非平衡统计力学

非平衡统计力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

☆☆☆☆☆
出版者:科学
作者:陈式刚
出品人:
页数:257
译者:
出版时间:2010-2
价格:58.00元
装帧:
isbn号码:9787030264374
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 数学
  • 统计力学
  • 非平衡态
  • 相变
  • 涨落
  • 耗散结构
  • 复杂系统
  • 物理学
  • 理论物理
  • 数学物理
  • 动力学
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具体描述

《非平衡统计力学》是为理论物理专业的研究生编写的教学参考书,并曾作为研究生课程讲义使用多年,全书共分10章,包括:非平衡统计力学概述、趋向平衡理论、线性响应与线性输运过程、经典系统的动理学方程、量子系统的动理学方程、宏观变量与开放系统的动理学理论、流体力学描述、非平衡相变、少自由度保守系统的混沌运动以及少自由度耗散系统的混沌运动,《非平衡统计力学》重点介绍基本概念,也包含了必要的数学推演,并在书后列出了主要的文献供读者查阅,《非平衡统计力学》可供从事理论物理,特别是非平衡统计力学教学和应用的科技人员及相关专业的研究生参考。

《非平衡统计力学》 并非一本探讨系统如何从初始状态演化至统计平衡态的经典著作。相反,它将目光聚焦于那些从未达到过平衡,或者已经偏离平衡状态的动态系统。这些系统在我们的世界中无处不在,从生命体的维持到宇宙的演化,从材料的微观形变到复杂网络中的信息流动,都深刻地受到非平衡过程的影响。 本书旨在为您揭示这些远离平衡的系统所遵循的独特规律。我们将深入探讨驱动系统远离平衡的各种机制,例如持续的能量输入、物质交换、外部驱动力以及系统自身的非线性响应。这些因素共同作用,使得系统无法简单地用平衡态的统计描述来概括。 在《非平衡统计力学》中,我们不会止步于对宏观现象的观察,而是会追溯到微观层面,理解粒子(或组成单元)的随机运动和相互作用如何在整体上产生非平衡的宏观行为。我们将学习如何运用诸如马尔可夫链、随机过程、动力学平均场理论等工具,来分析和预测这些远离平衡的系统的演化路径。 此外,本书还将重点关注非平衡系统中的一些关键概念,例如: 涨落耗散定理的扩展: 在非平衡条件下,涨落与耗散之间的关系会变得更加复杂。我们将探讨如何理解和量化这些由涨落引起的耗散,以及它们如何维持系统的非平衡状态。 非平衡相变: 类似于平衡系统中的相变(如水结冰),非平衡系统也能表现出相变的现象。本书将介绍如何识别和描述这些由动力学过程触发的相变,例如激光相干性、化学振荡等。 耗散结构: 远离平衡的系统往往能够自发形成有序的结构,例如布里渊区中的对流元、生物体内的细胞器等。我们将深入研究这些“耗散结构”的形成机理,以及它们在维持系统非平衡状态中的作用。 熵产生与自由能耗散: 在平衡态下,熵总是趋于最大化,而自由能则趋于最小化。然而,在非平衡系统中,熵的产生和自由能的耗散成为理解系统演化的关键。本书将详细阐述这些概念在非平衡动力学中的意义。 统计力学的最新进展: 除了经典的理论框架,我们还将介绍近年来在非平衡统计力学领域取得的重要进展,包括新的理论方法、数值模拟技术以及实验观测的突破,例如非平衡动力学蒙特卡洛方法、响应理论、以及在微观尺度下研究能量耗散的新工具。 《非平衡统计力学》面向具有一定物理学或相关领域基础的读者,包括本科高年级学生、研究生以及对复杂系统动力学感兴趣的科研人员。本书将通过清晰的阐述、严谨的数学推导和丰富的实例,帮助您建立对非平衡现象的直观理解,并掌握分析和解决非平衡统计力学问题的关键方法。无论您是在研究材料科学、生物物理、凝聚态物理、化学动力学,还是在探索更广泛的复杂系统,本书都将为您提供宝贵的理论工具和深刻的洞察。

