热力学与统计力学 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:北京师范大学出版社

作者:[日] 户田盛和

出品人:

页数:0

译者:王云程

出版时间:1989

价格:1.70元

装帧:

isbn号码:9787303004331

丛书系列:理论物理基础系列教程

图书标签:

统计力学6
物理
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具体描述

这是一套内容完整而实用的大学生及硕士研究生现代物理学教材。它以系统、统一和连贯的方式阐述了现代理论物理学的诸方面。这套教材面世后，不仅在德国产生了巨大的影响，其英文版的及时推出，对全世界理论物理学的教学也起了很好的促进作用。

理论物理学前沿探索：量子场论与高能物理导论本书聚焦于现代物理学的两大核心支柱——量子场论（Quantum Field Theory, QFT）及其在粒子物理学（高能物理）中的应用。全书结构严谨，内容深入浅出，旨在为具有扎实经典力学和电动力学基础的读者，提供一个全面而精确的视角，以理解微观世界的运作规律。第一部分：量子场论的数学与概念基础本部分奠定了全书的理论基石。我们将从回顾狭义相对论与量子力学的基本原理出发，阐明为何需要量子场论来协调这两大理论框架。第一章：经典场论的回顾与推广首先，我们将深入探讨经典场论，包括拉格朗日形式和哈密顿形式在连续系统中的应用。重点分析泊松括号与正则变换在场论中的推广，引入规范不变性这一核心概念，并以经典电磁场和杨-米尔斯理论（未量子化）作为实例。强调作用量泛函和欧拉-拉格朗日方程在描述物理系统动力学中的中心地位。第二章：自由标量场论的量子化本章是进入量子场论的第一个关键步骤。我们详细阐述正则量子化方法（Canonical Quantization）——如何将经典场视为无穷多个简谐振子的集合。通过对Klein-Gordon方程的讨论，精确推导出场的对易关系（或对易子/反对易子），并由此引入产生（creation）和湮灭（annihilation）算符。读者将学习如何利用这些算符构造出描述粒子态的Fock空间，并理解真空态的物理意义及其非平凡的结构。第三章：自由狄拉克场与费米子统计针对构成物质的基本单元——费米子，本章转向描述狄拉克场。我们详细推导狄拉克方程及其相对论性要求，并探讨其拉格朗日密度。重点在于费米子的量子化过程，必须使用反对易关系来满足泡利不相容原理。这不仅涉及到量子化过程的细微差别，更重要的是引出了自旋-统计定理的初步图像，解释了为何玻色子和费米子具有本质不同的统计特性。第四章：自由电磁场（光子）的量子化本章专注于规范玻色子——光子的描述。在对电磁场进行量子化时，必须谨慎处理规范自由度。我们将讨论寇文-施温格（Covariant Quantization）方法，引入狄拉克（Gupta-Bleuler）条件来筛选物理可观测量，确保量子化理论的物理完备性，并清晰界定光子的极化态。第二部分：相互作用、微扰论与重整化掌握了自由场的描述后，本部分引入相互作用，这是场论能够描述真实物理现象的关键。第五章：相互作用场论与S矩阵引入相互作用项后，精确求解场论方程变得不可能。本章重点介绍微扰论（Perturbation Theory）的应用。基于相互作用绘景，我们详细推导Dyson级数，并用其构造S矩阵（散射矩阵）。S矩阵的矩阵元直接对应于可观测的散射截面和衰变率。第六章：费曼图的构造与解析费曼图是量子场论计算的强大工具。本章将系统介绍如何将S矩阵的每一个微扰项转化为对应的费曼图。我们将逐一解析标量场 $phi^4$ 理论、量子电动力学（QED）中的顶点因子、传播子（Propagator）以及动量守恒等规则。通过计算最简单的过程，如电子-电子散射，读者将掌握如何从费曼图中提取精确的微分散率表达式。第七章：紫外灾难与重整化基础微扰计算往往导致发散的积分，即紫外发散。本章深入剖析这些发散的物理根源，即理论在极小尺度（高能）下的失效。我们详细介绍正则化方法（如截断法和维度正则化），并引入重整化的核心思想：将无穷大吸收进对物理可观测参数（如质量和电荷）的重新定义中。我们将使用最小减去（Minimal Subtraction）方案，并展示其在 $phi^4$ 理论中的应用。第八章：重整化群与有效场论重整化不仅仅是处理发散的技术，它揭示了物理规律对能量尺度的依赖性。本章介绍重整化群（Renormalization Group, RG）的概念，特别是Callan-Symanzik方程。通过分析耦合常数的$eta$函数，我们可以理解渐进自由（如QCD中）或兰道极点（如QED中）现象，从而建立有效场论的现代观点。第三部分：规范场论与标准模型本部分将量子场论的工具应用于描述基本粒子及其相互作用，聚焦于最成功的理论——标准模型。第九章：杨-米尔斯理论的规范不变性我们将严格地从规范不变性的要求出发，推导出非阿贝尔规范场论（如SU(N)群）的拉格朗日量。重点讨论协变导数的引入，以及规范场（如胶子）的自相互作用。这一章是理解强相互作用（QCD）和弱相互作用的关键。第十-十二章：量子电动力学（QED）的精确计算与推广第十章：QED的精确结果：应用重整化后的QED，我们将计算并讨论几个关键的量子修正效应，包括电子的反常磁矩（g-2）以及真空极化。这些理论预测与实验结果达到了惊人的精确一致性，是规范场论成功的有力证据。第十一章：规范场论的量子化与BRST对称性：对于非阿贝尔规范场，标准的正则量子化会遇到困难。本章介绍法捷耶夫-波波夫（Faddeev-Popov）方法，引入虚粒子（Ghosts）以及BRST对称性，确保量子理论的幺正性。第十二章：自发对称性破缺与希格斯机制本章探讨如何将规范理论应用于描述有质量的规范玻色子（W和Z玻色子）和费米子。我们将详细分析Goldstone定理在规范理论中的推广，即希格斯机制。读者将理解电弱统一理论中，规范场的质量是如何通过与希格斯场的耦合“自发地”产生的，并讨论标准模型的规范群结构 $ ext{SU}(3)_C imes ext{SU}(2)_L imes ext{U}(1)_Y$。总结与展望本书在系统介绍量子场论核心技术后，将内容延伸至现代粒子物理学的核心框架——标准模型。后续的讨论将简要涉及超越标准模型的一些前沿课题，例如大统一理论（GUTs）的基本思想、手征微扰论的低能应用，以及量子引力面临的挑战，为读者进入更深层次的理论研究领域做好准备。本书特色：数学严谨性：强调从经典场论到量子场论的数学过渡，对算符代数和场方程的推导详尽无遗。计算导向：大量篇幅用于解析费曼图的构造和具体的物理计算，确保读者能够动手操作。概念清晰：区别处理玻色子和费米子的量子化，清晰阐明重整化、规范不变性和自发对称性破缺的物理内涵。本书适合对象：理论物理、高能物理、数学物理等专业的研究生及高年级本科生。对广义相对论和高级数学方法（如群论基础）有一定了解的读者将受益更多。

