统计热力学

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出版者:科学出版社
作者:梁希侠
出品人:
页数:276
译者:
出版时间:2008-6
价格:32.00元
装帧:平装
isbn号码:9787030219015
丛书系列:
图书标签:
  • 入门用书
  • 统计力学5
  • 布朗运动
  • 1
  • 统计物理
  • 热力学
  • 物理化学
  • 凝聚态物理
  • 理论物理
  • 吉布斯分布
  • 相变
  • 涨落
  • 非平衡态
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具体描述

《普通高等教育"十一五"国家级规划教材:统计热力学(第2版)》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,是作者在多年教学经验的基础上编写而成。目前,从中学到大学,物理教学改革不断深化,为了避免“热物理”各层次教学内容出现较多重复和不必要的交叉,作者创造性地建立以统计物理为主线、融宏观与微观理论于一体的教学体系,全书内容包括预备知识、孤立系、封闭系、均匀物质的热力学性质、气体的性质、开放系、量子统计法、涨落理论、非平衡态统计物理简介以及相变与临界现象。

《量子场论导论》 本书旨在为物理学、数学及相关领域的研究生和高级本科生提供坚实的量子场论基础。量子场论作为现代物理学的基石,深刻地解释了基本粒子的行为以及它们之间的相互作用,构成了粒子物理学和凝聚态物理学的核心工具。本书力求在保持严谨性的同时,使概念清晰易懂,为读者深入探索前沿物理学领域奠定基础。 核心内容与结构: 本书的结构设计循序渐进,从基础概念出发,逐步深入到复杂理论。 第一部分:经典场论与量子化 拉格朗日与哈密顿形式的场论: 详细介绍经典场的概念,包括标量场、狄拉克场和向量场。通过推导拉格朗日量和哈密顿量,展示场方程的动态演化。我们将重点关注对称性及其与守恒量的联系(诺特定理),这是理解相互作用和量子化的关键。 正则量子化: 阐述将经典场“量子化”的过程,即引入算符代数,实现场的对易关系。介绍二次量子化(second quantization)的概念,将粒子数算符和产生-湮灭算符引入理论框架。我们将讨论自由场的量子化,为后续引入相互作用打下基础。 第二部分:自由场的量子化与传播子 标量场、狄拉克场和向量场的量子化: 分别详细介绍不同类型自由场的量子化过程。对于标量场,我们将讨论其玻色统计性质;对于狄拉克场,我们将深入研究其费米统计性质以及对旋量场的理解;对于向量场,我们将特别关注其规范不变性,为量子电动力学(QED)做铺垫。 传播子(Propagators): 引入传播子的概念,它们描述了粒子在时空中的传播过程,是计算散射截面和衰变率等物理量的核心。我们将推导不同自由场的传播子,并探讨其物理意义。 第三部分:相互作用与微扰理论 相互作用表象与Dyson公式: 介绍相互作用表象,以及如何处理带相互作用的量子场论。Dyson公式是微扰计算的基石,它将时间演化算符展开为一系列微扰项,使得复杂的相互作用问题可以通过级数展开来近似求解。 费曼图(Feynman Diagrams): 详细介绍费曼图的构造规则及其物理解释。费曼图是一种直观且强大的工具,能够系统地表示粒子之间的各种相互作用过程,将复杂的微扰展开可视化,并对应于具体的计算规则。本书将花费大量篇幅讲解费曼图的绘制和计算方法。 散射过程与Ward恒等式: 利用费曼图计算基本的散射过程,例如汤姆孙散射。同时,我们将介绍Ward恒等式,这是规范不变性在量子理论中的体现,确保了物理结果的合理性。 第四部分:重整化理论 发散问题与重整化: 介绍量子场论计算中出现的紫外发散问题,以及如何通过重整化技术来解决这些发散。重整化并非仅仅是数学技巧,而是物理上对理论在不同能量尺度下描述能力的修正。 重整化群(Renormalization Group): 引入重整化群的概念,它描述了物理量如何随着能量尺度的变化而演化。重整化群是理解量子场论行为的关键,尤其是在描述相变和渐近自由性等方面。 第五部分:规范场论初步 杨-米尔斯理论: 介绍非阿贝尔规范场论(杨-米尔斯理论),它是描述强相互作用和弱相互作用的基础。我们将讨论其基本框架、规范不变性以及其在粒子物理标准模型中的应用。 量子电动力学(QED): 作为最成功的量子场论之一,我们将详细阐述QED的结构、计算方法以及其在高精度实验验证方面的成就。 本书的特点: 概念清晰,逻辑严谨: 强调物理概念的直观理解,同时保证数学推导的严谨性。 循序渐进,覆盖全面: 从经典场论到量子场论的核心概念,再到重要的计算工具和前沿理论,结构清晰,适合系统学习。 丰富的例子与练习: 每章都配有精心设计的例题和习题,帮助读者巩固所学知识,提高解决实际问题的能力。 面向研究,启发思考: 在介绍核心内容的同时,也为读者指明了进一步研究的方向,激发对物理世界更深层次的探索。 学习本书的先修要求: 读者应具备扎实的经典力学(特别是拉格朗日和哈密顿力学)、电动力学、量子力学(包括群论基础)以及一定的数学基础(如复变函数、张量分析等)。 《量子场论导论》将是您深入理解粒子物理、凝聚态物理以及宇宙学等领域不可或缺的向导。本书致力于培养读者独立分析和解决复杂物理问题的能力,为他们在基础物理研究的道路上提供坚实支撑。

