物理学经典教材：统计力学（第2版） [Statistical Mechanics Made Simple 2nd Edition] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 马提斯（Mattis D.C.） 著

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• 统计力学
• 物理学
• 热力学
• 凝聚态物理
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• 第二版
• 高等教育
• 物理学教材
• 理论物理
• Statistical Mechanics

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510042805

版次：2

商品编码：11004216

包装：平装

外文名称：Statistical Mechanics Made Simple 2nd Edition

开本：24开

出版时间：2012-03-01

用纸：胶版纸

页数：335

正文语种：英文

内容简介

For this new edition， each chapter was revised and improved， typos corrected and figures added， some in response to many helpful comments on the first edition. We especially thank Professor Milton W. Cole for his correction of a factor 2 in the specific heat of a 1D hard-core Bose gas. Additionally， solutions to some representative problems have been included in an Appendix.
But， more t.han mere revision and expansion of the material， it is the wit and knowledge of a new co-author that has greatly improved the present text. Thanks to this couaboration the topics of renormalization group and Monte-Carlo numerical techniques could be treated on a par with more conventional elements of statistical thermodynamics. The addition of these important subjects and the expansion of topics that previously had been just many-body theory and phase transitions. We present this new edition in the hope it will better serve the contemporary student while offering to the instructor a wider， more useful choice of lecture materials.

内页插图

目录

Preface to Second Edition
Preface to First Edition
Introduction: Theories of Thermodynamics, Kinetic Theory and
Statistical Mechanics
Chapter 1 Elementary Concepts in Statistics and Probability
1.0.Random Variables and Their Distributions
1.1.The Binomial Distribution
1.2.Length of a Winning Streak
1.3.Brownian Motion and the Random Walk
1.4.Poisson versus Normal （Gaussian） Distributions
1.5.Central Limit Theorem （CLT）
1.6.Multinomial Distributions, Statistical Thermodynamics
1.7.The Barometer Equation
1.8.Other Distributions

Chapter 2 The Ising Model and the Lattice Gas
2.0.Physical Applications of the Binary Model
2.1.Some Background and Motivation
2.2.First-Principles Statistical Theory of Paramagnetism
2.3.More on Entropy and Energy
2.4.Some Other Relevant Thermodynamic Functions
2.5.Mean-Field Theory, Stable and Metastable Solutions
2.6.The Lattice Gas
2.7.The Nearest-Neighbor Chain: Thermodynamics in 1D
2.8.The Disordered Ising Chain
2.9.Other Magnetic Systems in One Dimension

Chapter 3 Elements of Thermodynamics
3.1.The Scope of Thermodynamics
3.2.Equations of State and Some Definitions
3.3.Maxwell Relations
3.4.Three Important Laws of Thermodynamics
3.5.The Second Derivatives of the Free Energy
3.6.Phase Diagrams for the van der Waals Gas
3.7.Clausius-Clapeyron Equation
3.8.Phase Transitions
3.9.The Carnot Cycle
3.10. Superconductivity

Chapter 4 Statistical Mechanics
4.0.An Axiomatic Approach and the Ergodic Hypothesis
4.1.The Formalism - and a False Start
4.2.Gibbs' Paradox and Its Remedy
4.3.The Gibbs Factor
4.4.The Grand Ensemble
4.5.Non-Ideal Gas and the 2-Body Correlation Function
4.6.The Virial Equation of State
4.7.Weakly Non-Ideal Gas
4.8. .Two-body Correlations
4.9.Configurational Partition Function in 1D
4.10. One Dimension versus Two
4.11. Two Dimensions versus Three: The Debye-Waller Factors
4.12. Specific Heat of Quasi-Ideal Dilute Atomic and Diatomic Gases
4.13. Nanophysics and Inhomogeneity

Chapter 5 The World of Bosons
5.0. Quantum "Statistics"
5.1.Two Types of Bosons and Their Operators
5.2.Number Representation and the Many-Body Problem
5.3.The Adiabatic Process and Conservation of Entropy
5.4.Many-Body Perturbations
5.5. Photons
……
Chapter 6 All About Fermions: Theories of Metals,Superconductors, Semiconductors
Chapter 7 Kinetic Theory
Chapter 8 The Transfer Matrix
Chapter 9 Monte Carlo and Other Computer Simulation Methods
Chapter 10 Critical Phenomena and the Renormalization Group
Chapter 11 Some Uses of Quantum Field Theory in Statistical Physics

