Statistical Mechanics Made Simple pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Mattis, Daniel C./ Swendsen, Robert H.

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:2008-3

价格:551.00元

装帧:

isbn号码:9789812779083

丛书系列:

图书标签:

物理
教材
Statistical Mechanics
Thermodynamics
Physics
Condensed Matter Physics
Statistical Physics
Equilibrium Statistical Mechanics
Non-Equilibrium Statistical Mechanics
Phase Transitions
Computational Physics
Mathematical Physics

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具体描述

This second edition extends and improves on the first, already an acclaimed and original treatment of statistical concepts insofar as they impact theoretical physics and form the basis of modern thermodynamics. This book illustrates through myriad examples the principles and logic used in extending the simple laws of idealized Newtonian physics and quantum physics into the real world of noise and thermal fluctuations. In response to the many helpful comments on the first edition, important features to this edition include additional figures, new problems, and worked-out solutions to some representative problems.Armed with the wit and knowledge of a new coauthor, the topics of renormalization group and Monte Carlo numerical techniques are now treated on a par with more conventional elements of statistical thermodynamics. The addition of these important subjects thus allows a coherent picture of thermal physics to emerge. This new edition incorporates important aspects of many-body theory and of phase transitions. It should better serve the contemporary student, while offering to the instructor a wider selection of topics from which to craft lectures on topics ranging from thermodynamics and random matrices to thermodynamic Green functions and critical exponents, from the propagation of sound in solids and fluids to the nature of quasiparticles in quantum liquids and in transfer matrices.

《统计物理学：从微观到宏观的路径》内容简介本书旨在为读者构建一个坚实而直观的统计力学基础，聚焦于概念的深度理解与物理图像的清晰构建。我们摒弃了过于晦涩的纯数学推导，转而强调物理直觉的培养，旨在让读者能够自信地驾驭从微观粒子行为到宏观热力学性质的桥梁。全书的叙事结构围绕三个核心支柱展开：概率的本质、系统的集成，以及相变的普适性。第一部分：概率的基石与系综的构建统计力学的核心在于处理海量粒子的集体行为。本部分深入探讨了热力学极限下的统计学原理。我们首先从玻尔兹曼统计入手，详细解析了微观状态（Microstate）与宏观状态（Macrostate）之间的联系。重点在于理解熵不仅仅是热力学中的一个变量，而是对微观无序度的量化。通过对概率分布函数的深入剖析，特别是玻尔兹曼因子 $e^{-eta E_i}$ 的物理意义，我们阐明了系统如何倾向于占据能量最低且对应最多微观实现的状态。接下来的章节致力于系统地介绍统计系综（Ensembles）的概念。我们详细讨论了微正则系综（Microcanonical Ensemble），这是理解孤立系统热力学量的基础。随后，我们自然过渡到描述与恒温热库接触的系统的正则系综（Canonical Ensemble）。在这里，配分函数（Partition Function） $Z$ 被提升为核心工具，我们展示了如何通过 $Z$ 提取所有的热力学量，包括平均能量、自由能以及热容。对于那些与恒压/恒温浴接触的系统，大正则系综（Grand Canonical Ensemble）的引入，使得处理粒子数不守恒的系统（如化学反应或与粒子浴接触的理想气体）成为可能。我们强调了在热力学极限下，不同系综之间结果等效的物理原因，这体现了统计描述的普适性。第二部分：理想系统的精确求解与量子效应的引入在建立了系综的理论框架后，我们将这些工具应用于最基础且可精确求解的模型。理想气体的经典处理是理解粒子间不相互作用的简化情况，这为后续复杂的相互作用打下了基础。我们细致地推导了理想气体的内能、压力和熵，并着重讨论了吉布斯佯谬（Gibbs Paradox）及其在引入费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计后如何被解决。本部分的核心转折点是引入量子统计。我们清晰地区分了费米子和玻色子在占据数分布上的本质差异。对于费米子，费米-狄拉克分布的推导，特别是对费米能级（Fermi Level）的物理意义的阐述，是理解金属电学性质和简并压力（如白矮星的稳定性）的关键。对于玻色子，玻色-爱因斯坦分布揭示了粒子在低能态的聚集现象，最终导向玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein Condensation, BEC）这一奇特的宏观量子现象。通过对这些模型的精确分析，读者将直观感受到量子统计与经典统计在处理低能或高密度系统时的决定性区别。第三部分：相互作用、涨落与相变的统计描述真实物理系统的复杂性主要来源于粒子间的相互作用。本部分致力于探讨如何将相互作用纳入统计力学框架，并用以解释宏观世界中普遍存在的相变现象。我们从处理弱相互作用开始，引入了微扰论（Perturbation Theory）的思想，展示了如何修正理想气体的配分函数以包含简单的吸引或排斥势。随后，我们进入对强相互作用系统——特别是晶格模型——的探讨。伊辛模型（Ising Model）作为描述磁性、合金有序-无序转变的最简单模型，被给予了深入的分析。我们利用其一维和二维（特别是Onsager的精确解的意义）的求解，直观展示了有序-无序相变的本质。理解相变的难度在于临界点附近系统表现出的集体激发和长程关联。因此，我们引入了涨落（Fluctuations）的概念。统计系综的定义本身就蕴含了涨落的数学描述，但我们更关注它们在热力学极限下的表现。我们探讨了如何通过关联函数来量化长程有序的产生，并解释了为什么临界点附近的热力学量（如比热）会发散。最后，本书引入了重整化群（Renormalization Group, RG）的思想，并非以严谨的数学形式，而是作为一种强大的物理概念工具。RG的核心在于展示了相变行为的普适性——即在临界点附近，系统的具体微观细节变得不重要，其行为仅由系统的维度和序参量的对称性决定。通过对临界指数的讨论，我们巩固了统计力学在解释自然界各种不同物理现象（如磁性、超导转变）的统一性。本书特色：本书的编写风格强调物理洞察力而非纯粹的数学技巧。每章均配有大量的物理图像、类比和详细的例题分析，旨在将抽象的公式转化为可感知的物理过程。我们力求让读者在掌握如何“计算”的同时，更深刻地理解“为什么”是这样。它适合物理、化学、材料科学等领域的本科高年级学生以及希望系统回顾和深化统计物理基础的研究人员。