作者简介

目录信息

第一章 引论——非平衡统计力学概述 §1.1 非平衡统计力学的发展概况与基本内容 §1.2 Liouville方程及其基本性质 §1.3 BBGKY级联与动理学方程 §1.4 由可逆性到不可逆性与非平衡统计力学的任务第二章 趋向平衡理论 §2.1 非简谐振子系统 §2.2 动力系统理论 §2.3 粗粒密度与广义H定理 §2.4 Van Hove-Prigogine-Zwanzig趋向平衡理论 §2.5 子动力学 §2.6 小结第三章 线性响应与线性输运过程 §3.1 系统对外界力学扰动的响应 §3.2 响应函数与广义极化率的性质(对称性质、色散关系、求和定则、涨落耗散定理、Onsager关系) §3.3 热力学扰动 §3.4 流和力、熵产生、线性不可逆热力学基础 §3.5 线性输运系数理论第四章 经典系统的动理学方程 §4.1 Boltzmann方程的守恒性质及其渐近解 §4.1.1 Boltzmann方程的守恒性质 §4.1.2 线性化碰撞算符和输运系数 §4.1.3 线性化Boltzmann方程的本征模 §4.2 Maxwell模型的精确解 §4.3 弱作用系统的动理学方程——Vlasov方程和Landau方程 §4.4 屏蔽效应——Balescu—Lenard碰撞项 §4.4.1 库仑系统的性质 §4.4.2 对小参数g=(nr3D)-1的展开 §4.4.3 Balescu-Lenard碰撞项 §4.5 等离子体波与Landan阻尼第五章 量子系统的动理学方程 §5.1 分布函数与粗粒统计算符 §5.2 子动力学关系p(t)(→t≥τ0)σ(γ(t;ρ))的证明 §5.2.1 渐近算符的性质及有关的关系式 §5.2.2 关系式σ0{ρ}=σ0(γ(ρ))的证明 §5.2.3 子动力学关系的证明 §5.3 弱作用与小梯度下的统计算符的积分方程 §5.4 弱作用情况下的动理学方程 §5.4.1 单粒子密度矩阵 §5.4.2 渐近算符所满足的方程 §5.4.3 单粒子密度矩阵的动理学方程 §5.4.4 单粒子分布函数方程 §5.5 声子系统的动力学方程与热导率 §5.6 闭路Green函数与输运方程第六章 宏观变量与开放系统的统计理论 §6.1 开放系统的广义Langevin方程与广义主方程 §6.2 宏观变量的平均值方程和广义Langevin方程 §6.3 统计热力学 §6.4 Fokker-Planck方程第七章 流体力学描述 §7.1 流体力学方程组的导出 §7.2 非平衡流体中的涨落 §7.3 长时间尾巴及高梯度情况流体力学描述对梯度展开的非解析性 §7.4 Zubarev统计算符与Prigogine-Glansdorff发展判据第八章 非平衡相变 §8.1 非平衡相变的一般研究 §8.2 物理系统——激光 §8.3 流体力学不稳定性——Benard对流 §8.4 化学系统——Schlogl模型第九章 少自由度保守系统的混沌运动 §9.1 可积系统与近可积系统 §9.2 无理转数与KAM定理 §9.3 有理转数与非线性映象的完全描述 §9.4 到整体混沌性的转变 §9.5 作用空间的扩散 §9.6 Arnold扩散第十章 少自由度耗散系统的混沌运动 §10.1 奇怪吸引子 §10.2 通向混沌的倍周期分叉道路 §10.3 阵发混沌 §10.4 混沌运动参考文献后记
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本《非平衡统计力学》我真是期待已久,虽然我不是物理学专业科班出身,但从小就对那些深邃的科学理论充满好奇。平时工作之余,我就喜欢翻阅一些科普读物,了解宇宙的奥秘、生命的起源,以及那些看似抽象却又深刻影响我们世界的物理规律。当我得知有这样一本专门探讨“非平衡”状态下统计力学奥秘的书籍时,我的兴趣瞬间就被点燃了。我脑海中浮现的是那些活跃的、不断变化的系统,比如湍流的液体、生物体的代谢过程、甚至是金融市场的波动,这些似乎都与“平衡”状态下的物理学有着本质的区别。我渴望在这本书中找到解答,理解为什么在远离热力学平衡的条件下,系统会展现出如此复杂而迷人的动力学行为。我特别想知道,书中是如何将那些复杂的数学工具和物理概念,以一种相对易于理解的方式呈现出来的。毕竟,统计力学本身就充满了概率和统计的元素,再加上“非平衡”这个动态的维度,其难度可想而知。我希望作者能够循序渐进,从基础的概念讲起,慢慢过渡到更深入的探讨,而不是直接抛出一些让人望而生畏的公式和推导。比如,我好奇书中会不会介绍一些经典的非平衡现象,像是布朗运动的持续演化、或是一些自组织临界现象的起源。对我而言,一本好的科学著作,不仅要传达知识,更要激发读者的思考,让我能够用新的视角去观察和理解周围的世界。我期待这本书能够像一扇窗户,打开我对非平衡世界的新认知,让我能够体会到物理学在描述动态、复杂系统时所展现出的强大力量。即使有些地方我可能无法完全理解,但只要能激起我进一步探索的欲望,那么这本书就已经非常成功了。我非常期待能从这本书中获得一些启发,也许还能找到一些与我的工作或生活相关的隐喻,这无疑会增添阅读的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