前言/序言

《经典力学导论：从牛顿到拉格朗日》 作者：[此处填写作者姓名] 出版信息：[此处填写出版社名称] 简介 本书旨在为物理学本科生和研究生提供一个深入而全面的经典力学基础。不同于侧重于简单问题的解题技巧，本书的重点在于构建一个严谨的理论框架，使读者能够真正理解和掌握描述宏观物体运动的底层物理原理和数学工具。 核心内容与结构 本书分为六个主要部分，层层递进，确保读者在掌握基本概念后，能够顺利过渡到更高级的理论表述。 第一部分：牛顿力学的基础与拓展 本部分从最基本的概念出发，复习了牛顿三大定律，并将其应用于一维、二维及三维运动问题。重点在于建立惯性参考系的概念，并讨论非惯性系（如旋转参考系）中引入的虚拟力（如科里奥利力和离心力）对物体运动描述的影响。 参考系与变换： 详细阐述了伽利略变换，并为后续引入相对论概念埋下伏笔。 守恒定律的深化： 深入探讨动量、角动量和能量的守恒定律，并从这些定律的对称性角度，引入了诺特定理的初步概念（尽管更正式的表述将在后续部分引入）。 简谐振动与受迫振动： 对一维简谐振动进行详尽的分析，包括阻尼和受迫振动，强调了共振现象的物理意义及其在工程中的应用。 第二部分：拉格朗日力学的构建 这是全书的第一个理论核心。牛顿力学在处理约束系统和复杂坐标系时显得冗余，拉格朗日力学以其优雅的变分原理，极大地简化了问题。 虚功原理与达朗贝尔原理： 从这些变分原理出发，推导出运动方程，这是连接保守力场与能量方法的桥梁。 拉格朗日函数与欧拉-拉格朗日方程： 详细介绍了广义坐标、约束力的处理方式，并推导出拉格朗日方程，这是解决多自由度系统动力学的核心工具。 约束系统的处理： 专门章节讨论了如何处理完整约束和非完整约束，并举例说明如何使用拉格朗日乘子法。 应用实例： 运用拉格朗日力学分析了经典的双摆问题、动车组和滚体的运动，展示了其处理复杂几何约束的强大能力。 第三部分：哈密顿力学——相空间的视角 哈密顿力学是经典力学向量子力学过渡的关键。它通过引入正则坐标和动量，将描述转变为对相空间的探索。 勒让德变换： 详细讲解如何从拉格朗日量导出哈密顿量，明确动量和速度之间的关系。 哈密顿方程： 推导并分析哈密顿方程组，探讨其作为一阶微分方程组在相空间中的轨迹描述。 正则变换： 深入探讨生成函数，并系统阐述正则变换的保持结构性质，这是理解相空间结构不变性的关键。 泊松括号： 引入泊松括号，将力学演化方程转化为一种代数形式，为后续的量子化过程奠定数学基础。 第四部分：守恒量与可积性 本部分将重点放在力学系统的内在对称性和守恒量上，这是分析复杂系统长期行为的基础。 诺特定理的严谨表述： 在哈密顿力学的框架下，对诺特定理进行严谨的证明，明确指出每一种连续对称性对应一个守恒量。 守恒量的应用： 探讨如何利用守恒量来降低系统的自由度，简化运动方程的求解。 正则运动方程的积分： 讨论系统可积性的概念，并介绍使用守恒量构造新的正则坐标（作用量-角度变量）的方法。 第五部分：分析力学的进阶主题 本部分涵盖了经典力学领域中一些更专业和高级的分析工具。 变分原理的更广泛应用： 讨论最小作用量原理（哈密顿原理）在更一般场论中的体现。 刚体动力学： 专门分析刚体运动的特点。详细介绍欧拉角、转动惯量张量，并推导出欧拉方程，解决陀螺仪、进动等经典问题。 小振动理论： 讨论平衡点附近的线性化处理，推导特征方程，并利用特征值分析系统的稳定性和模态振动。 第六部分：从经典到前沿的桥梁 最后一部分简要介绍了经典力学在现代物理中的应用和局限性，为读者指明了未来的学习方向。 微扰理论： 介绍非保守或微小扰动下的处理方法，例如时间相关的微扰理论的初步概念。 相对论的初步引入： 简要讨论伽利略变换的局限性，并介绍狭义相对论的洛伦兹变换如何修正动量和能量概念，为读者过渡到相对论性力学做好准备。 经典场论的概述： 简要介绍场作为物理实体，以及连续介质力学的基本思路。 本书特点 理论深度与广度并重： 本书不仅提供了解决问题的“配方”，更侧重于推导这些“配方”背后的数学和物理逻辑。 清晰的结构与逻辑推进： 严格按照牛顿→拉格朗日→哈密顿的顺序组织，保证了知识的连贯性和递进性。 丰富的例题与习题： 每章末均配有大量具有挑战性和启发性的习题，帮助读者巩固理论，并训练应用能力。 本书是为那些希望超越基础力学描述，深入理解物理学更深层次结构的学生和研究人员量身打造的经典之作。掌握本书内容，即意味着掌握了描述宏观世界运动的语言和工具。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，《物理学经典教材：统计力学（第2版）》是一本令人耳目一新的统计力学教材。我之前学习统计力学时，最头疼的就是那些大量的数学推导，很多时候我都在怀疑自己到底在算什么。这本书在这方面做得非常出色，它在保证数学严谨性的同时，把重点放在了物理的直观理解上。作者在讲解一些复杂的公式时，都会先给出一个清晰的物理图像，然后才引入数学工具进行推导，这样一来，读者就能清楚地知道我们为什么要做这些推导，以及推导出来的结果在物理上意味着什么。举个例子，书中在讲解配分函数时，不仅仅是给出了数学定义，还深入剖析了配分函数如何包含了系统的所有信息，以及如何通过它来计算各种宏观物理量。这种“先理解，后计算”的教学模式，大大提升了我的学习效率和兴趣，让我不再对统计力学感到畏惧，而是充满了探索的动力。

