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出版者:Springer

作者:R. A. Evarestov

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:1996-12

价格:USD 159.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783540614661

丛书系列:

图书标签:

• 群论
• 凝聚态物理
• 晶体学
• 对称性
• 点群
• 空间群
• X射线衍射
• 固体物理
• 材料科学
• 结构分析
• 数学物理
• 群论

晶体对称之美：一种超越视觉的深刻洞察 人类对秩序和规律的追求，贯穿了文明的始终。从古希腊哲学家对宇宙和谐的思索，到现代科学对物质世界基本法则的探索，秩序感始终是理解世界的重要基石。在物质科学领域，晶体作为一种高度有序的结构，以其独特的对称性，为我们揭示了物质内在的深刻规律。 本书并非简单罗列晶体结构图或描述其形状，而是致力于深入探讨“晶体对称”这一核心概念，揭示其在理解和预测晶体性质、化学反应、材料科学乃至生物学过程中的关键作用。我们将超越单纯的几何学范畴，去探寻对称性背后所蕴含的物理原理和哲学意义。 对称性的数学语言：群论的基石 理解晶体对称，离不开严谨的数学工具。本书将以易于理解的方式，介绍群论在描述晶体对称性中的强大力量。我们不会止步于介绍抽象的数学定义，而是通过丰富的实例，展示如何运用群论来精确地描述晶体的点群和空间群。读者将学习到如何通过对称元素（如旋转轴、反演中心、镜像平面）来识别和分类晶体，并理解不同对称群如何对应着不同的晶体家族。这不仅仅是记忆，而是掌握一种分析晶体结构的通用语言，为后续的深入理解打下坚实基础。 从原子排列到宏观性质：对称性的逻辑链条 晶体对称并非孤立的几何现象，它直接决定了晶体宏观层面的许多重要性质。本书将详细阐述对称性如何影响以下几个关键领域： 光学性质： 为什么某些晶体具有光学活性，而另一些则没有？为什么某些晶体在特定方向上会折射光线？我们将揭示这些现象背后隐藏的对称性原理，例如各向异性光学性质与晶体点群的关联，以及极化率张量的对称性如何决定光的传播行为。 电学性质： 压电效应、焦电效应等神奇的电学现象，都与晶体的特定对称性息息相关。本书将深入剖析这些现象的微观根源，解释为何只有具备特定对称性的晶体才可能展现出这些独特的电学响应。我们将看到，简单的原子排列方式，在对称性的约束下，能够催生出如此丰富的电学行为。 力学性质： 晶体的力学强度、弹性模量、以及在不同方向上的形变行为，都受到其对称性的深刻影响。我们将探讨为何某些晶体在受力时表现出各向同性，而另一些则呈现出明显的各向异性，并理解裂纹传播和断裂机制与晶体对称性的关系。 热学性质： 热导率、热膨胀系数等热学参数，同样与晶体的对称性紧密相连。本书将阐明，晶格振动的模式（声子谱）是如何受到对称性的约束，进而影响宏观热学性质的。 超越经典：对称性在现代科学中的延伸 本书的视野不止于传统晶体学。我们将进一步探讨对称性在更广阔领域的应用和启示： 材料设计与开发： 理解晶体对称性，是实现功能材料定向设计和性能优化的关键。无论是高性能陶瓷、先进半导体，还是新型催化剂，对称性原理都为材料科学家提供了重要的设计指导。我们将介绍如何通过调控晶体结构和对称性，来获得期望的材料性能。 化学反应的催化与选择性： 在许多化学反应中，晶体表面扮演着催化剂的角色。晶体的对称性直接影响着其表面的原子排列，从而决定了催化剂的活性和对特定反应产物的选择性。我们将深入探讨晶体表面对称性与催化机理之间的精妙联系。 生物矿化与生物材料： 生命体内的许多结构，如骨骼、贝壳等，都展现出高度有序的晶体结构。了解这些生物矿化过程中的对称性规律，有助于我们更好地理解生命体的进化策略，并为仿生材料的设计提供灵感。 晶体生长与相变： 晶体的生长过程和随温度、压力等条件变化的相变，都遵循着对称性守恒或对称性破缺的原则。本书将探讨这些动力学过程与对称性之间的相互作用，揭示晶体结构演化的规律。 致敬科学精神：严谨与创新的融合 本书秉持严谨求实的科学态度，力求将复杂的概念以清晰、逻辑性强的方式呈现。我们鼓励读者积极思考，将理论知识与实际观察相结合。通过对晶体对称性的深入探索，我们期望读者不仅能够掌握一门分析工具，更能领略到自然界中普遍存在的秩序之美，激发对科学的求知欲和创新精神。 本书适合对物质科学、材料科学、化学、物理以及对自然界秩序感兴趣的广大读者。无论您是初学者还是资深研究者，都能从中获得启发和深刻的认识。让我们一同踏上这场探索晶体对称之美的旅程，发现隐藏在平凡物质中的非凡智慧。

