An Elementary Course on the Continuum Theory for Nematic Liquid Crystals pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Barbero, G.; Evangelista, L. R.; Barbero

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2000-11

价格:$ 92.66

装帧:

isbn号码:9789810232245

丛书系列:

图书标签:

• 液晶
• 连续介质理论
• 向列相液晶
• 材料科学
• 物理学
• 数学物理
• 弹性力学
• 相变
• 液晶显示
• 流体力学

好的，这是一份基于您的要求，针对一本假设名称为《An Elementary Course on the Continuum Theory for Nematic Liquid Crystals》的书籍的详细图书简介。这份简介着重于不包含该特定主题的内容，而是描述其他可能涵盖的物理学、数学或工程学领域。 --- 图书名称：[此处填写另一本虚构的书名，例如：Advanced Topics in Non-Equilibrium Statistical Mechanics and Complex Fluids] 内容简介 本书旨在为具备坚实物理学和应用数学基础的研究人员、高级本科生及研究生提供一个深入探索非平衡态统计力学与复杂流体动力学前沿交叉领域的系统性教程。区别于侧重于晶体学或特定介质分子取向的经典理论框架，本书将焦点完全置于描述系统在远离热力学平衡状态下的微观动力学、宏观输运现象以及系统演化路径的理论模型构建之上。 第一部分：非平衡态统计力学的基石 本部分首先对传统平衡态统计力学进行了回顾，并迅速过渡到非平衡态的描述框架。我们首先深入剖析了玻尔兹曼输运方程（Boltzmann Transport Equation）的推导及其在稀薄气体动力学中的应用，详细阐述了查普曼-恩斯科格（Chapman-Enskog）展开法在求解微扰下的速度分布函数和输运系数（如黏滞系数和热导率）中的精确应用。 随后，我们将重点转向对朗之万方程（Langevin Equation）和福克-普朗克方程（Fokker-Planck Equation）的系统性讨论。我们将通过处理布朗运动、粒子在随机势场中的迁移等经典问题，建立起从微观随机力到宏观概率密度演化的桥梁。本书特别关注于如何将这些随机过程方法应用于描述具有内部自由度或长程相互作用的粒子系统的动力学。 一个重要的章节专门探讨了线性响应理论（Linear Response Theory），特别是久保公式（Kubo Formulas）的应用。我们详尽地展示了如何利用平衡态下的关联函数来计算外部扰动引起的宏观响应，涵盖了电导率、介电常数等重要物理量。此部分对系统的线性可逆性、时间反演对称性的破坏以及在微扰下的能量耗散机制进行了深入的探究。 第二部分：复杂流体动力学与界面现象 本部分将统计力学的概念与连续介质力学相结合，聚焦于复杂流体，即那些其流变学行为不能仅由牛顿流体模型描述的流体系统。我们将完全避开涉及各向异性介质（如液晶的分子定向张量描述）的讨论，转而关注基于非牛顿本构关系和微结构演化的流体力学。 核心内容包括剪切增稠（Shear Thickening）和剪切稀疏（Shear Thinning）现象的微观起源分析。我们将引入黏弹性流体模型，详细分析了Maxwell模型、Kelvin-Voigt模型以及更先进的Oldroyd-B模型，重点探讨了这些模型如何描述聚合物溶液和胶体悬浮液中的应力松弛和延迟响应。 界面和表面现象是本部分的关键。我们详细分析了Marangoni效应，即由表面张力梯度驱动的流体运动。通过引入拉普拉斯-庞加莱方程的非均匀解法，我们探讨了在外部热场或浓度场作用下，液-液或气-液界面的动态失稳与形态演化。此外，本书对泡沫和乳液的动力学进行了深入研究，侧重于界面膜的弹性和粘性对宏观流变性的贡献，并使用Teubner-Strey方程来描述这些复杂分散体系的稳定性和破碎机制。 第三部分：自组织与模式形成 在本书的最后部分，我们转向描述在远离平衡状态下系统如何通过非线性相互作用自发产生有序结构的领域。本部分将重点讨论反应-扩散系统（Reaction-Diffusion Systems），特别是Turing模式形成。我们将使用FitzHugh-Nagai模型和Gierer-Meinhardt模型作为范例，详细推导和分析了激活-抑制机制如何导致空间波和斑块状结构的产生，这些结构广泛存在于生物化学和化学振荡体系中。 此外，本书还涵盖了非平衡相变的概念。区别于经典的热力学相变，我们探讨了动力学相变，例如在持续通量驱动下的系统如何从均匀态转变到有序的、耗散的结构。例如，通过分析库厄特-申伯格（Couverte-Shenberg）流动中流体单元的涡旋形成与级联，我们展示了能量耗散如何成为结构形成驱动力的物理机制。 总结 本书旨在提供一个强大且一致的理论框架，用以分析和预测那些处于非平衡态的复杂系统的动力学行为、输运性质以及自发产生的空间或时间结构。它完全专注于从统计物理到非牛顿流变学的广阔领域，为读者提供理解和量化这些远离平衡系统的强大工具集。

