阻塞流理論及其應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

出版者:科學

作者:寜宣熙

出品人:

頁數:267

译者:

出版時間:2009-4

價格:39.00元

裝幀:

isbn號碼:9787030235985

叢書系列:

圖書標籤:

• 寫的很詳細很專業
• 阻塞流
• 流體力學
• 傳熱學
• 數值模擬
• 工程應用
• 熱工
• 流體動力學
• 計算流體力學
• 傳質
• 多相流

好的，為您創作一本名為《熱力學前沿與量子信息交互》的圖書簡介。 --- 熱力學前沿與量子信息交互 導言：從宏觀到微觀的物理學新範式 在物理學波瀾壯闊的發展曆程中，熱力學曾是描述宏觀世界能量轉換與熵增規律的堅實基石。然而，隨著我們對物質世界的認知深入到原子和亞原子層麵，經典熱力學的局限性日益凸顯。進入二十一世紀，量子力學的革命性突破，特彆是量子信息科學的崛起，正以前所未有的方式重塑我們對“信息”、“能量”和“熵”的理解。 本書《熱力學前沿與量子信息交互》並非簡單地復述已有的物理學定律，而是緻力於探索宏觀熱力學定律在量子尺度下所展現齣的精妙修正、深刻聯係與全新應用。我們聚焦於跨學科的前沿地帶，考察如何運用量子信息學的工具——如量子比特、糾纏、量子測量——來揭示和操控微觀係統中的能量流動、效率極限以及不可逆過程。 本書旨在為高年級本科生、研究生以及從事凝聚態物理、量子光學、信息論和理論化學的研究人員提供一個全麵而深入的視角，理解熱力學原理在量子信息背景下的演化與重構。 第一部分：量子信息視角下的基本熱力學概念重構 本部分將對經典熱力學的三大定律進行審視，並引入量子信息學的視角進行概念重構。 第一章：功、熱與量子漲落的邊界 經典熱力學中，功（Work）的定義通常依賴於宏觀可逆過程。然而，在納米尺度或單分子體係中，熱力學過程本質上是受製於量子漲落和隨機性。本章深入探討起搏器（Pacing）過程——即驅動量子係統做功的速率限製，以及如何通過精巧的脈衝序列來最小化能量耗散。我們將詳細分析朗之萬方程在量子背景下的形式，並引入弗盧剋定理（Fluctuation Theorems），特彆是Jarzynski等式和Crooks易位關係，它們在非平衡態下提供瞭比經典第二定律更精細的功的統計學關係。這些定理錶明，即使是短暫的、違反第二定律的“偶然事件”，也是遵循嚴格統計規律的，為理解耗散的本質提供瞭全新路徑。 第二章：量子熵與信息熵的統一場域 熵（Entropy）作為熱力學的核心概念，其物理意義在量子世界中變得更加豐富。本章對比瞭玻爾茲曼熵（基於微觀態計數）和馮·諾依依曼熵（基於密度矩陣的對數跡）。我們重點討論瞭糾纏熵（Entanglement Entropy）——衡量係統間量子關聯強度的關鍵指標。通過引入相對熵和互信息，我們展示瞭信息論中的概念如何精確地量化瞭係統在執行計算或傳遞能量時所伴隨的“無序性”或“不可用信息”。此外，本章還將探討熱力學第二定律的量子修正，即在有限時間、有限係統規模下的熵增邊界。 第三章：溫度的量化與量子熱力學引擎 溫度，作為宏觀平衡態的標誌，在微觀世界中如何定義？本章首先迴顧瞭基於大正則係綜的溫度定義，隨後轉嚮量子熱機的概念。我們將剖析量子版本的卡諾循環，並展示糾纏在提升熱機效率中的潛力與局限。關鍵討論點包括量子熱力學中的熱傳導，特彆是聲子和電子在納米結構中的輸運，以及如何利用量子耦閤實現超越經典極限的能量收集與轉換。 第二部分：量子信息技術在熱力學領域的具體應用 本部分將理論推導轉化為具體的工程學和基礎物理學應用，重點關注如何設計和控製微觀係統以實現熱力學目標。 第四章：量子相乾性與能量操控 量子係統的相乾性（Coherence）是其區彆於經典係統的核心特徵。本章探討相乾性如何作為一種“資源”參與熱力學過程。我們分析瞭相乾驅動對係統能級結構的影響，以及如何利用相乾性來抑製耗散，從而提高能量轉換效率。一個核心案例是光閤作用的量子效應：分析光捕獲復閤物中能量轉移的超快動力學，展示生物係統如何巧妙地利用量子相乾性來接近熱力學效率的理論極限。 第五章：信息存儲與計算中的熱力學成本 蘭道爾原理（Landauer's Principle）指齣，擦除一個比特的信息至少需要耗散 $k_B T ln 2$ 的能量。本章將此原理推廣到更復雜的量子信息處理過程中。我們研究量子計算的能耗，包括量子門的執行、測量過程中的信息損失與熱力學成本。通過分析熱力學優化量子算法，例如在受限的能量預算下設計最優的量子糾錯碼，本章為構建高效、低能耗的量子計算機提供瞭理論框架。 第六章：復雜係統的耗散與開放係統動力學 現實中的物理係統幾乎都是開放係統，與環境持續交換能量和信息。本章集中於描述開放量子係統動力學的核心工具——主方程（Master Equation）及其變體，如Lindblad方程。我們探討瞭如何利用這些方程來精確模擬係統與環境（熱浴）之間的相互作用，從而量化退相乾（Decoherence）對熱力學過程的負麵影響。此外，本章還將引入量子馬爾可夫鏈的概念，用於追蹤信息流如何在復雜網絡結構中導緻不可逆性的産生。 結語：展望熱力學與信息論的未來交匯點 《熱力學前沿與量子信息交互》旨在闡明，熱力學並非一門過時的學科，而是正在通過量子信息論的透鏡被重新發現和拓寬。我們正站在一個新時代的門檻上，在這個時代，對能量和信息的精確控製將不再是遙不可及的夢想。理解這些前沿理論，對於設計下一代能源技術、開發超高精度傳感器以及構建真正強大的量子計算機至關重要。本書提供的理論工具和案例分析，將是探索這一廣闊物理學疆域的堅實嚮導。 --- 圖書信息 關鍵詞： 量子熱力學；信息熵；漲落定理；量子漲落；開放係統；量子引擎；相乾性資源 目標讀者： 理論物理、凝聚態物理、量子信息科學研究人員及高級學生。 難度： 中等到高階（需要具備高等數學和量子力學基礎）。

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

評分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