非平衡统计力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:World Scientific Publishing Co Pte Ltd

作者:Chen, Tian-Quan

出品人:

页数:420

译者:

出版时间:2003-12

价格:638.00元

装帧:

isbn号码:9789812383785

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 统计力学
• 统计力学7
• 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

《动力学系统中的相变与临界现象》 本书深入探讨了复杂动力学系统在特定参数条件下从一种稳态转变为另一种稳态的物理过程，即相变与临界现象。我们将理论框架与前沿实验观察相结合，旨在为读者提供一个全面且深刻的理解视角。 第一部分：基础理论与模型 本部分首先回顾了经典统计力学的基本假设与局限性，为引入非平衡和非线性动力学做铺垫。我们详细阐述了相变理论的基石——平均场理论（Mean-Field Theory），并重点分析了其在描述长程相互作用系统中的优势与不足。随后，我们将重心转向了更具现实意义的动力学模型。 1.1 Ginzburg-Landau 理论的动力学推广： 我们探讨了如何将描述平衡态序参量的Ginzburg-Landau泛函扩展到时间演化问题中。重点分析了 $phi^4$ 模型的弛豫动力学，包括 GroSS 动力学（Grosset-Stuart）方程，并讨论了相变过程中涨落的平均场近似如何失效。 1.2 普适性与重整化群（RG）方法： 我们对重整化群理论进行了系统的梳理，特别关注其在临界点附近行为的精确描述能力。不同于平衡态的固定点分析，本书侧重于动力学重整化群，例如 Wilson-Fisher 重整化群在临界动力学指数确定中的应用，以及它们如何揭示不同微观机制下的普适性。 1.3 随机过程与噪声效应： 动力学系统通常受到环境噪声的干扰。本章详细介绍了朗之万方程（Langevin Equation）在描述亚稳态涨落和逃逸速率中的应用。我们探讨了势垒穿越问题（如 Kramers 理论），并分析了在高维或非保守系统中的噪声驱动相变。 第二部分：复杂系统中的相变机制 本部分将理论工具应用于更具挑战性的物理情景，关注系统如何通过非线性反馈和时空结构来组织自身。 2.1 自组织临界性（Self-Organized Criticality, SOC）： SOC 描述了一类无需外部调谐参数就能自然演化到临界状态的现象。我们通过 Bak-Tang-Wiesenfeld (BTW) 沙堆模型，详尽分析了SOC的机制——坡度饱和与耗散。随后，我们将SOC的概念推广到其他领域，如磁滞回线中的 Barkhausen 噪声和地震模型。我们讨论了如何通过慢快耦合（Slow-Fast Coupling）机制来理解 SOC 的稳健性。 2.2 空间依赖性与模式形成： 引入空间维度后，系统可能会出现空间结构的自发形成，即模式形成。本章聚焦于反应-扩散系统（Reaction-Diffusion Systems）。我们分析了 Turing 不稳定性，解释了斑图（Patterns）是如何在均匀状态下涌现的，并探讨了这些模式在化学振荡、生物形态发生中的作用。 2.3 时空混沌与时空相变： 当系统表现出对初值的极端敏感性时，动力学进入混沌状态。我们研究了混沌动力学中的“相变”——例如从周期性运动到混沌的转捩（如 Feigenbaum 分岔序列）。此外，我们还探讨了时空晶体和非平衡玻色-爱因斯坦凝聚体中出现的超晶格结构，这些是打破时间和平移对称性的新颖相。 第三部分：跨尺度模拟与实验验证 理解复杂的动力学需要强大的计算工具和精确的实验手段。 3.1 数值模拟方法： 本章详细介绍了用于模拟非平衡过程的关键数值技术。这包括 Monte Carlo 动力学（如 Metropolis 算法的变体用于模拟弛豫）、分子动力学（MD）模拟中处理长时程积分的有效方法（如 Verlet 算法的改进），以及网格方法（Lattice Boltzmann Method）在流体动力学中的应用。重点讨论了如何通过这些方法来准确计算时间关联函数和扩散系数。 3.2 局域相变与驱动系统： 现实中的许多系统处于非平衡稳态，由外部能量流持续驱动。我们分析了例如激光中的相变（如光子统计学的转变），以及电子在强场下的非平衡输运。这些系统中的“相变”往往不再是热力学意义上的相变，而是依赖于驱动强度和耗散率的非线性响应。 3.3 实验观测技术： 本部分介绍了用于捕捉快速或微观动力学转变的关键实验技术，如高时间分辨率的飞秒光谱学，用于追踪电子激发态的演化；以及同步辐射光源用于探测结构变化中的散射动力学。我们强调了如何从实验数据中提取临界指数和弛豫时间，从而与理论模型进行比对。 本书力求在理论的严谨性与物理图像的直观性之间取得平衡，适合物理学、化学、材料科学及相关工程领域的深入研究者和高年级研究生阅读。通过对这些前沿主题的系统梳理，读者将能够掌握分析复杂系统时空行为的核心工具。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受是其对时间之箭的物理刻画的深刻性。在传统物理学中，时间往往是作为参数出现的，但在非平衡系统中，时间成为了描述系统演化的核心变量。作者通过精妙的理论构建，清晰地展示了系统如何通过与环境的持续交互，建立起方向性的时间演化路径。我特别留意了其中关于耗散驱动下的自组织现象的讨论，那部分内容让我对生命、化学反应网络等复杂生命现象的物理起源有了全新的认识，感觉到自己正在触摸到自然界最底层、最动态的运行法则。这本书的文字密度非常高，几乎没有冗余的叙述，每一个段落都承载了关键的信息和论证。它需要读者带着批判性的眼光去深入挖掘，才能真正体会到其思想的深邃和结构的美感。这是一部真正能改变你思考物理学方式的重量级著作。