在我看来,《非平衡统计力学》这本书就像是一把钥匙,为我打开了通往一个全新世界的大门。我一直对那些活跃的、不断演化的系统,比如宇宙的演化、生命的起源,甚至是城市的发展,充满了好奇。这些过程显然不是静态的平衡态,而是充满了持续的能量流动和物质交换。这本书恰恰抓住了这个核心,用严谨的物理学理论去解释这些现象。我尤其被书中关于“动力学相变”的讨论所吸引。它解释了系统是如何在特定的条件下,从一种无序的状态突然跃迁到另一种高度有序的状态,就像水结冰一样,而这种转变是发生在非平衡条件下的。我希望作者能够提供一些具体的例子,让我能够更直观地理解这些相变是如何发生的,以及它们在不同尺度上的普遍性。这本书的叙述风格非常独特,它不是枯燥的公式堆砌,而是将理论与实际问题紧密结合,让我在学习理论的同时,也能够感受到科学研究的魅力。我期待这本书能够帮助我理解,为什么在自然界中,很多现象似乎是“自发”地走向了复杂和有序,而不仅仅是趋向混乱。它拓宽了我的视野,让我意识到,我们所熟知的物理学定律,在非平衡的语境下,会展现出更加丰富和出人意料的一面。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对混沌理论和复杂系统颇感兴趣的读者,我一直试图寻找一本能够将这些概念与物理学基本原理相结合的书籍。《非平衡统计力学》的出现,无疑满足了我长久以来的期盼。这本书并没有简单地罗列各种非平衡现象,而是试图构建一个统一的理论框架,来解释为什么在远离平衡态时,系统会表现出如此丰富多样的行为。我特别关注书中关于“耗散结构”的论述,这是我一直觉得非常迷人的概念。它解释了为什么在持续的能量输入下,系统可以自发地形成并维持一些高度有序的结构,而这些结构在没有外部驱动力的情况下是无法存在的。这与我一直以来对“秩序”和“混沌”的理解,有着深刻的关联。我希望书中能够深入探讨这些耗散结构是如何形成的,以及它们在不同尺度上的普适性。例如,在生命科学领域,细胞的形成和维持,或者说生态系统的演化,是否都可以用非平衡统计力学的原理来解释?这本书的叙述风格非常吸引人,作者善于用生动的语言将深奥的理论转化为易于理解的表述,让我能够沉浸其中,体验探索科学真理的乐趣。我尤其欣赏书中关于“涨落”的讨论,它揭示了在非平衡系统中,微小的扰动如何可能被放大,从而导致系统的宏观性质发生剧烈的变化。这与我在金融市场和天气预报中观察到的现象有着惊人的相似之处。这本书的价值在于,它不仅提供了理论知识,更重要的是,它提供了一种思考世界的方式,让我能够用更加动态和系统的视角去审视那些复杂的问题。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为,科学的魅力在于它能够解释我们身边那些看似寻常,实则奥妙无穷的现象。《非平衡统计力学》这本书,正是将这种魅力展现得淋漓尽致。它把目光投向了那些动态变化、不断与外界交换能量和物质的系统,而这恰恰是我们所处世界的常态。我之前对统计力学的一些基础概念有所了解,比如熵增原理,但总是觉得它描述的世界过于静态。这本书则完全颠覆了我的这种看法,它告诉我,在非平衡状态下,熵的行为会变得更加复杂和有趣。我非常好奇书中是如何将复杂的数学工具,例如Fokker-Planck方程或Langevin方程,与实际的物理系统联系起来的。我希望作者能够提供一些具体的例子,让我能够直观地感受到这些方程的威力,比如它们如何描述粒子在随机力作用下的运动,或者液体的湍流行为。这本书的叙述方式让我印象深刻,它不是枯燥的公式推导,而是将理论融入到对具体问题的分析中,使得读者在学习理论的同时,也能够感受到科学研究的严谨和创造性。我期待这本书能够帮助我理解,为什么很多自然系统,例如天气系统、河流的形成,甚至生物体的进化,都表现出一种“自我组织”的趋势。这种趋势似乎与传统的平衡态理论相悖,但却在非平衡统计力学中得到了有力的解释。这本书的价值在于,它打开了我的思维,让我能够以一种全新的视角去观察和理解我们周围的世界,发现了那些隐藏在动态变化背后的深刻规律。

