Recent Developments in Nonequilibrium Thermodynamics pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer

作者:J. Casas-Vazquez

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1984-06

價格:USD 49.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780387129273

叢書系列:

圖書標籤:

• 熱力學
• 非平衡態熱力學
• 不可逆過程
• 輸運現象
• 統計物理
• 相變
• 復雜係統
• 熵
• 信息熵
• 非綫性動力學

經典力學與統計物理的現代視野：結構、湧現與信息 本書深入探討瞭當代物理學前沿領域中，經典力學與統計物理如何通過引入復雜的結構、動態的演化過程以及信息論的視角，展現齣全新的研究範式。我們聚焦於那些挑戰傳統平衡態假設的係統，探究其在遠離平衡態時展現齣的自組織、耗散結構和非綫性動力學的普遍規律。 第一部分：復雜係統的宏觀描述與微觀基礎 本書首先迴顧瞭經典熱力學和玻爾茲曼統計力學的基本框架，但很快將視角轉嚮瞭開放係統和非平衡態。我們詳細闡述瞭非平衡態統計力學（NEQSM）的構建基礎，特彆是基於漲落-耗散定理（Fluctuation-Dissipation Theorem, FDT）的擴展，以及如何利用更精細的動力學方程（如朗之萬方程、布洛赫方程的推廣形式）來描述係統的瞬態行為和長時關聯。 重點內容包括： 動力學重整化群（Dynamical Renormalization Group, DRG）在耗散係統中的應用，用以揭示係統在不同時間尺度下的有效理論和臨界行為。 廣義熵流理論（Generalized Entropy Production）的構建，超越瞭剋勞修斯不等式，用於量化係統在演化過程中對環境的不可逆貢獻，特彆是對梯度流的深入分析。 隨機過程與馬爾可夫性失效：探討當係統耦閤到具有非白噪聲特徵的浴（Bath）時，傳統馬爾可夫近似的局限性，引入有色噪聲和非馬爾可夫動力學的描述工具，如使用全時間演化算符或廣義朗之萬方程。 第二部分：耗散結構與自組織現象 本部分深入研究瞭係統在外部驅動力或梯度作用下如何湧現齣宏觀有序結構，這是遠離平衡態研究的核心主題之一。 普裏高津理論的擴展與局限：在迴顧耗散結構（Dissipative Structures）理論的基礎上，我們著重分析瞭次臨界分支（Subcritical Bifurcations）和遲滯現象（Hysteresis），這些現象在化學振蕩（如Belousov-Zhabotinsky反應）和流體力學（如瑞利-貝納德對流）中錶現得尤為突齣。 相場模型（Phase Field Models）：展示瞭如何將連續介質力學與熱力學驅動力耦閤，用以描述相分離、晶粒生長和微觀結構演變。我們詳細分析瞭自由能泛函在非平衡背景下的構建方法，以及如何引入動力學係數（如相界麵遷移率）來描述演化速度。 活性物質與非平衡相變：考察瞭活性膠體（Active Colloids）和微生物群體等自驅動係統。這些係統通過不斷消耗能量來維持運動，其相變行為（如聚集、分離）不再遵循傳統的平衡態相圖，而是錶現齣非厄米特性和拓撲非平庸性。 第三部分：信息論、統計推斷與計算物理 現代物理學越來越依賴信息論的工具來量化係統的復雜性和不確定性。本書將信息論方法係統地引入到非平衡係統的分析中。 最大熵原理（Maximum Entropy Principle, MaxEnt）的非平衡推廣：討論如何構建描述穩態非平衡分布的廣義集閤（Generalized Ensembles），例如，通過最大化熵的同時保持對特定守恒量（如淨能流）的約束。 信息幾何與動力學流形：引入費希爾信息度量（Fisher Information Metric）來描述概率分布空間中的“距離”，用以量化係統對微小擾動的敏感性，以及係統狀態空間中的測地綫演化路徑。 信息瓶頸（Information Bottleneck）：分析係統在信息傳遞過程中如何優化對關鍵信息的保留，這在理解復雜係統的控製和反饋機製中具有重要意義。 計算方法：係統地介紹瞭用於模擬非平衡係統的數值技術，包括路徑積分濛特卡洛（Path Integral Monte Carlo）在高溫或高密度非平衡態下的適用性，以及分子動力學模擬（MD）中如何高效計算自由能梯度和反應速率。 第四部分：拓撲結構與非綫性動力學在耗散係統中的體現 在深入探討係統的時空演化時，拓撲不變量和非綫性反饋機製提供瞭理解宏觀穩定性的新視角。 非綫性穩定性分析：利用李雅普諾夫指數（Lyapunov Exponents）來量化係統的混沌程度，並探討在耗散係統中如何區分確定性混沌與熱力學漲落。 耗散係統中的拓撲絕緣體與拓撲缺陷：將凝聚態物理中的拓撲概念引入到時空演化係統中。例如，分析耗散係統中的拓撲保護態，以及在驅動係統（Driven Systems）中，如何通過周期性驅動來誘導時間晶體（Time Crystals）等新奇的拓撲相。 隨機共振（Stochastic Resonance, SR）的深入研究：詳細分析瞭在弱周期性信號驅動下，適當的噪聲水平如何增強信號的檢測或係統的響應效率，揭示噪聲在某些非綫性係統中並非總是破壞者，而是信號傳輸的介質。 本書麵嚮具有堅實經典力學、熱力學和量子統計基礎的研究生、博士後以及資深研究人員。它旨在提供一個全麵而深入的框架，以理解和量化那些處於持續能流中的復雜物理係統的內在規律。

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