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我必须承认，这本书的“Elementary”前缀可能具有一定的误导性，至少对于那些对数学物理不甚熟悉的读者来说是如此。它不是那种面向零基础入门的科普读物，更像是为物理或材料科学的研究生准备的深度参考书。它的排版和图示风格非常传统，几乎看不到现在流行的那种鲜艳的彩色图表来辅助理解。所有的概念都依赖于严谨的数学推导和清晰的符号定义。例如，在讲解弹性系数（Elastic Coefficients）时，它会详细区分$K_1, K_2, K_3$的物理意义，并通过严格的变分法展示它们是如何从自由能密度中导出的。这种对细节的执着，使得这本书成为了一个极好的查阅工具，每当你对某个特定方程的精确形式感到疑惑时，翻开它，总能找到最原始、最准确的定义。对于那些习惯于通过大量直观插图学习的读者来说，可能需要更多的自我努力去想象那些三维的配向场是如何分布的，但一旦你跨过了这个门槛，你会发现其内容的密度和深度是无与伦比的。

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从一个应用物理学者的角度来看，这本书最宝贵的价值在于它构建的理论框架的完备性。它没有止步于静态的配向描述，而是有力地推进到了动态学和流变学。尤其是在探讨液晶粘滞系数和应力张量之间的关系时，作者展现了极强的物理洞察力。他清晰地阐述了扭曲粘滞性与弯曲粘滞性的差异是如何体现在总的耗散函数中的。这对于设计需要快速响应的显示器或光学器件至关重要，因为你需要精确控制能量的耗散率。书中关于“延迟对（Defect Pair）”的稳定性分析部分，也十分精彩，它不仅仅是描述了缺陷的存在，而是深入探讨了在非平衡态下，这些拓扑结构如何演化和迁移。这些内容往往在更侧重应用的教材中被一笔带过，但本书将其视为核心部分来详尽论述，这表明作者的视野是立足于基础研究的深处的。

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我尤其欣赏这本书中关于如何处理非线性效应的章节。连续介质理论的魅力就在于它能够描述介质的宏观响应，但液晶的非线性特性——例如，当电场强度足够大时，配向场的局部响应不再是线性的——处理起来非常棘手。这本书没有回避这些复杂性，而是提供了一套结构化的方法来线性化处理（在小扰动下）和数值模拟（在大扰动下）的衔接点。它巧妙地将傅里叶分析工具引入到配向场的扰动分析中，这对于理解周期性结构（如蓝相或特定的螺旋结构）的稳定性至关重要。总的来说，这本书的行文风格非常克制和严谨，很少有夸张的措辞，每一个论断都建立在坚实的数学基础之上。它更像是一部经典的参考手册，而不是一本容易读完的畅销书，但其提供的知识深度，足以支撑后续多年的研究工作，是深入研究液晶物理的必备工具箱。

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这本书的叙事节奏掌握得相当精妙，尽管主题是高度理论化的连续介质理论，作者却能巧妙地穿插一些历史性的背景介绍，让冰冷的公式有了“人情味”。我特别喜欢作者在讨论各个经典模型（比如Oseen-Frank模型）的局限性时所采取的批判性视角。很多教材只是简单罗列公式，但这本书更像是与一位经验丰富的导师对话，他会告诉你：“这个模型在特定条件下非常管用，但当涉及到更复杂的形变，比如扭曲（Twist）和弯曲（Bend）的耦合效应时，我们必须引入什么新的修正项。”这种教学方式极大地激发了我的探索欲。对我而言，最令我惊喜的是关于边界条件处理的那一章。在实际应用中，边界层的行为往往是决定器件性能的关键，而本书对锚定能（Anchoring Energy）和电场耦合的讨论，处理得非常到位，几乎是手把手地教你如何将宏观的电磁学与微观的界面相互作用联系起来。阅读完后，我对液晶在外部场作用下的动态响应有了全新的、更深层次的认识。

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这本书的封面设计简洁而专业，那种带着点老派科学书籍的味道，让人忍不住想翻开。我一开始是冲着“Nematic Liquid Crystals”这个关键词来的，因为我对液晶显示技术背后的基础物理一直抱有浓厚的兴趣。然而，在深入阅读了前几章之后，我发现它远不止于讲解应用层面的东西。作者似乎非常注重从最基本的拓扑结构和连续介质力学的角度来构建整个理论框架。举例来说，对张量分析和微积分的铺陈非常扎实，这对于想真正理解配向场（director field）复杂行为的读者来说，是必要的基石，但同时也意味着，如果你是那种只想看应用案例的读者，可能会觉得开头的理论推导略显冗长。我特别欣赏它在引入一些核心方程，比如欧拉-拉格朗日方程的推导时所采用的细致步骤，这使得理解能量最小化原理变得异常清晰。它不是那种直接抛出结果让你死记硬背的教科书，而是引导你一步步建立起对“连续统”这一概念的物理直觉。如果你想从头武装自己的理论武器库，这本无疑是很好的起点，但需要有足够的耐心来应对那些抽象的数学结构。

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