评分☆☆☆☆☆

作为一个曾经在统计力学领域摸爬滚打过一段时间的“老油条”，我一直对市面上的一些教材感到不满意，它们要么过于理论化，要么就是内容陈旧。直到我遇见了《物理学经典教材：统计力学（第2版）》，我才找到了真正符合我需求的读物。这本书的优点在于其内容的深度和广度都恰到好处。作者在保证基本概念清晰的前提下，对一些前沿课题也进行了深入的探讨，例如在书中看到了关于临界现象和重正化群的介绍，这对于我当前的研究方向非常有帮助。而且，书中对于一些经典问题的处理方式也十分巧妙，往往能给出一些意想不到的视角，让我对一些熟悉的理论有了新的理解。例如，在讨论费米统计和玻色统计时，书中不仅仅列举了它们在不同系统中的应用，还花了大量篇幅去分析它们的统计性质是如何影响宏观表现的。这本书确实是那种可以反复阅读、每次都能有新发现的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本《物理学经典教材：统计力学（第2版）》给我带来了太多惊喜！作为一名正在攻读理论物理的研究生，我对统计力学的掌握程度一直感觉不够扎实，尤其是那些看似基础却又常常被忽略的细节。翻开这本书，我立刻被它清晰的逻辑和详尽的讲解所吸引。作者没有一开始就丢给我们一堆复杂的公式，而是循序渐进，从最基本的概念入手，比如微观态、宏观态的定义，以及它们之间的联系。书中对玻尔兹曼熵的推导，以及如何从微观动力学过渡到宏观热力学性质，讲得非常透彻，让我对熵这个概念有了全新的认识，不再是那个只能死记硬背的公式。尤其让我印象深刻的是，书中对系综理论的讲解，从微正则系综到正则系综，再到巨正则系综，作者都给出了非常直观的物理图像，并且详细解释了它们各自的适用范围和优缺点。这种由浅入深、层层递进的讲解方式，极大地降低了学习的门槛，让我能更自信地去应对后续更深入的学习和研究。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在接触这本书之前，我对统计力学学习的印象一直停留在“概念模糊，公式繁杂”的阶段。很多时候，即使我能勉强推导出一些公式，但对公式背后的物理意义却理解得不够深刻。然而，《物理学经典教材：统计力学（第2版）》彻底改变了我的看法。这本书最大的亮点在于，它非常注重培养读者的物理直觉。作者在讲解每一个概念时，都会辅以大量的物理图像和类比，这对于像我这样的“概念型”学习者来说，简直是福音。例如，在讨论相变时，书中不仅仅给出了朗道的相变理论，还花了相当大的篇幅去解释为什么会出现临界现象，以及不同类型的相变在微观层面上是如何表现的。此外，本书在对各种统计系综的描述上，也力求生动形象，比如将正则系综比作“一个与恒温器接触的系统”，生动地揭示了它与温度的关系。这种“润物细无声”的教学方式，让我不仅记住了公式，更重要的是理解了它们是如何在物理世界中运作的。