评分☆☆☆☆☆

读完《非平衡统计力学》后,我感觉自己好像经历了一场思维的洗礼。这本书的视角非常独特,它不再将目光局限于那些静止或缓慢变化的平衡态,而是深入探讨了在动态过程中,物质和能量是如何相互作用、演化出新的结构的。我一直对那些“活”的系统,比如细胞的生长、神经网络的激活,或者说城市的发展,充满了好奇。这些过程显然不是简单的平衡状态,而是充满了持续的能量输入和物质交换。这本书恰恰抓住了这一点,用严谨的物理学框架去解释这些看似无序却又充满规律的现象。我尤其欣赏作者在介绍复杂概念时所使用的类比和图示,它们极大地帮助我理解了那些抽象的数学模型。比如,关于熵在非平衡系统中的行为,我之前总觉得它只能单调增加,但在书中我看到了另一种可能性,在某些特定的驱动力下,局部熵是可以减少的,从而催生出新的有序结构。这对我来说是一个颠覆性的认识。我希望这本书能帮助我理解,为什么在我们生活的世界里,很多现象似乎是“自发”地走向了复杂和有序,而不仅仅是趋向混乱。这本书不仅仅是理论的堆砌,它更像是一种思维方式的引导,让我能够从一个动态、演化的角度去审视自然界和人类社会中的各种现象。它拓宽了我的视野,让我意识到,我们所熟知的物理学定律,在非平衡的语境下,会展现出更加丰富和出人意料的一面。我感觉自己对世界的理解又深了一个层次,不再仅仅是被动地接受,而是开始主动地去探索和思考其中的内在逻辑。

评分☆☆☆☆☆

《非平衡统计力学》这本书,让我对世界的理解进入了一个全新的维度。我一直对那些活跃的、不断变化的系统,比如天气系统、或者说生物体的代谢过程,充满了好奇。这些系统显然不是孤立的、处于平衡状态的,而是时刻与外界进行着能量和物质的交换。这本书恰恰抓住了这一点,用严谨的物理学理论去解释这些动态过程。我尤其对书中关于“信息”在非平衡系统中的作用的论述感到着迷。它解释了系统是如何通过处理和传递信息,来维持自身的有序性,甚至实现某种程度的“自主性”。这让我联想到很多关于人工智能和生命起源的讨论,它们似乎都与信息在动态系统中的作用息息相关。作者的叙述风格非常独特,他善于用生动的比喻和形象的图示,将那些抽象的数学模型,例如布朗运动或马尔可夫链,变得易于理解。我希望书中能够提供一些关于如何将这些理论应用于实际问题,比如如何优化能源利用效率,或者如何预测复杂系统的演化趋势。这本书的价值在于,它不仅仅是理论的堆砌,更重要的是,它提供了一种思考世界的方式,让我能够用更加动态和系统的视角去审视那些复杂的问题,发现了那些隐藏在动态变化背后的深刻规律。

评分☆☆☆☆☆

从《非平衡统计力学》这本书中,我获得了一种前所未有的思维冲击。它将我从对静态平衡态的传统认知中解放出来,带我进入了一个充满活力和不断演化的物理世界。我一直对那些“自发”产生有序结构的现象,例如河流的蜿蜒曲折,或者生物体的复杂形态,充满了好奇。这些过程显然需要持续的能量输入和物质交换,而这本书正是从这个角度切入,为我提供了理论上的解释。我特别欣赏书中关于“涨落”的探讨。它揭示了在非平衡系统中,微小的随机扰动是如何可能被放大,从而导致宏观性质发生剧烈的变化,甚至催生出全新的结构。这让我联想到了很多现实生活中的例子,比如金融市场的崩溃或者流行病的爆发,它们似乎都与这种“涨落”效应有着密切的联系。作者的叙述方式非常引人入胜,他能够用生动的语言将复杂的物理概念,例如“耗散结构”或“非平衡相变”,变得易于理解。我希望书中能够提供一些关于如何通过实验来验证这些理论的方法,或者至少给出一些具体的实验案例,这样可以增强理论的说服力,也更能激发我的研究兴趣。这本书的价值不仅仅在于知识的传授,更在于它提供了一种全新的视角,让我能够以一种动态、演化的眼光去审视那些看似混乱的现象,从而发现它们背后隐藏的深刻规律。