评分☆☆☆☆☆

作为一名研究相变过程的学者，我发现这本书为处理相变中出现的非可逆性和瞬态行为提供了无与伦比的理论武器。它对涨落的系统性处理，尤其是关于小尺寸效应和有限时间尺度下系统行为的分析，是传统热力学框架难以触及的领域。书中对布朗运动的深入探讨，并将其推广到更一般的动力学过程中，极大地启发了我对随机过程在介观尺度下行为的理解。作者的叙述风格偏向于高度的概括性和抽象性，这在一定程度上要求读者具备较高的信息提炼能力，也意味着它可能不会提供大量现成的“食谱式”应用方法。它的强大之处在于其基础理论的完备性，一旦掌握了其核心思想，读者便可以自主地将这些工具应用到各种前沿、尚未被完全解决的问题上。这本书的价值在于其“授人以渔”的深远意义，而非简单的“授人以鱼”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验是“痛并快乐着”。它的深度和广度都超出了我的预期，特别是对于那些习惯于教科书式清晰梳理的读者而言，初次接触可能会感到有些挑战。我特别欣赏作者在描述某些核心概念时所展现出的那种对细节的执着——每一个符号的引入、每一步积分的变换，背后似乎都蕴含着深厚的物理直觉。书中对远离平衡态下系统演化路径的讨论，极大地拓宽了我对“稳态”概念的理解，打破了那种认为系统最终必然归于某种静止状态的固有思维。读完后，感觉思维的“弹性”被极大地拉伸了，能够以一种更加动态、更具时间依赖性的视角去看待自然界中层出不穷的复杂现象，从湍流到生物系统的功能实现，都能找到理论的影子。唯一的“遗憾”可能是，它对初学者可能不够友好，需要读者具备相当的数学和基础物理功底才能顺畅地跟上作者的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排堪称精妙，它没有将复杂的概念堆砌在开篇，而是通过一系列精心设计的案例和模型，逐步引导读者进入非平衡态物理学的核心领域。我特别喜欢其中关于信息论在物理系统中的应用那几章，它以一种非常优雅的方式，将信息熵与热力学第二定律在动态系统中的延伸联系起来，揭示了能量耗散与信息处理之间的内在关联。这种跨学科的融合，使得原本略显枯燥的理论推导充满了生命力和现实意义。阅读过程中，我常常停下来思考作者所提出的类比和论证，它们往往能瞬间点亮困扰已久的概念盲点。这本书绝不是那种读完一章就能放下书本的休闲读物，它更像是一场智力上的马拉松，需要持之以恒的专注和反思。它成功地在严谨的数学框架和对自然界深刻的哲学思考之间找到了一个绝佳的平衡点。

评分☆☆☆☆☆

这本物理学的经典著作，从一个全新的视角审视了宏观现象背后的微观根源，尤其是在系统偏离热平衡状态时所展现出的复杂性和自组织行为。作者的叙述逻辑严谨，层层递进，将复杂的数学工具与深刻的物理洞察力完美结合。初读时，可能会觉得某些章节的推导过程颇为艰深，需要反复琢磨才能真正领会其精髓。然而，一旦跨过初期的认知障碍，便会发现书中所构建的理论框架具有极强的解释力和预见性。它不仅仅是对现有知识的梳理和总结，更是在拓展我们对“开放系统”和“耗散结构”理解的边界。书中对涨落、时间反演对称性破缺等关键概念的阐述，尤其令人印象深刻，为研究非线性动力学和复杂系统提供了一套坚实的方法论基础。对于有志于深入研究统计物理前沿课题的科研人员和高年级学生来说，这本书无疑是案头必备的参考宝典，其价值在于提供了超越传统平衡态理论的广阔视野。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