从局域平衡热力学到随机热力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:四川科学技术出版社

作者:罗久里 赵南蓉 著

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-8-1

价格:48

装帧:简裝本

isbn号码:9787536455603

丛书系列:

图书标签:

• 热力学
• 统计物理
• 非平衡态
• 随机过程
• 相变
• 局域热力学
• 复杂系统
• 熵
• 涨落
• 微观可逆性

好的，这是一份关于一本名为《从局域平衡热力学到随机热力学》的书籍的详细简介，内容涵盖了该领域的核心概念、发展脉络和应用前景，同时避免提及原书的任何具体内容。 书籍简介： 《从局域平衡热力学到随机热力学》 探索非平衡态的动力学与统计物理前沿 本书旨在系统性地梳理和深入探讨热力学在处理复杂系统演化与涨落现象时所面临的挑战，并重点聚焦于从经典的宏观描述向微观、随机动力学模型的过渡与深化。在当代科学研究中，自然界和工程领域中的大量系统，如生物分子过程、化学反应网络、材料相变、乃至复杂信息处理过程，都处于远离宏观热力学平衡态的动态演化之中。理解这些系统的内在机制，需要超越传统热力学框架的限制，引入统计物理学的全新视角。 第一部分：传统热力学的边界与非平衡态的引入 本书首先回顾了经典热力学，特别是平衡态热力学的基础原理。我们理解了如何通过温度、压力、熵等宏观量来描述系统的稳定状态，并阐述了热力学第二定律——熵增原理——在封闭系统演化方向上的指导意义。然而，经典热力学在处理瞬态过程、系统内部不均匀性以及微小尺度上的随机涨落时，其描述能力明显不足。 在这一背景下，本书引入了“局域平衡假设”这一关键概念。局域平衡假设是连接宏观连续介质理论与微观统计力学的桥梁。它允许我们在空间和时间上划分出足够小的区域和足够短的间隔，使得这些“局域”单元可以被视为处于瞬时平衡状态。基于此，我们探讨了如何利用局域熵的概念来构造非平衡态下的热力学关系，例如描述能量耗散和物质输运的梯度驱动过程。这部分内容深入分析了耗散现象背后的微观机制，为理解远离平衡态的系统行为奠定了坚实的理论基础。 第二部分：从确定性输运到随机动力学的跃迁 随着对系统细节描述要求的提高，特别是当系统尺寸减小或能量尺度接近热噪声水平时，确定性的输运方程（如傅里叶定律、菲克定律）开始暴露出局限性。系统的演化不可避免地受到分子碰撞、介质涨落等随机因素的影响。 本书随后将视角转向随机过程理论。我们详细介绍了如何利用随机微分方程（SDEs）来描述粒子、能量或信息在系统中的随机迁移。这包括对布朗运动、朗之万方程的深入分析，以及在处理复杂势能面上的势能陷阱和过渡态时的挑战。在这一阶段，熵的概念也从宏观的集合函数转变为依赖于概率分布的量，例如吉布斯熵和香农熵，它们在描述系统微观状态集合的不确定性中扮演着核心角色。 第三部分：随机热力学的构建与核心定理 随机热力学的兴起，正是为了在微观随机动力学的框架下，重新审视和推广热力学的基本定律。本书的重点章节致力于阐述随机热力学的核心思想——如何在不可逆过程中量化功、热量和自由能的涨落。 其中，最引人注目的成果是针对非平衡过程的修正版热力学不等式。我们详细讨论了诸如涨落定理（Fluctuation Theorems）的研究进展。这些定理，如Jarzynski等时序等式（TEMs）和Crooks位移关系，揭示了在短时间内，系统可以暂时性地违反宏观熵增原理，通过做负功来降低系统的熵值。这些理论的深刻之处在于，它们将统计力学中的概率分布与热力学中的量（如自由能差）直接联系起来，提供了一种超越平均值分析的全新工具。 我们还深入探讨了如何利用这些定理来估计在远离平衡态的极端条件下，系统做功的效率和极限。这对于设计纳米尺度的热机、研究细胞内部的能量转换机制具有至关重要的指导意义。 第四部分：耦合的耗散与信息的角色 在真实的物理和生物系统中，能量耗散与信息处理往往是紧密耦合的。本书的后半部分将目光投向了更复杂的场景：信息与热力学的交叉领域。 我们探讨了随机过程中的信息熵如何与物理熵相互作用。例如，在利用测量或反馈控制来操纵微观系统时，获取信息本身需要消耗能量，这直接体现在对系统做功的成本上。我们分析了Landauer原理的统计力学基础，理解了信息擦除与热力学成本之间的不可避免的联系。 此外，本书还考察了开放系统和介观系统中的随机热力学应用。对于那些与环境存在持续交换的系统，我们讨论了如何应用非平衡定态理论来描述系统在稳定但非平衡状态下的能量流和熵产生率。这涉及到对介观输运现象的理解，例如量子点或分子导线中的电流和热导的随机特性。 总结与展望 《从局域平衡热力学到随机热力学》并非仅仅是对现有理论的简单罗列，而是力图展现一幅完整的理论演进图景：从经典宏观描述的朴素优雅，到统计涨落的复杂精妙，再到信息与耗散耦合的深刻洞察。本书面向对统计物理、非平衡态动力学、以及前沿交叉学科（如生物物理、纳米技术）有浓厚兴趣的研究人员、博士生和高年级本科生。通过对核心概念的严谨推导和对最新研究方向的审慎评估，本书旨在装备读者一套强大的理论工具箱，以便他们能够深入理解和解决现实世界中那些远离平衡态的动态挑战。本书所覆盖的知识体系，预示着热力学在下一个世纪的应用潜力——一个由随机性、信息和能量相互作用所定义的物理图景。

