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重正化群理论是现代物理的标志性理论之一。其方法和思想深刻地改变了现代物理学的面貌。磁学则是一门古老的学问,但在今天依然有着重要的地位。本书对于重正化群理论及其影响的讲述,能够使在物理学方方面面工作的读者受益。毫无疑问,这是一本不容错过的佳作。
内容简介
磁学的自旋波理论和超导的BCS理论是典型的重整化理论之前的理论。这两个理论都只考虑了原子论的(离散化的)相互作用而没有考虑连续固体的能量自由度。从KennethG.Wilson(1982年诺贝尔奖得主)的先驱工作开始,我们知道了连续固体的一个特殊的的对称性:长度标度变换不变性。《中外物理学精品书系·重正化群理论:对实验磁学的影响(英文 影印版)》综述了近50年来固体物理的实验,并用唯象的方式指出磁序和普通超导的动力学出现主要受连续固体的场论粒子而不是磁子或Cooper对的控制。在磁序中相关的粒子称作GSW玻色子,在超导里相关的粒子称作SC玻色子。《中外物理学精品书系·重正化群理论:对实验磁学的影响(英文 影印版)》适合凝聚态、材料科学和粒子物理等领域的研究者和研究生阅读。
作者简介
(德)克布勒(U. Kobler)(德)霍泽(A.Hoser),德国于利希研究中心研究员。
内页插图
目录
1 Introduction
2 History of Conventional Spin Wave Theory
2.1 Theoretical and Experimental Confusions
2.2 Problems with the Macroscopic Magnetization
3 Basic Issues of Renormalization Group (RG) Theory
3.1 Dynamics of Non Magnetic Solids
3.2 Dynamics of Ordered Magnets
4 Universality
4.1 Non-Magnetic Solids
4.2 Ordered Magnets
5 Microscopic Processes
6 Non-Relevant Magnons
7 Crossover Phenomena
7.1 Amplitude Crossover (AC)
7.2 Quantum State Crossover (QS)
7.3 Crossover Between Stable Fixed Points (SFP)
7.4 Symmetry Crossover (SC)
7.5 Dimensionality Crossover (DC)
8 Metastability of Universality Classes
9 Relevant and Non-Relevant Interactions
10 Temperature Dependence of the Magnon Excitation Spectra
11 Magnetic Heat Capacity
11.1 NonRelevant Magnetic Heat Capacity for T→O
11.2 Relevant Magnetic Heat Capacity for T→O
12 Experimental Verification of GSW Bosons
13 Magnets With and Without Magnon Gap (Goldstone Mode)
13.1 Isotropic Magnets with Half-Integer Spin (T2 Universality Class)
13.2 Isotropic Magnets with Integer Spin (T9/2 Universality Class)
13.3 Two-Dimensional Magnets with Half-Integer Spin (T3/2 Universality Class)
13.4 Two-Dimensional Magnets with Integer Spin (T2 Universality Class)
13.5 One-Dimensional Magnets with Half-Integer Spin (T5/2 Universality Class)
13.6 One-Dimensional Magnets with Integer Spin (T3 Universality Class)
13.7 Field Dependence of the Classical Magnon Spectrum
14 Microscopic Details: Spin Structure, Site Disorder, Two Order Parameters
15 The Critical Magnetic Behaviour
15.1 Isotropic 3D Magnets with Half-Integer Spin (T2 Universality Class)
15.2 Anisotropic 3D Magnets with Half-Integer Spin (T3/2 Universality Class)
15.3 Isotropic 3D Magnets with Integer Spin (T9/2 Universality Class)
