Elements of Statistical Mechanics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Cambridge University Press

作者:Ivo Sachs

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:2010-04-15

价格:$ 44.06

装帧:Paperback

isbn号码:9780521143646

丛书系列:

图书标签:

物理
Statistical Mechanics
Thermodynamics
Physics
Condensed Matter Physics
Statistical Physics
Equilibrium Statistical Mechanics
Non-Equilibrium Statistical Mechanics
Phase Transitions
Critical Phenomena
Mathematical Physics

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到小哈图书下载中心

qciss.net

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

具体描述

This textbook provides a concise introduction to the key concepts and tools of statistical mechanics. It also covers advanced topics such as non-relativistic quantum field theory and numerical methods. After introducing classical analytical techniques, such as cluster expansion and Landau theory, the authors present important numerical methods with applications to magnetic systems, Lennard-Jones fluids and biophysics. Quantum statistical mechanics is discussed in detail and applied to Bose-Einstein condensation and topics in astrophysics and cosmology. In order to describe emergent phenomena in interacting quantum systems, canonical non-relativistic quantum field theory is introduced and then reformulated in terms of Feynman integrals. Combining the authors' many years' experience of teaching courses in this area, this textbook is ideal for advanced undergraduate and graduate students in physics, chemistry and mathematics.

统计力学导论本书旨在为读者提供统计力学领域的坚实基础，揭示宏观热力学现象背后深刻的微观动力学规律。统计力学作为连接微观粒子行为与宏观热学性质的桥梁，其重要性不言而喻，它不仅是物理学核心分支之一，更深刻地影响着化学、生物学、材料科学乃至信息科学等众多学科的发展。本书将以严谨的逻辑和清晰的阐述，引导读者穿越纷繁复杂的微观世界，洞悉宏观世界的秩序与规律。核心概念与基础: 统计力学的精髓在于“统计”二字。本书将从信息论和概率论的基本概念出发，奠定理解统计力学所需的数学工具。我们将深入探讨概率分布在描述大量粒子系统中的作用，特别是玻尔兹曼分布，它是理解系统能量分布的关键。通过分析粒子的微观状态与宏观可观测量之间的关系，读者将理解为何看似杂乱无章的微观运动能够产生具有确定性的宏观热力学性质，如温度、压力、熵等。系综理论的构建: 为了系统地处理大量粒子的复杂性，统计力学引入了系综 (ensemble) 的概念。本书将详细介绍几种重要的系综，包括：微正则系综 (Microcanonical Ensemble): 描述孤立系统，即总能量、粒子数和体积恒定的情况。我们将探讨如何从微正则系综计算系统的宏观性质，并理解熵与微观状态数之间的深刻联系，即著名的玻尔兹曼熵公式 $S = k_B ln Omega$。正则系综 (Canonical Ensemble): 描述与恒温热库接触的系统，即温度、粒子数和体积恒定的情况。我们将引入配分函数 (partition function) 的概念，它是连接微观状态与宏观热力学量的核心函数。通过计算配分函数，可以方便地导出系统的内能、熵、自由能等各种热力学量。巨正则系综 (Grand Canonical Ensemble): 描述与恒温恒化学势热库接触的系统，即温度、化学势和体积恒定的情况。这在处理多相平衡、化学反应等问题时尤为重要。我们将讨论巨正则系综如何描述粒子数不确定的系统，并引入相应的配分函数。自由能与热力学量的导出: 自由能是统计力学中极为重要的概念，它代表了系统中能够对外做功的部分。本书将详细阐述亥姆霍兹自由能 (Helmholtz free energy) 和吉布斯自由能 (Gibbs free energy) 的物理意义，并展示如何利用这些自由能函数从配分函数出发，系统地推导出各种热力学量，如内能、热容、压缩性、磁化强度等。读者将能够理解，微观状态的统计行为如何直接决定宏观系统的热力学性质。理想气体的统计力学: 为了具体阐述统计力学原理的应用，本书将以理想气体为例进行深入分析。我们将分别从经典统计和量子统计的角度，推导理想气体的麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布，理解气体分子的运动规律。在此基础上，我们将推导出理想气体的状态方程，并计算其热容等热力学量。这将帮助读者将抽象的统计力学概念与具体的物理现象联系起来。量子统计力学: 当系统的温度足够低，或者粒子密度足够高时，经典统计力学的假设不再成立，需要引入量子统计力学。本书将介绍费米-狄拉克统计 (Fermi-Dirac statistics) 和玻色-爱因斯坦统计 (Bose-Einstein statistics)，它们分别适用于费米子和玻色子。我们将探讨泡利不相容原理如何影响费米子系统的性质，并分析零点能的存在。本书还将深入讨论简并态的概念，以及它们在费米气体（如金属中的电子）和玻色气体（如超流氦）中的重要体现。相变与临界现象: 相变是自然界中普遍存在的现象，如水的结冰、沸腾等。本书将从统计力学的角度出发，探讨相变的微观根源。我们将引入序参量 (order parameter) 的概念，用于描述相变过程中系统有序度的变化。通过分析临界指数 (critical exponents)，我们将揭示不同相变现象的普适性规律。此外，本书还将触及平均场理论 (mean-field theory) 等近似方法，用于描述相变附近的临界行为。固体的统计力学: 固体晶格的振动是理解固体热力学性质的关键。本书将介绍晶格振动的声子 (phonon) 概念，并基于德拜模型 (Debye model) 和林德曼模型 (Lindemann model)，推导固体的比热随温度的变化规律，解释低温下比热的立方律以及高温下的经典结果。磁性系统的统计力学: 磁性材料的宏观磁化强度源于大量电子自旋的集体行为。本书将从统计力学的视角，分析顺磁性 (paramagnetism) 和铁磁性 (ferromagnetism) 的微观机制。我们将介绍伊辛模型 (Ising model)，它是一个简化但功能强大的模型，能够描述铁磁性相变。通过分析伊辛模型，读者将理解铁磁性转变的临界温度以及磁畴的形成。应用与展望: 统计力学的思想和方法早已渗透到科学研究的各个角落。本书的最后部分将简要回顾统计力学在蒙特卡罗模拟 (Monte Carlo simulation)、复杂系统 (complex systems)、生物物理 (biophysics) 等领域的广泛应用，并展望统计力学未来可能的发展方向。总而言之，本书旨在提供一个全面而深入的统计力学学习体验，让读者不仅能够掌握其核心理论框架和数学工具，更能体会到其在理解宏观世界普遍规律中的强大力量。通过循序渐进的讲解和丰富的物理图像，本书将成为您探索统计力学奥秘的理想向导。