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这本书的标题——《从局域平衡热力学到随机热力学》，立刻吸引了我，仿佛它要带领我踏上一段从已知到未知的奇妙旅程。我们都知道，平衡态热力学是物理学的一块基石，它解释了宏观世界的许多基本规律。但是，现实世界很少是真正处于平衡状态的，生命体、宇宙的演化、甚至我们身边很多微小的物理现象，都充满了动态和不确定性。因此，“随机热力学”这个概念，听起来就充满了无限的可能性，它似乎能够更准确地捕捉到这些动态过程中的精髓。我尤其好奇，书中将如何解释“局域平衡”这一概念，以及它如何成为连接平衡态和随机态的桥梁。这之间必然涉及到对系统微观动力学的深刻理解，以及如何将概率论和统计物理的工具应用到热力学描述中。我非常期待书中能够提供清晰的数学推导和直观的物理解释，帮助我理解非平衡系统中的能量流动、信息交换以及熵产生等关键问题。对于我这样渴望更深入地理解物质世界运作机制的读者而言，这本书提供了一个绝佳的视角，让我得以窥探那片充满活奇迹的“随机”领域。

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这本《从局域平衡热力学到随机热力学》书名一出，便勾起了我浓厚的兴趣。我对传统的热力学理论并不陌生，也深知其在描述宏观、平衡系统时的强大之处。然而，随着研究的深入，我越来越感到有必要跨越那道“平衡”的门槛，去探索那些动态、非平衡，甚至充满随机性的微观世界。这本书恰好满足了我对这种跨越的期待。它似乎不仅仅是简单地介绍新的理论，更像是在搭建一座桥梁，连接起两种看似迥异但实则内在相通的物理描述方式。我尤其好奇作者将如何巧妙地将“局域平衡”这个看似温和的概念，一步步推演至更为复杂的“随机热力学”领域。这种演进过程，想必充满了思想的火花和数学的精妙。究竟是怎样的数学工具和物理直觉，能让一个相对稳定、可预测的框架，演化成一个充满概率和涨落的生动图景？我期待书中能够展现这种逻辑上的严丝合缝，以及在概念上的层层递进。对于我这样一个希望拓展研究视野的读者来说，这本书无疑提供了一个极具吸引力的方向。我迫不及待地想了解，书中会对哪些具体的非平衡现象进行深入剖析，又会提出怎样新颖的解释模型。