评分☆☆☆☆☆

阅读《非平衡统计力学》的过程,对我来说是一次深刻的认知拓展。我之前对统计力学的一些理解,更多地停留在平衡态下系统如何达到最大熵以及其稳态行为。然而,这本书却将我带入了一个充满活力和不断演化的世界,揭示了远离平衡态时,物理系统会展现出怎样复杂而迷人的动力学特征。我一直对那些“自发”形成有序结构的现象,例如水蒸气凝结成水滴,或者生物体内部复杂的分子组装,充满了好奇。这些过程显然不是静态的,而是需要持续的能量输入和物质交换。这本书正是从这个角度切入,用严谨的物理学理论去解释这些现象。我尤其欣赏书中关于“非平衡自由能”的概念。它解释了系统在非平衡状态下,如何能够通过能量的耗散来驱动某些过程的发生,甚至创造出局部的有序结构。作者的叙述风格非常吸引人,他能够用生动的语言和贴切的例子,将那些深奥的数学公式和物理概念,例如“非平衡定态”或“涨落耗散定理”,变得易于理解。我希望书中能够提供一些关于如何通过控制非平衡条件,来实现特定功能,比如在材料科学或生物工程中的应用。这本书的价值在于,它不仅仅是知识的传授,更重要的是,它提供了一种看待和理解世界的新方式,让我能够以一种动态、演化的眼光去审视那些看似杂乱无章的现象,从而发现它们背后隐藏的深刻规律。

评分☆☆☆☆☆

拿到《非平衡统计力学》这本书,我最大的感受就是一种“焕然一新”的体验。我之前对统计力学的认识,更多地停留在对平衡态的理解上,比如熵的增加和系统的最终趋于稳定。然而,这本书却将我的目光引向了那些从未停止过运动和变化的系统,揭示了在远离平衡态的情况下,物理世界会呈现出怎样令人着迷的景象。我一直对那些“自组织”的现象,比如晶体的形成、或者说生命体的出现,感到非常好奇。这些现象似乎都违背了简单的熵增原理,而这本书则为我提供了理论上的解释。我非常关注书中关于“耗散”和“负熵”的概念,它们解释了为什么在不断地与外界交换能量和物质的过程中,系统能够形成和维持有序的结构,甚至在一定程度上“抵抗”熵的增加。作者的叙述方式非常吸引人,他善于将那些抽象的数学模型,通过具体的例子和深入浅出的讲解,变得生动形象。我尤其想知道,书中是如何将一些前沿的研究成果,例如关于统计物理学在机器学习中的应用,或者在复杂网络中的体现,整合到非平衡统计力学的框架中的。这本书的价值在于,它不仅仅是知识的传播,更重要的是,它提供了一种全新的视角,让我能够用一种动态、演化的眼光去审视我们所处的世界,从而发现那些隐藏在看似杂乱无章现象背后的深刻规律。

评分☆☆☆☆☆

对于长期关注科学前沿的读者来说,《非平衡统计力学》这本书无疑是一份厚礼。它将我从传统的、静态的物理学视野中拉了出来,带我进入了一个充满活力和演化的世界。我一直对那些“活”的系统,比如生物体内的信号传导,或者说整个宇宙的演化,充满了好奇。这些过程显然不是静态的平衡态,而是需要持续的能量输入和复杂的相互作用。这本书恰恰填补了我在这方面的知识空白。我特别喜欢书中关于“突变”和“分岔”现象的讨论,它揭示了在非平衡系统中,微小的扰动是如何可能导致系统从一种状态突然跃迁到另一种完全不同的状态的。这让我联想到了很多社会现象,比如经济危机或者技术革命,它们的发生似乎也遵循着类似的逻辑。作者在解释这些复杂概念时,运用了大量形象的比喻和生动的例子,这使得我这个非物理学背景的读者也能够领略到理论的精妙之处。我希望书中能够提供一些关于如何通过实验来验证这些非平衡理论的方法,或者至少给出一些可以参考的实验数据,这样可以增强理论的说服力,也更能激发我的研究兴趣。这本书不仅仅是知识的传递,更重要的是,它提供了一种看待和理解世界的新方式。它让我意识到,很多我们习以为常的现象,背后都隐藏着深刻的物理学原理,而这些原理在动态的、非平衡的语境下,会展现出更加令人惊叹的复杂性和美妙。

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经典。书尾部显然就是最好的总结:何时加入统计假设,这个是关键

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经典。书尾部显然就是最好的总结:何时加入统计假设,这个是关键

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经典。书尾部显然就是最好的总结:何时加入统计假设,这个是关键

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