A Journey Through Statistical Physics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Frohlich, Jurg/ Felder, G. (EDT)/ Graf, G. M. (EDT)/ Hepp, K. (EDT)

出品人:

页数:858

译者:

出版时间:

价格:$ 213.57

装帧:

isbn号码:9781402088865

丛书系列:

图书标签:

Statistical Physics
Thermodynamics
Condensed Matter Physics
Quantum Statistics
Phase Transitions
Non-Equilibrium Statistics
Computational Physics
Mathematical Physics
Physics
Textbook

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具体描述

This book contains selected papers of JA1/4rg FrAhlich, one of the most outstanding mathematical physicists of our time, on the subject of statistical mechanics. In an extensive introduction, JA1/4rg FrAhlich sets his results into a wider context and gives precious information on the genesis of his work from both a historical and a methodological perspective. It is not only an overview of current and future research directions in statistical mechanics, but also relates this subject with other branches of contemporary physics and mathematics. All papers in this collection bear JA1/4rg FrAhlicha (TM)s signature in terms of a delicate balance between mathematical rigor and physical significance. They cover thirty years of his work on statistical physics, ranging from the most basic foundational questions in atomism and thermodynamics via the description of phase transitions and critical phenomena up to disordered systems and the study of many-body systems in condensed matter physics, including the quantum Hall effect. The wide range of topics covered in this compendium reflects the breadth of JA1/4rg FrAhlicha (TM)s interests, and the last chapters reveal an outlook towards some of his more recent research areas.

《微观世界的涌动：统计物理学的探索之旅》在这纷繁复杂、瞬息万变的宇宙中，我们所见的宏大景象——星系的运转、气候的变迁、物质的形态——都源于微观粒子层面那永不停歇的运动与交互。然而，直接观测和描述亿万万个粒子（如分子、原子、电子）的每一个细微动态，无疑是一项近乎不可能的任务。幸运的是，统计物理学应运而生，它提供了一种强大的视角，将目光从个体转向整体，从微观的混沌中洞察宏观的秩序与规律。《微观世界的涌动：统计物理学的探索之旅》正是这样一本旨在引领读者踏上一段深入理解这一迷人学科的旅程。本书并非旨在涵盖统计物理学的每一个角落，而是精心挑选了那些最能体现其核心思想、展现其强大力量的关键概念和重要应用。我们将从最基础的概率论和信息论出发，揭示其在理解宏观现象中的基石作用。你将了解到，当粒子数量庞大到一定程度时，个体的随机行为如何汇聚成统计上的确定性，正如一枚硬币抛出无数次后，正反面的概率趋于稳定，而大量的气体分子在容器壁上的碰撞，则形成了我们能够测量和感知的宏观压力。旅程的第一站，我们将聚焦于玻尔兹曼分布。这一定律是统计物理学的灵魂之一，它解释了在给定温度下，不同能量状态的粒子如何分布。想象一个充满能量的系统，比如加热中的水。水分子并非以相同的速度运动，而是存在一个速度分布。玻尔兹曼分布恰恰描述了这种分布的精妙之处，能量越高的状态，粒子数越少，而能量越低的状态，粒子数越多。我们将通过生动的类比和清晰的数学推导，让你深刻理解为何温度是一个平均能量的概念，以及它如何影响物质的宏观性质，比如固体、液体和气体的存在。接下来，我们将深入探讨相变这一令人着迷的现象。从冰融化成水，到水蒸发成蒸汽，这些看似寻常的变化，实则是微观粒子集体行为发生质变的体现。本书将解析相变背后的统计力学原理，例如临界现象，也就是在相变点附近，系统表现出的奇异而普遍的行为。我们将看到，即使构成物质的微观粒子性质各异，但在相变点附近，它们却展现出惊人的一致性。这将帮助你理解为何各种不同的材料，如水、铁磁体、甚至是某些高分子材料，在临界点附近都会出现相似的涨落和关联性。本书还会重点介绍配分函数（Partition Function）。这个看似抽象的数学工具，却是连接微观世界与宏观热力学性质的桥梁。通过计算配分函数，我们可以一劳永逸地导出系统的内能、熵、自由能等一系列重要的热力学量。我们将逐步展示如何从微观的哈密顿量出发，构建配分函数，并进而揭示其在计算宏观性质时的强大功能。对于那些希望深入理解热力学原理的读者，配分函数将是你不可或缺的利器。我们也将触及量子统计的领域。当粒子的尺寸接近德布罗意波长，或者系统温度极低时，经典统计的失效。此时，粒子之间的泡利不相容原理（对于费米子）或玻色-爱因斯坦统计（对于玻色子）将发挥关键作用。我们将探讨这两种量子统计如何解释金属中的电子行为（形成费米气体）、以及玻色子在极低温下可能出现的奇特现象，例如玻色-爱因斯坦凝聚。理解量子统计，将为你打开通往固态物理、核物理乃至宇宙学等更广阔领域的大门。除了理论框架，本书还将穿插一些统计物理学的经典应用。我们将以伊辛模型（Ising Model）为例，展示如何通过一个极其简化的模型来理解磁性材料中的铁磁性。尽管伊辛模型只考虑了最近邻的相互作用和自旋的向上或向下两种状态，但它却能成功地描述铁磁相变，并为更复杂的统计模型提供了重要的启示。此外，我们还会简要探讨统计物理学在生命科学中的一些有趣应用，例如理解蛋白质折叠、生物分子的动力学过程，甚至是一些生态系统的演化。《微观世界的涌动：统计物理学的探索之旅》并非一本枯燥的教科书，而是希望通过清晰的语言、恰当的类比和循序渐进的讲解，让统计物理学的概念变得触手可及。我们相信，统计物理学的魅力在于它能揭示宇宙深层运行的普遍规律，将看似杂乱无章的微观现象，转化为我们可以理解和预测的宏观行为。无论你是物理学专业的学生，还是对自然科学充满好奇心的爱好者，这本书都将是你探索微观世界壮丽图景的理想伴侣。它将引导你超越直观的局限，用全新的视角去审视我们周围的世界，感受那隐藏在物质涌动之下的深刻智慧。