逻辑性极强，从基础概念到高级应用，层层递进，引人入胜。初读时，我被书中对统计力学基本假设的严谨论证所折服，理解了为什么“等概率原理”能够如此强大地解释宏观世界的现象。书中对于系综的讲解，特别是如何通过平均来处理大量粒子的复杂性，给我留下了深刻印象。作者通过对微正则系综、正则系综和巨正则系综的逐一介绍，并详细分析它们之间的联系与区别，让我对如何选择合适的系综来描述不同的物理系统有了清晰的认识。在深入到热力学性质的推导时，我惊叹于统计力学工具的威力，它能够从微观粒子的性质出发，精确地推导出诸如压强、温度、内能等宏观热力学量。书中关于气体动力论的详细讲解，以及对玻尔兹曼统计的阐释，让我深刻理解了为什么气体会在空间中均匀分布，以及为什么它的温度会与分子的平均动能相关联。当读到关于相变的部分，特别是理解了为什么在临界点附近，系统的宏观性质会发生剧烈的变化，而统计力学正是解释这一现象的有力工具时，我感到无比的兴奋。书中对一些经典模型的分析，如点阵模型，也让我看到了统计力学在理解材料性质方面的广泛应用。总而言之，《Statistical Mechanics》这本书不仅仅是在传授知识，更是在培养一种看待和理解物理世界的方式，它让我能够从更根本的层面去把握事物的本质。

评分☆☆☆☆☆

非常好的一本书。自洽、严密。就是有时候感觉作者把自己绕进去了，思路稍复杂。

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前五章对分子动力学入门亦有帮助

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前五章对分子动力学入门亦有帮助

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统计力学特别针对学习MD的人简直是必备的工具书

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非常好的一本书。自洽、严密。就是有时候感觉作者把自己绕进去了，思路稍复杂。