15.4 Anisotropic 3D Magnets with Integer Spin (T2 Universality Class)
15.5 Amorphous Ferromagnets
15.6 Two-Dimensional Magnets
15.7 One-Dimensional Magnets
16 Thermal Lattice Expansion and Magnetostriction
16.1 Spontaneous Magnetostriction
16.2 Thermal Lattice Expansion of Non-Magnetic Solids
17 The Total Energy Content
18 Superconductivity
18.1 Superconducting Heat Capacity
18.2 Superconducting Excitation Gap
18.3 Problems with Landau's Order Parameter Concept
19 Conclusions
References
Index
前言/序言
《中外物理学精品书系·重正化群理论:对实验磁学的影响(英文 影印版)》图书简介 图书信息 书名: 中外物理学精品书系·重正化群理论:对实验磁学的影响(英文 影印版) 原书名(英文): Renormalization Group Theory: Impact on Experimental Magnetism 丛书系列: 中外物理学精品书系 出版形式: 影印版 --- 内容概述 本书是“中外物理学精品书系”中的重要组成部分,聚焦于物理学领域中一个极具影响力且深刻影响了现代凝聚态物理学,特别是实验磁学研究的理论框架——重正化群理论(Renormalization Group Theory, RG)。作为一本精选的经典著作影印版,它旨在向中国物理学界系统地介绍和重现这一理论的精髓及其在理解复杂磁性系统行为中的关键作用。 本书并非一部基础物理教材,而是针对已具备一定理论物理和实验物理基础的研究人员、高年级研究生和专业人士而编写的深度专业文献。它清晰地阐述了重正化群这一数学和概念工具如何从统计物理学中的相变研究中脱颖而出,并被成功地应用于分析具有长程关联和临界现象的物理系统。 核心理论框架的阐述 重正化群理论的核心在于处理系统在不同尺度上的行为变化。在统计物理学背景下,传统方法在处理临界点附近的涨落和关联长度趋于无穷大的情况时往往失效。RG理论提供了一种系统性的方法,通过“消除”微观尺度上的自由度,并观察宏观有效理论如何随尺度的变化而演化,从而揭示系统的普适性(Universality)和临界指数。 本书详细探讨了RG方法的关键技术,包括但不限于: 1. 尺度变换与群结构: 解释了如何构建一个连续或离散的尺度变换操作,以及这些操作如何形成一个群结构,这个群描述了物理系统在不同观测尺度下的等效性。 2. 不动点(Fixed Points): 重点分析了RG流中的稳定和不稳定不动点,这些不动点对应于系统的不同相(有序或无序)以及临界行为。 3. 临界指数的导出: 展示了如何通过分析李雅普诺夫指数(或相关参数)在RG流中的行为,精确计算出普适的临界指数,从而绕过传统平均场理论的局限性。 对实验磁学影响的专题聚焦 本书的价值和特色在于其应用导向性,特别是其对实验磁学领域的深刻影响。磁性系统,尤其是自旋点阵、铁磁体、反铁磁体以及复杂多铁性材料,是检验和应用RG理论的理想平台。 在实验磁学中,理解材料在接近其居里温度(铁磁到顺磁转变)或尼尔温度(反铁磁到顺磁转变)时的临界行为至关重要。本书从RG的角度系统地回顾和分析了以下几个关键的实验磁学主题: 1. 磁化率和比热的临界指数: 阐述了RG理论如何精确预测和解释磁化率 $chi$ 和热容量 $C$ 在临界温度 $T_c$ 附近的幂律依赖关系,以及这些指数如何依赖于系统的维度和相互作用的对称性(如伊辛模型、XY模型或 Heisenberg 模型)。 2. 平均场理论的修正与超越: 探讨了RG如何系统地修正(或给出修正因子)标准平均场理论的预测,特别是对于低维系统或具有长程相互作用的系统,RG预测的普适性结果往往更接近于高精度的实验观测值。 3. 涨落与关联长度: 深入分析了临界涨落的特性。实验上通过中子散射、X射线散射或磁性测量可以探测到关联长度的急剧增加。RG框架为理解这些关联长度的尺度依赖性提供了坚实的理论基础。 4. 低维和随机磁性系统的挑战: 讨论了RG在处理一维和二维磁性系统(如斯皮诺尔链或二维磁性薄膜)中的特殊应用,特别是对诸如随机场伊辛模型等复杂、非平衡或无序体系中相变的理解,这些系统在实验上非常常见。 文献价值与特点(影印版) 作为“中外物理学精品书系”收录的影印版著作,本书保留了其原始出版时的排版和学术严谨性。其影印形式确保了内容的原汁原味,是直接接触国际前沿理论发展脉络的宝贵资源。本书的行文和论证逻辑遵循了其原始出版时的学术传统,对于希望深入理解理论物理学经典论述方式的读者具有极高的参考价值。它提供了一种直接对话于特定历史时期内物理学大师们如何构建和应用重正化群理论的独特视角。 总结 《重正化群理论:对实验磁学的影响》是连接抽象理论构建与具体物理现象解释的桥梁。它不仅是理解重正化群理论如何解决统计物理学中核心难题的权威指南,更是每一个致力于理解磁性材料临界现象和普适性规律的实验物理学家的必备参考书。通过研读本书,读者将能更深刻地理解现代凝聚态物理学中处理多体相互作用和非微扰效应的强大工具。