The Langevin and Generalised Langevin Approach to the Dynamics of Atomic, Polymeric and Colloidal Sy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Snook, Ian

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2006-12

价格:$ 161.59

装帧:HRD

isbn号码:9780444521293

丛书系列:

图书标签:

Langevin dynamics
Generalized Langevin equation
Atomic systems
Polymeric systems
Colloidal systems
Statistical mechanics
Molecular dynamics
Brownian motion
Fluctuations
Non-equilibrium dynamics

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具体描述

"The Langevin and Generalised Langevin Approach To The Dynamics Of Atomic, Polymeric And Colloidal Systems" is concerned with the description of aspects of the theory and use of so-called random processes to describe the properties of atomic, polymeric and colloidal systems in terms of the dynamics of the particles in the system. It provides derivations of the basic equations, the development of numerical schemes to solve them on computers and gives illustrations of application to typical systems. Extensive appendices are given to enable the reader to carry out computations to illustrate many of the points made in the main body of the book. This book starts from fundamental equations, gives up-to-date illustration of the application of these techniques to typical systems of interest, and contains extensive appendices including derivations, equations to be used in practice and elementary computer codes.

好的，这是一本关于原子、聚合物和胶体系统动力学的书的简介，侧重于拉金杰文和广义拉金杰文方法，但内容不包括原书中的特定章节或具体技术细节。 --- 书名：动力学前沿：复杂系统中的随机过程与演化简介本书深入探讨了在分子尺度上复杂物质系统的动力学行为，聚焦于描述和理解原子、聚合物以及胶体颗粒在特定环境中的随机运动和能量耗散机制。我们着眼于构建一套普适的理论框架，用以捕捉这些系统在不同时间尺度和相互作用强度下的演化规律。第一部分：基础理论的构建与随机过程的描述在复杂系统中，分子或颗粒的运动往往受到环境噪声的持续影响。理解这些随机过程是分析其宏观性质的关键。本书首先回顾了经典统计力学和不可逆过程理论的基础，为后续动力学模型的建立奠定坚实的基础。我们详细阐述了 Langevin 方程作为描述系统耗散与涨落之间平衡的强大工具。该方程不仅仅是牛顿第二定律在有阻尼和随机力作用下的修正，更是深入理解系统弛豫过程的桥梁。我们分析了如何从微观玻尔兹曼方程或分子动力学模拟中系统地导出这些半宏观的 Langevin 描述。重点在于识别系统自由度与环境浴之间的耦合机制，以及如何精确量化随机力（噪声项）的统计特性，例如其白噪声性质、强度以及时间关联性。随后，我们引入了更精细的描述工具，特别是针对具有内部自由度的系统，如高分子链或多畴结构。在这里，我们需要超越简单的欧姆阻尼模型，采用更具物理意义的广义 Langevin 描述。这涉及到系统内部状态变量的引入，以及这些变量之间相互作用的建模。我们探讨了如何处理非线性耗散项和非马尔可夫噪声，这些在描述强耦合或高频激发时至关重要。第二部分：特定物质体系中的动力学应用本书将理论框架应用于三种截然不同的物质体系，展示了随机过程方法论的通用性和适应性。原子与分子系统：在原子尺度上，动力学通常与能量景观的穿越和重排密切相关。我们考察了在固体和液体中，原子如何通过激活能垒进行扩散和迁移。重点在于如何利用 Langevin 动力学来模拟缺陷的产生与湮灭，以及晶格振动（声子）对原子运动的调制作用。对于稀有气体或金属液体的研究，我们分析了如何在不同温度和压力下，从基本相互作用势能面过渡到简化为随机游走的模型。我们还讨论了量子效应在低温下对经典 Langevin 描述的修正需求，尽管侧重仍是经典随机过程。聚合物动力学：高分子系统由于其链状结构和长程关联性，展现出极其丰富的动力学行为，涉及从局部链段运动到整体拓扑演化的多尺度现象。我们利用广义 Langevin 方法来解析聚合物链的弛豫过程。具体而言，我们深入分析了： 1. 链段动力学：运用 Rouse 和 Zimm 模型作为基础，并将其扩展到更复杂的链拓扑结构（如环状或交联网络）。我们详细讨论了在溶剂中，排除体积效应和流体力学相互作用（通过广义 Langevin 方程中的非线性项和记忆项体现）如何影响链的扩散系数和粘弹性响应。 2. 过冷液体与玻璃转变：在高浓度或纯聚合物系统中，我们探讨了分子间陷阱势和“爱丽丝仙境”式的自由体积效应如何导致动力学异速性（Dynamical Heterogeneity）。广义 Langevin 框架被用来捕捉这些非均匀区域的集体运动和长时间尺度的结构弛豫。胶体系统：胶体颗粒（微米到纳米级）的运动是介于分子动力学和宏观流体力学之间的典型案例。它们受布朗运动和颗粒间相互作用力的共同支配。我们详细分析了： 1. 有效势与随机力：如何从DLVO理论或其他更复杂的密度泛函理论中推导出胶体颗粒间的有效相互作用势，并将其转化为 Langevin 方程中的确定性驱动力。随机力在此处主要体现为对环境流体（溶剂分子）的平均作用。 2. 集体行为与相变：当胶体浓度增加时，颗粒间的有序结构形成，并可能出现固液相变。我们应用 Langevin 动力学来模拟这些有序结构的形成、缺陷的运动以及最终的弛豫行为。这包括对晶体生长、熔化过程以及非平衡态动力学（如剪切流场下的结构演化）的描述。第三部分：先进的理论工具与方法论为了应对复杂系统的挑战，本书引入了几种高级分析和数值技术。我们探讨了路径积分方法在随机动力学中的应用，这提供了一种将统计力学与概率论优雅结合的方式，尤其适用于计算自由能景观上的动力学路径。在数值模拟方面，我们侧重于如何有效地实现带有记忆效应和非线性能量的 Langevin 积分方案。我们讨论了必要的数值稳定性和收敛性标准，特别是对于描述具有长程关联的聚合物系统的挑战。此外，我们还考察了如何利用路径采样的技术（如Metadynamics或Umbrella Sampling）来加速对高势垒过程的模拟，这些技术与 Langevin 动力学的结合是现代计算化学和材料科学中的核心工具。本书旨在为研究生和研究人员提供一个全面、深入且具有高度物理洞察力的工具箱，用于解析从原子到介观尺度的复杂物质动力学。通过掌握拉金杰文与广义拉金杰文方法，读者将能够构建精确的模型，解释实验观测，并预测新材料体系的动态响应。