作者简介

目录信息

第一章　热力学的基本概念与基本规律
1.1　热力学的研究目的
1.2　平衡态及其描
1.3　温度　物态方程
1.4　功
1.5　热力学第一定律
1.6　热容　焓
1.7　理想气体的性质
1.8　理想气体的卡诺循环
1.9　热力学第二定律
1.10　热力学第二定律的数学表述　熵
1.11　熵增加原理
1.12　最大功
1.13　自由能与吉布斯函数
习题
第二章均衡系的平衡性质
2.1　麦克斯韦关系
2.2　气体的节流过程　焦耳-汤姆孙效应
2.3　绝热去磁降温的热力学理论
2.4　热辐射的热力学理论
2.5　气体的热力学函数
2.6　基本热力学函数的确定
2.7　特性函数
2.8　可逆循环过程方法
习题
第三章　相变的热力学理论
第四章　多元系的复相平衡与化学平衡热力学第三定律
第五章　非平衡态热力学（线性理论）简介
第六章　统计物理学的基本概念
第七章近独立子系组成的系统
第八章统计系统理论
第九章相变和临界现象的统计理论简介
第十章非平衡性统计理论
第十一章涨落理论
主要参考书
附录A 基本物理常量
附录B 统计物理学中常用的积分公式
附录C 误差函数
索引
外国人名索引
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格，坦白说，一开始读起来有点挑战性，因为它没有那种教科书常见的“讨好”读者的语气，而是直接深入到问题的核心。作者似乎默认读者已经具备一定的数理基础，所以很多数学推导是省略了中间步骤，直接给出结论，然后重点放在“这个结果意味着什么物理意义”上。这种方式对于那些基础已经很扎实的人来说，无疑是效率极高的加速器，他们可以直接跳过那些基础性的铺垫，直奔高阶的理解。我花了很多时间去啃那些关于统计系综的章节，尤其是正则系综和巨正则系综的切换和联系。作者对于配分函数的处理，简直是一种艺术。他不仅仅是告诉我们如何计算，更重要的是阐释了为什么要在不同物理场景下选择不同的系综。书中讨论到理想气体和真实气体（如范德华气体）的异同，那个对比分析得入木三分，让人豁然开朗，明白了从理想模型向真实世界过渡时，需要付出的理论代价和引入的复杂性。整本书读下来，给我的感觉是，它不只是在传授知识点，更是在培养一种批判性的物理思维，一种对模型局限性的深刻认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计，可以说是双刃剑。一方面，它的难度系数是相当高的，很多计算量巨大的题目，需要读者对微积分和线性代数有非常熟练的运用能力。这不是那种做完就能让你感觉“我掌握了”的简单练习题，而是真正需要你动用全副武装去“攻克”的挑战。比如，在处理晶格振动的爱因斯坦模型和德拜模型时，推导比热容的完整表达式，需要极其细致的数学处理，稍有不慎就会在积分环节出错。然而，正是这种高难度的训练，迫使我必须回归到最底层的定义和假设去重新审视问题。当我最终成功解出一道难题时，那种成就感是无与伦比的，它带来的不仅仅是知识的巩固，更是一种解决复杂问题的信心。另一方面，书后的答案部分相对简略，很多时候只给出了最终结果，缺乏详细的步骤演示。这对于自学者来说是个不小的障碍，意味着你必须完全依靠自己的力量去复盘整个解题过程，但也反过来强化了独立思考的能力。总之，这本书把“练兵”这件事做到了极致，绝对适合那些想在理论深度上有所突破的读者。

