Introduction to Quantum Statistical Mechanics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:N. N. Bogolubov

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2009-12-11

价格:USD 48.00

装帧:Paperback

isbn号码:9789814295826

丛书系列:

图书标签:

量子统计力学
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量子力学
凝聚态物理
热力学
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物理

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具体描述

"Introduction to Quantum Statistical Mechanics" (2nd Edition) may be used as an advanced textbook by graduate students, even ambitious undergraduates in physics. It is also suitable for non experts in physics who wish to have an overview of some of the classic and fundamental quantum models in the subject. The explanation in the book is detailed enough to capture the interest of the reader, and complete enough to provide the necessary background material needed to dwell further into the subject and explore the research literature.

《量子统计力学导论》是一本旨在全面、深入地介绍量子统计力学基本原理、核心概念和关键方法的教材。本书的编写，旨在为拥有扎实经典统计力学基础，并希望进一步探索微观世界量子行为如何影响宏观热力学性质的读者提供一座坚实的桥梁。本书内容不局限于理论框架的搭建，更注重将抽象的量子概念与实际的物理系统相结合，引导读者理解量子统计力学在现代物理学各个分支领域的广泛应用。本书的出发点，是将统计力学的思想方法与量子力学的基本原理有机地融合。我们将从量子力学的基本假设出发，探讨如何描述多粒子量子系统的状态，以及如何在此基础上建立统计的视角。这意味着，在本书中，读者将不再仅仅满足于对粒子位置和动量的经典描述，而是需要掌握量子态、波函数、算符等概念，并理解它们在统计描述中的作用。例如，本书将详细阐述密度算符的概念，它作为描述量子系综的核心工具，如何能够包容量子相干性和量子纠缠等微观世界的独特性质，并以此导出宏观可观测量。本书将系统地梳理量子统计力学中的几个关键概念。首先，我们会深入讨论量子系统的配分函数，这是连接微观量子态与宏观热力学量的核心桥梁。本书将介绍如何计算不同量子系统的配分函数，并从中导出内能、熵、自由能等热力学函数。与经典统计力学相比，量子统计力学中的配分函数计算往往更加复杂，因为它需要考虑粒子的全同性（玻色子和费米子）以及量子态的离散性。因此，本书将花费大量篇幅讲解费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计的数学框架，并演示它们如何在理解简并气体、黑体辐射等现象中发挥至关重要的作用。接着，本书将重点介绍量子统计力学在各种物理系统中的应用。我们将从最为基础的理想气体模型开始，分析其量子化效应，例如在低温下可能出现的玻色-爱因斯坦凝聚现象。本书将深入探讨这一凝聚态物质的形成机制、基本性质以及相关的量子相变。随后，我们将把目光转向固体物理领域，详细讨论晶格振动的量子统计力学，即声子理论，以及它如何解释固体的热容、热导率等性质。本书还将触及电子在晶体中的统计行为，如金属的电子气体理论，并在此基础上探讨近藤效应、分数量子霍尔效应等更复杂的凝聚态现象。此外，本书还将探讨量子统计力学在量子场论和宇宙学中的作用。量子场论的统计力学描述，对于理解粒子物理中的对称性破缺、相变以及早期宇宙的演化至关重要。本书将介绍如何将统计力学的思想应用于量子场，并讨论如对称性自发破缺等重要概念。在宇宙学部分，我们将探讨早期宇宙中的粒子退耦、宇宙微波背景辐射的统计性质，以及黑洞的热力学等前沿课题。本书在方法论上，将注重引导读者理解从微观量子态到宏观热力学性质的推导过程，强调统计平均的物理意义。我们将介绍各种计算技巧和近似方法，例如Wick定理、Green函数方法等，这些都是处理复杂量子多体系统不可或缺的工具。同时，本书也会介绍量子蒙特卡洛方法等数值模拟技术，它们在解决解析上困难的问题时展现出强大的能力。本书并非只是罗列公式和推导，更重要的是培养读者对量子统计力学概念的深刻理解。因此，在讲解每个概念时，我们都会辅以清晰的物理图像和直观的解释，并尽可能引用具体的物理例子来阐述其理论意义。本书的叙述风格力求严谨而流畅，既能保证科学的准确性，又能让读者在阅读过程中感受到探索物理奥秘的乐趣。对于本书的读者，我们假定他们已经具备了量子力学和经典统计力学的基础知识。例如，熟悉量子力学的基本原理，如薛定谔方程、量子态、算符、能量本征值等；同时，也对经典统计力学中的基本概念，如配分函数、系综、熵、自由能等有初步的了解。在此基础上，本书将引领读者进入一个更广阔、更深刻的物理世界。在内容编排上，本书将从基础的量子统计力学框架入手，逐步深入到更复杂的模型和前沿问题。每一章都设计有适量的例题和习题，旨在帮助读者巩固所学知识，并提高独立解决问题的能力。本书的附录部分将包含一些必要的数学工具和补充材料，以方便读者查阅。总而言之，《量子统计力学导论》致力于为读者提供一个全面、系统、深入的学习体验，使其能够掌握量子统计力学的核心思想和分析方法，并能够将其应用于解决各种复杂的物理问题。本书的目标是成为一本读者在学习和研究量子统计力学过程中不可或缺的参考书，激发他们对这一迷人领域的持续探索热情。