评分☆☆☆☆☆

对于很多初学者来说，统计力学常常是物理学习中的一道坎。《物理学经典教材：统计力学（第2版）》这本书，则无疑是一把能够轻松跨越这道坎的钥匙。我特别欣赏书中对基础概念的反复强调和深入剖析，这一点在很多教材中是难以看到的。例如，作者在开篇就花了很大的篇幅去阐述“系综”这个核心概念，并且通过不同系综之间的联系和区别，帮助读者建立起一个完整和清晰的认知框架。书中对于热力学定律在统计力学中的体现，也给出了非常细致的讲解，让我明白了微观粒子行为如何宏观地表现出热力学规律。此外，本书在内容的组织上非常合理，循序渐进，使得学习过程更加顺畅。我特别喜欢书中结尾处的一些补充性内容，它们虽然不是核心，但却能有效地拓展读者的视野，让我了解到统计力学在更广泛领域的应用，为我未来的学习和研究方向提供了新的启示。

评分☆☆☆☆☆

第一个步骤，即将观测结果转达成一个几率函数，是可能做到的吗，只有在观测后满足测不准关系时，这才是可能的。电子的位置可以观测得这样准确，其准确度随γ射线的波长而定。在观测前电子可以说实际上是静止的。但是在观测作用过程中，至少有一个γ射线的光量子必须通过显微镜，并且必须首先被电子所偏转。因此，电子也被光量子所撞击，这就改变了它的动量和速度。人们能够证明，这种变化的测不准性正好大到足以保证测不准关系的成立。因此，关于第一个步骤，没有丝毫困难。

评分☆☆☆☆☆

正版好书，你值得拥有

评分☆☆☆☆☆

是有关方面的一本好书

评分☆☆☆☆☆

内容不错，讲的挺好的。

评分☆☆☆☆☆

书不错，包装也很好，影印版的就是划算。

评分☆☆☆☆☆

由此可见，对一个实验进行理论解释需要有三个明显的步骤：（1）将初始实验状况转达成一个几率函数；（2）在时间过程中追踪这个几率函数；（3）关于对系统所作新测量的陈述，测量结果可以从几率函数推算出来。对于第一个步骤，满足测不难关系是一个必要的条件。第二步骤不能用经典概念的术语描述：这里没有关于初始观测和第二次测量之间系统所发生的事情的描述。只有到第三个步骤，我们才又从“可能”转变到“现实”。

评分☆☆☆☆☆

同时，人们能够很容易理解没有观测电子环绕原子核的轨道的方法。第二个步骤在于显示一个不绕原子核运动而是离开原子的波包，因为第一个光量子已将电子从原子中打出。如果γ射线的波长远小于原子的大小，γ射线的光量子的动量将远大于电子的原始动量。因此，第一个光量子足以从原子中打出电子，并且人们决不能观测到电子轨道中另外的点；因此，也就没有通常意义的轨道了。下一次观测——第三个步骤——将显示电子离开原子的路线。两次相继观测之间所发生的事情，一般是完全无法描述的。当然，人们总想这样说：在两次观测之间，电子必定要处在某些地方，因而必定也描绘出某种路线或轨道，即使不可能知道是怎样一条路线。这在经典物理学中是一个合理的推论。但是，在量子论中，我们将在后面看出，这是语言的不合理的误用。我们可以暂时不去管这个警告究竟是指我们谈论原子事件的方法还是指原子事件本身，究竟它所涉及的是认识论还是本体论。但在任何情况下，我们对原子粒子的行为作任何陈述时，措辞都必须非常小心。

评分☆☆☆☆☆

让我们用了个简单的理想实验来演示这样三个步骤。前面已经说过，原子是由一个原子核和环绕原子核运动的电子所组成；前面也已论述过，电子轨道的概念是可疑的。人们或许会主张，至少原则上应当能够观察到轨道中的电子。人们可以简单地通过一个分辨本领非常高的显微镜来观看原子，这样就应该能看到在轨道中运动的电子。当然，使用普通光的显微镜是不能达到这样高的分辨本领的，因为位置测量的不准确度决不能小于光的波长。但是一个用波长小于原子大小的γ射线的显微镜将能做到这一点。这样的显微镜尚未被制造出来，但这不应当妨碍我们讨论这个理想实验。

评分☆☆☆☆☆

是有关方面的一本好书