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这本书的排版和印刷质量堪称一流，这对于需要长期参考的学术书籍来说至关重要。墨水的清晰度和纸张的质感，都体现了出版方对读者的尊重。抛开硬件条件，单从内容组织上看，作者展现了一种近乎苛刻的严谨性。每一个定义、每一个定理，都经过了反复的推敲和锤炼，确保了表述的准确无误。与其他同类书籍相比，这本书最大的优势在于其对“群论”这一数学工具的引入和解释是极其克制的。它没有将读者直接扔进复杂的数学推导的海洋，而是循序渐进，用最直观的方式解释了为什么需要群论，以及群论能为晶体对称性分析带来哪些强大的工具。这种“慢工出细活”的写作风格，使得读者可以稳扎稳打地建立起坚实的数学基础，从而真正理解对称性背后的深刻含义，而不是仅仅记住一些结论。

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我是在一位资深教授的推荐下接触到这本著作的，当时我还在为理解某些复杂的晶体衍射图谱而感到困惑。这本书的出现，就像一束光照亮了我前方的迷雾。它不仅仅聚焦于“是什么”——即晶体有哪些对称操作，更深入探讨了“为什么”——为什么宇宙偏爱这些特定的对称性，以及这些对称性如何决定了物质的宏观行为。作者在解释一些高度抽象的概念时，大量运用了类比和思维实验，这使得原本晦涩难懂的部分变得富有启发性。例如，书中对于不可约表示（Irreducible Representations）的讨论，没有采用冗长复杂的代数证明，而是通过几何直觉和物理图像来引导读者领会其核心思想。这本书的深度和广度令人印象深刻，它成功地将晶体学中最核心的对称性原则，以一种既具有学术权威性又不失可读性的方式呈现给了世界。它无疑是该领域内一本里程碑式的著作，值得被反复研读和珍藏。

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说实话，当我翻开这本书的扉页时，内心其实是有些忐忑的，毕竟“晶体对称性”这个主题听起来就充满了高深的数学和几何意味。然而，这本书的作者却以一种近乎诗意的笔触，将原本冰冷的数学符号和抽象的晶体结构描绘得生动有趣。它不仅仅是一本教科书，更像是一部引导我们进入微观世界，探索物质基本秩序的导览手册。我最欣赏的是它对历史脉络的梳理，追溯了从早期对晶体形状的观察到现代群论在晶体学中的应用的全过程，这种历史的纵深感让对称性的理解不再是孤立的知识点，而是有血有肉的科学发展史。书中的某些章节，如关于爱舍尔（Escher）风格的图解如何与晶体对称性巧妙结合的部分，简直是天才之作，让人在学习知识的同时，还能感受到艺术与科学交融的美妙。这本书的阅读体验非常愉悦，是那种可以反复品读、每次都有新体会的佳作。

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对于我这种习惯于在实践中学习的工程师而言，理论书籍往往显得枯燥且脱离实际。但这本书却成功地打破了这一常规。它的叙述方式非常注重理论与实际应用之间的桥梁搭建，虽然它深入探讨了理论的方方面面，但始终没有忘记“晶体”这个具体的研究对象。书中对不同晶系下对称操作的详细分解，以及如何运用这些对称性来预测材料的宏观性质（比如电学、光学特性），讲解得极为透彻。我特别喜欢它在讨论群论工具时，没有仅仅停留在抽象的代数层面，而是立刻联系到晶体学中的实际操作，比如如何确定晶体的点群和空间群，以及如何利用这些信息来指导材料的合成和表征。这种务实又严谨的态度，让这本书的价值远超一般的学术专著，它更像是一本高效的“实战手册”，指导我如何在实际工作中应用对称性原理。

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这本书简直是晶体学爱好者的福音，特别是对于那些对晶体对称性有浓厚兴趣的读者来说，绝对是不容错过的一本经典之作。作者在行文之间展现出了深厚的学术功底，无论是理论的阐述还是实例的分析，都做到了深入浅出，让人在领略复杂概念的同时，也能感受到作者对这一学科的热爱。我尤其欣赏它在结构上的安排，从最基础的点群对称性讲起，逐步过渡到空间群的复杂结构，整个逻辑链条衔接得非常自然流畅。书中大量精美的插图和清晰的图解，极大地帮助了读者理解那些抽象的几何概念，使得即便是初次接触晶体结构理论的读者也能很快上手。对于我们这些长期从事材料研究的科研人员来说，这本书无疑是查阅特定对称性规则和空间群特性的“工具书”，它的严谨性和全面性为我们的日常工作提供了坚实的理论支持。我强烈推荐给所有希望系统学习或深入钻研晶体学对称性理论的同行们。

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