评分☆☆☆☆☆

这本书在阐述统计物理部分时，尤其侧重于它与量子力学基础的紧密结合。作者清晰地阐明了，为什么在处理多粒子系统时，必须引入玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计，以及与经典麦克斯韦-玻尔兹曼统计的根本区别。他没有将量子统计仅仅视为一种修正项，而是将其视为理解物质在极端条件（如低温或高密度）下行为的根本框架。书中对于波色-爱因斯坦凝聚（BEC）现象的描述，虽然篇幅不算多，但讲解得非常到位，成功地将一个看似遥远的前沿物理现象，拉回到了统计物理的基本原理层面。阅读这部分内容，我深切感受到现代物理学是如何将宏观的热力学规律，通过微观的量子统计机制完美地统一起来。书中的图表清晰地展示了粒子分布函数随温度的变化趋势，尤其是费米能级的概念，被解释得非常直观。这让原本抽象的量子统计概念，变得触手可及，极大地提升了我对凝聚态物理和低温物理的兴趣和理解深度。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜和受用的地方，在于它对历史脉络的梳理和对关键思想的溯源。很多关于热力学的发展史，通常只是在导言中一笔带过，但在这本书里，作者用了好几个小节，专门去探讨卡诺循环的发现过程、焦耳的实验困境，以及克劳修斯如何“发明”熵这个概念的过程。这种讲述方式，极大地增强了阅读的趣味性，让我感觉自己仿佛和这些伟大的科学家们一起在探索未知。特别是对“热寂说”的哲学探讨，不仅仅停留在物理层面，还延伸到了宇宙学和信息论的边界，这一点处理得非常巧妙。它没有生硬地把不同领域的知识点拼凑在一起，而是自然地引申，仿佛是这些概念本身就应该在那里相遇。对于像我这样，追求知识深度和广度的人来说，这种全景式的叙述方式，远比孤立地学习公式要来得有价值。它让我明白，物理定律不是凭空产生的，它们是人类智慧在特定历史背景下，通过无数次失败和成功才凝结出来的宝贵结晶。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得很有质感，那种深沉的蓝色调，配上烫金的字体，立刻就给人一种专业和严谨的感觉。我拿到手的时候，首先注意到的是它的装帧，非常结实，纸张的质量也很好，拿在手里沉甸甸的，一看就知道是本“硬货”。我翻开目录的时候，就被那种清晰的逻辑结构吸引住了。从最基础的宏观热力学概念讲起，比如热平衡、功和热量，过渡到熵、自由能这些核心概念，讲解得非常循序渐进。作者在引入每个公式时，都会附带非常详尽的物理图像解释，这对于我这种不是科班出身，但又对物理学有浓厚兴趣的读者来说，简直是福音。特别是关于热力学第二定律的阐述，没有陷入纯粹的数学推导，而是用了大量贴近生活的例子，比如咖啡冷却、冰块融化，帮助理解“不可逆性”的本质。这本书的图示也做得极其精美，那些相图和过程线，绘制得既准确又清晰，很多教科书里模糊不清的图像，在这里都能得到完美的呈现。光是看着这些图，都能感觉到知识的厚重感和美感。我感觉这不仅仅是一本教材，更像是一件精心制作的工艺品，让人爱不释手，忍不住想要一遍遍地去研读。

评分☆☆☆☆☆