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这本书的名字，《从局域平衡热力学到随机热力学》，光是听着就让人觉得是一次智识上的探险。我一直觉得，物理学的魅力就在于它能够不断地挑战我们已有的认知边界，并且用更加深刻、更具普适性的理论去解释我们观察到的世界。《局域平衡热力学》这部分，我猜想它会为我们打下坚实的基础，让我们理解如何在不完全平衡的系统里，仍然能够有效地应用热力学的思想。这本身就是一个非常强大的工具，因为现实世界中，真正的完全平衡状态其实是很少见的。而更进一步的“随机热力学”，这听起来就充满了现代物理的活力。我非常期待书中能对“随机性”在热力学过程中扮演的角色进行深入的探讨。是混沌的必然产物？还是量子涨落的体现？抑或是信息论与热力学相互作用的结果？我希望作者能够清晰地阐述这些概念，并且提供一些实际的案例来支撑理论。例如，在生物体内，能量的转化和信息的传递，很大程度上都受到随机过程的影响，这本书会不会在这方面有所启发？我期待它能够提供一种全新的视角，让我们重新审视那些看似“无序”的现象，并发现其中蕴含的深刻的热力学规律。

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读到《从局域平衡热力学到随机热力学》这个书名，脑海里immediately就浮现出了一个画面：一个严谨的物理学家，站在宏伟的热力学殿堂前，望着殿堂之外那片广阔而充满未知的“随机”大地，他心中燃起了探索的火焰，试图用新的理论工具，去丈量和理解这片新大陆。这本书，在我看来，就是要为我们提供这样的“地图”和“指南针”。我一直对那些在微观尺度上发生的、不可避免的随机过程感到着迷，比如分子运动的布朗运动，或者生物体内复杂的分子机器的运作。传统的平衡热力学虽然在某些情况下可以提供一个近似的描述，但它终究是“静态”的，无法捕捉到这些动态过程中蕴含的丰富信息。而“随机热力学”听起来就充满了活力和可能性，它似乎能够更真实地反映现实世界中普遍存在的非平衡态现象。我特别好奇，书中是如何将“局域平衡”这样一个概念，作为通往“随机热力学”的基石的。这种“局域”的提法，暗示了即使在整体非平衡的情况下，系统内部的某些区域可能仍然可以近似地满足平衡条件，这本身就是一个非常巧妙的切入点。我期望这本书能够提供清晰的数学推导，将这些抽象的概念具象化，并指导我们如何去分析和预测那些受随机性影响的复杂系统。

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《从局域平衡热力学到随机热力学》，这个书名本身就充满了知识的召唤力。对于我这样一个一直以来都在努力理解“熵”以及“能量耗散”的读者来说，这本书记载的知识方向，无疑是当前物理学最前沿和最激动人心的领域之一。我一直觉得，虽然平衡态热力学已经非常成功，但它在描述生命体、微观粒子群体乃至宇宙演化等非平衡系统时，显得力不从心。而“随机热力学”的出现，则为我们打开了一扇通往更广阔世界的大门。我特别想知道，书中是如何从“局域平衡”这样一个相对温和的概念出发，逐渐过渡到“随机热力学”这样一个更为复杂和充满挑战的理论框架的。这种逻辑上的递进，一定蕴含着精妙的数学构建和深刻的物理洞察。我期待书中能够清晰地阐释，在非平衡过程中，随机性究竟是如何与热力学定律相互作用的，又是如何影响系统的演化方向和能量利用效率的。对于那些致力于研究复杂系统、信息物理以及生物物理的科研人员来说，这本书的价值不言而喻，它很可能提供一套全新的分析工具和研究范式，来解决我们目前面临的一些棘手问题。

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