Experimental Stochastics in Physics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Moeschlin, O.

出品人:

页数:102

译者:

出版时间:

价格:$ 111.87

装帧:HRD

isbn号码:9783540283621

丛书系列:

图书标签:

Stochastic Physics
Random Processes
Statistical Mechanics
Non-equilibrium Systems
Fluctuations
Brownian Motion
Stochastic Differential Equations
Mathematical Physics
Probability Theory
Computational Physics

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具体描述

The electronic monograph Experimental Stochastics (stochastical simulation) in Physics deals with random experiments on the computer from the field of molecular dynamics. Based on stochastic dynamic models of molecular movement on the computer, macro quantities of interest, such as momentum distribution, temperature, pressure, and angular velocities of fluids, are estimated statistically. The standard techniques of stochastic simulation can be found in Experimental Stochastics (2nd ed., Springer 2003). This approach yields new and unexpected insights into physical behavior which cannot be established directly by laboratory physics. The method can also be applied to non-real contexts, where certain principles of real physics are dispensed with. Although supported theoretically, the working method allows the reader to gain experimental skills on a CD-ROM.

好的，这是一本关于凝聚态物理中的非平衡态动力学的图书简介，内容详实，力求专业、自然： --- 经典与前沿：凝聚态系统中的非平衡态动力学（Title Placeholder: Dynamics in Nonequilibrium Condensed Matter Systems）导言：超越平衡态的物理图景在物理学的宏伟叙事中，热力学平衡态长期占据着核心地位，它为我们理解宏观性质提供了简洁而强大的工具。然而，宇宙万物，从湍流的流体到生命活动的细胞，再到现代电子器件的工作原理，无不深刻地依赖于非平衡态过程。当系统远离热力学平衡时，其行为变得复杂、依赖于历史路径，并可能涌现出新的、奇异的集体现象。本书《经典与前沿：凝聚态系统中的非平衡态动力学》旨在系统性地梳理和深入探讨凝聚态物理中非平衡态动力学的理论框架、实验观测手段及其在复杂系统中的应用。我们聚焦于那些在时间演化过程中展现出耗散、弛豫、自组织和相变特征的物理过程，力图将统计物理的深刻洞察与现代材料科学的前沿挑战相结合。第一部分：理论基石与经典框架本部分首先为读者奠定理解非平衡态动力学的理论基础，重点关注如何从微观动力学出发构建描述宏观输运和弛豫的有效理论。第一章：从微观到介观：动力学理论的桥梁本章回顾了玻尔兹曼输运方程（BTE）在描述稀薄气体和简并电子系统中的成功与局限。随后，我们深入探讨了朗之万动力学和福克-普朗克方程（FPE），这些工具在处理噪声和随机涨落对系统演化的影响时至关重要。特别地，我们将考察如何在存在外部驱动力或梯度时，系统如何偏离平衡态，并引入线性响应理论（Kubo公式）作为连接平衡态关联函数与非平衡态输运系数的桥梁。第二章：耗散与重整化：非平衡态下的弛豫过程非平衡态过程的关键特征在于其时间依赖性。本章详细剖析了系统的弛豫行为。我们将考察自旋弛豫在磁性材料中的表现，如何通过布洛赫方程或更通用的磁化率描述其时间演化。对于结构松弛，如玻璃态转变前后的慢动力学，我们引入有效介观区域（EMR）的概念，探讨时间-温度叠加原理（TTSP）的物理根源，以及如何利用动态密度泛函理论（DDFT）来描述复杂几何约束下的分子运动。第三章：非平衡态相变与临界动力学相变不仅仅是关于序参量在平衡态下的突变。本章关注非平衡态相变（如激光诱导相变或驱动下的相分离）。我们研究了普法夫时间演化（Pfaffian Evolution）在描述具有拓扑结构演化的系统中的应用。此外，系统在临界点附近的动态标度律——例如动态标度因子z——如何揭示驱动力与涨落之间的复杂关系，也将被系统地讨论。第二部分：前沿课题与现代挑战本部分将视角转向当前凝聚态物理研究中最具活力和挑战性的领域，特别是那些涉及强耦合、量子效应或高度复杂几何结构的问题。第四章：强关联系统中的非平衡动力学在强关联电子系统中，例如莫特绝缘体或高Tc超导体的准粒子行为，平衡态描述往往失效。本章探讨了非平衡态的动力学平均场理论（EDMFT），它允许我们在有限时间尺度和外加电场下求解强关联模型的演化。我们将重点分析光激发下的瞬态超导电性，如何通过超快泵浦-探测技术观测到电子-声子、电子-电子散射的竞争性弛豫通道。第五章：拓扑材料与时间晶体拓扑性质在非平衡背景下展现出新的内涵。本章讨论了拓扑绝缘体在周期性驱动（Floquet工程）下的动力学响应。特别关注Floquet系统中涌现的有效哈密顿量，以及如何利用这种控制来实现时间晶体（Time Crystals）的非平衡稳态。我们将区分稳态非平衡态和预期的稳态（Steady States vs. Thermalized States），强调维持时间晶体所需的耗散机制。第六章：随机过程与复杂介质中的输运本章聚焦于系统的空间异质性如何主导非平衡输运。在多孔介质或无序半导体中，传输路径的高度随机性导致了扩散的非标准行为。我们将深入研究分数布朗运动和广义朗之万方程在描述这些系统中的异常扩散（如超扩散或次扩散）中的应用。此外，本章还将介绍如何使用蒙特卡洛方法（如事件驱动模拟）来模拟耗散驱动下的颗粒系统，例如沙堆的雪崩行为，并探究其自组织临界性（SOC）的动力学起源。第三部分：实验观测与计算模拟理论的验证离不开先进的实验技术和高精度的数值模拟。第七章：超快光谱学：时间分辨的电子行为本章详细阐述了飞秒和阿秒光谱学如何作为我们观察物质瞬态的“高速摄影机”。重点介绍瞬态吸收光谱（TA）和时间分辨光电子能谱（TRPES）在揭示载流子弛豫、激子动力学和电子-声子耦合时间尺度上的能力。我们还将讨论如何从这些时间响应数据中反演系统的非平衡哈密顿量。第八章：耗散系统的数值模拟方法理解复杂的非平衡系统往往需要依赖强大的计算工具。本章综述了用于研究动力学的关键模拟技术：分子动力学（MD）的扩展，例如在外部电场下的热力学积分方法（Thermostating Methods）；量子玻尔兹曼输运模拟的数值稳定性问题；以及在处理大尺度和长时尺度问题时，介观尺度的有效模型（如随机网络模型）的构建和求解策略。结论：未来的方向本书的最终目标是激励读者超越对平衡态的依赖，以动态的视角重新审视凝聚态物理学的核心问题。未来的研究将不可避免地更多地涉及跨尺度的耦合，例如将宏观电磁场与微观量子涨落的统一描述。我们相信，对非平衡态动力学的深刻理解，将是开发下一代自适应材料、高效能源转换设备和精确量子控制系统的关键所在。 --- 目标读者：本书适合具有统计物理学、固体物理学基础的高年级本科生、研究生以及从事材料科学、凝聚态物理、和复杂系统研究的科研人员。