作者简介

梁希侠,内蒙古大学教授、博士生导师,国家突出贡献专家,全国教育系统劳动模范,享受国务院政府特殊津贴。曾任教育部高等学校物理类专业教学指导分委员会委员,现任全国热力学与统计物理教学研究会主任。主持国家精品课程“统计热力学”,获国家级教学名师奖,国家教委和内蒙古自治区科技进步奖、内蒙古自治区教学成果奖。

班士良,理学博士,内蒙古大学教授,博士生导师,享受国务院政府特殊津贴,内蒙古自治区有突出贡献专家、劳动模范,教育部高等学校物理学类专业教学指导分委员会委员,中国物理学会理事、内蒙古自治区物理学会理事长,全国热力学与统计物理教学研究会秘书长。曾获内蒙古自治区科技进步奖、教学成果奖、教学名师奖。

目录信息

第二版前言
第一版前言
绪论
第1章预备知识
1.1热学有关结论回顾
1.2单粒子的微观状态
1.3多粒子系的微观状态
1.4几个有关的数学问题
习题
第2章孤立系
2.1统计物理的基本原理
2.2等概率原理——微正则分布
2.3热平衡定律温度
2.4热力学第一定律——能量守恒律
2.5热力学第二定律——熵增加原理
2.6单原子分子理想气体
习题
第3章封闭系
3.1正则分布
3.2正则分布的热力学公式
3.3近独立子系的麦克斯韦一玻尔兹曼分布
3.4麦克斯韦一玻尔兹曼分布的热力学公式
3.5能均分定理
3.6 肖特基缺陷
3.7二能态与负温度
习题
第4章均匀物质的热力学性质
4.1麦克斯韦关系及其应用
4.2基本热力学函数
4.3特性函数
4.4磁介质的热力学性质
4.5焦耳效应和焦耳一汤姆孙效应
习题
第5章气体的性质
5.1理想气体的热力学函数
5.2单原子分子理想气体
5.3双原子分子理想气体热容量
5.4非理想气体的物态方程
习题
第6章开放系
6.I巨正则分布
6.2开放系的热力学公式
6.3热动平衡条件
6.4有曲面边界的平衡条件
6.5化学平衡
6.6混合气体的平衡性质
6.7化学反应的性质
6.8热力学第三定律
习题
第7章量子统计法
7.1量子统计分布
7.2固体的热容量
7.3光子气体
7.4金属自由电子气
7.5半导体载流子统计
7.6玻色一爱因斯坦凝聚
7.7顺磁性的统计理论
习题
第8章涨落理论
8.1涨落的准热力学理论
8.2光的散射
8.3涨落的空间关联
8.4布朗运动
8.5电路的噪声
习题
第9章非平衡态统计物理简介
9.1玻尔兹曼积分微分方程
9.2 H定理及趋向平衡
9.3玻尔兹曼方程
9.4气体的黏滞现象
9.5金属的电导率
9.6局域熵产生率
9.7昂萨格关系
习题
第10章相变与临界现象
10.1固溶体相图
10.2汽—液相变
10.3临界性质与临界指数
10.4伊辛模型与有序—无序相变
10.5朗道平均场理论
10.6标度变换与普适性
参考文献
常用物理常数表
名词索引
人名索引
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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如果说有什么地方需要改进,那或许是在特定领域的案例丰富度上。虽然本书的理论框架构建得无与伦比,但对于一些非传统应用领域,例如在**金融工程**或者**复杂网络动力学**中如何具体应用这些统计原理的实例,相对较少。比如,当涉及到马尔可夫链的稳态分布时,书中给出的例子多是物理系统,如果能加入一两个生物学或社会科学中的复杂系统的例子,或许能进一步展示其普适性。当然,我知道这可能已经超出了传统热力学教材的范畴,但从提升读者应用能力的广度来看,这会是一个极好的补充。目前的内容更多是聚焦于物理体系内部的平衡态和近平衡态分析,对于远离平衡态的复杂系统行为,则需要读者自行去拓展,略显遗憾。不过,也可能是为了保持理论推导的纯粹性,作者做出的取舍,这一点我能理解。

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初次翻阅时,我最大的感受是作者的叙事逻辑极其缜密,几乎是无懈可击的推导过程。他不像有些教材那样,把结论平铺直叙地抛给你,而是采取一种“层层递进、步步为营”的讲解方式。从最基础的统计假设开始,逐步引入熵的概念,然后非常自然地过渡到概率分布的构建,整个知识体系的搭建犹如精妙的几何结构,每一步都建立在前一步坚实的基础上。我发现自己可以轻松地跟上作者的思路,即使遇到一些在其他地方让我头疼的概念,在这里也变得易于理解。特别是对于**等概率原理**的阐述,作者通过一系列巧妙的类比和思想实验,将这个看似玄奥的统计学基石描绘得活灵活现,让我对统计力学有了更深层次的理解,不再是死记硬背公式,而是真正理解了背后的物理图像和数学逻辑。这种行文风格,充分体现了作者深厚的学术功底和卓越的教学艺术。

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总的来说,这是一部值得反复研读的重量级著作。它不是一本可以轻松“读完”的书,而是一本需要“消化”和“内化”的工具书。每一个公式的推导,每一个假设的提出,都值得我们停下来深思其背后的物理意义。阅读过程中,我发现自己不得不频繁地查阅前几章的内容来巩固对某个特定统计工具的理解,这恰恰证明了其内容的密度和深度。它成功地搭建了一座坚实的桥梁,连接了微观世界的随机性与宏观世界的确定性规律。对于任何严肃对待统计力学这门学科的人来说,这本书都应该被列为核心参考书目之一。它给予的不仅仅是知识,更是一种严谨的科学思维方式,让我能够用更宏大、更概率化的视角去看待自然界的万事万物,这才是最大的收获。

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这本书的装帧设计和印刷质量确实无可挑剔,那种厚重感和纸张的细腻触感,立刻给人一种内容扎实的预期。内页的排版布局清晰明了,即便涉及大量复杂的数学公式和图表,作者也处理得非常得当,使得阅读过程中的视觉疲劳感大大降低。我尤其欣赏那些精心绘制的插图,它们不仅仅是公式的辅助说明,更是对抽象概念的一种具象化表达,比如对微观态和宏观态之间联系的描绘,让人豁然开朗。当然,作为一本专业的理工科著作,其封面设计相对传统,走的是严谨的学术路线,没有太多花哨的元素,但这恰恰符合这类书籍的定位,它向读者传达了一种“干货满满,无需多言”的信号。纸张的抗反光性做得很好,即使在光线不是特别理想的环境下阅读,也能保持清晰度,这点对于需要长时间伏案苦读的学生和研究人员来说,是一个非常贴心的细节设计。总而言之,从阅读体验的物质层面来看,这本书的硬件条件绝对是顶级的,为接下来的深度学习打下了坚实的基础。

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这本书最让我赞叹的一点,是它对概念的深度挖掘和拓宽视野的能力。它不仅仅停留在解决经典问题的层面,比如理想气体、黑体辐射这些基础应用上,更重要的是,它引导读者去思考那些尚未完全解决的前沿问题。在某些章节的末尾,作者会非常自然地引出一些现代物理学中仍在争论的焦点,比如**量子统计的极限问题**或者**信息论与热力学的交叉点**,并简要勾勒出当前研究的大致方向。这种处理方式极大地激发了我的好奇心,让我意识到这门学科远非一个封闭的体系,而是充满活力的、仍在不断发展的领域。它不是一本“学完即止”的教科书,而更像是一张指引未来研究方向的地图,让人在掌握基础的同时,也能感受到科学探索的无穷魅力和挑战性,这对于希望继续深造的读者来说,是无价的财富。

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适合入门

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不是很有启发性,有些推导也欠考虑,不过整体来说还比较清楚

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不是很有启发性,有些推导也欠考虑,不过整体来说还比较清楚

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