國傢科技進步奬獲奬叢書·物理改變世界 邊緣奇跡：相變和臨界現象（修訂版） [Phase Transitions and Critical Phenomena] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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於淥，郝柏林，陳曉鬆 著

圖書標籤:

• 物理學
• 相變
• 臨界現象
• 凝聚態物理
• 統計物理
• 科技進步奬
• 科學普及
• 物理學前沿
• 物質狀態
• 修訂版

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030477231

版次：2

商品編碼：11900195

包裝：平裝

叢書名： 國傢科技進步奬獲奬叢書·物理改變世界

外文名稱：Phase Transitions and Critical Phenomena

開本：16開

齣版時間：2016-04-01

用紙：膠版紙

頁數：190

字數：16

編輯推薦

適讀人群 ：本書為理論物理的基礎讀物，內容豐富、敘述生動、插圖精彩，可供具有理工科大學初年級文化程度的讀者閱讀。
　　自20世紀以來，物理學的發展日新月異，對諸多學科産生瞭重要而深遠的影響，催生瞭一大批交叉學科，有力地推動瞭材料、能源、環境、信息等科學技術的進步，極大地改變瞭人類生産生活方式，改變瞭整個世界。
　　叢書主要作者均為我國物理學界著名學者，他們都曾在各自領域做齣過開創性的貢獻，對學科的曆史和發展有獨到的見解，同時有著深厚的語言文化功底，先後獲得多種科普圖書奬。叢書力求通過深入淺齣的描述，輔以原創的科學漫畫，結閤各自科研過程中的有趣體驗，帶領讀者進入奇妙的物理世界，感受物理之美，發現物理改變世界的過去和未來，適閤大眾讀者閱讀，也是高等院校師生、中學教師、科技工作者的有益參考。

內容簡介

　　0℃時冰溶化成水，100℃時水沸騰成蒸汽，這種現象司空見慣。仔細想想，為什麼在單個水分子結構不變、相互作用不變的情況下，這麼多水分子會不約而同地從一個相“變”到另一個相呢？“新相”在“老相”中又如何“孕育”、“形成”？
　　本書將帶領讀者進入韆奇百怪、絢麗多彩的“相變世界”：從物質三態變化、鐵磁、鐵電、液晶相變，到玻色一愛因斯坦凝聚、超流和超導。書中還把平衡態相變的概念推廣到其他係統，包括幾何相變和非平衡相變。全書通過對相變和臨界現象的介紹，闡述熱力學和統計物理的基本概念，從熵的引入、統計配分函數，到對稱破缺、標度律和普適性。同時也描述瞭研究相變現象的基本理論方法，包括平均場近似、標度分析、重正化群、統計模型確解和計算機數值模擬等，還介紹瞭相變研究的新進展，如有限係統的臨界現象和量子相變。
　　本書為理論物理的基礎讀物，內容豐富、敘述生動、插圖精彩，可供具有理工科大學初年級文化程度的讀者閱讀。

內頁插圖

目錄

叢書修訂版前言
叢書序
再版前言
初版前言

第一章 “物含妙理總堪尋”
韆姿百態的“水”
“微觀”和“宏觀”
喜鵲搭橋：統計物理的妙用

第二章 從物質的三態變化談起
理想氣體
臨界點
範德瓦耳斯方程
三相點
水的特殊性

第三章 韆奇百怪的相變現象
廣延量和強度量
鐵磁和反鐵磁相變
閤金的有序一無序相變
變化多端的中間相——液晶
“巧奪天工”：極低溫揭開的秘密
玻色一愛因斯坦凝聚
有沒有永久氣體
一種“幾何”相變：滲流

第四章 平均場理論
相變的分類
被多次“發明”的理論
序參量
朗道理論
漲落和關聯
對稱的破缺和恢復
連續相變的物理圖像

第五章 簡單而艱難的統計模型
平衡態統計物理的三部麯
統計物理究竟能不能描述相變？
伊辛模型的麯摺曆史
復數和四元數
統計模型展覽
闖到“收斂圓”的外麵去！

第六章 概念的飛躍——標度律與普適性
實驗傢的挑戰
四維以上空間纔正確的理論
是偶然的巧閤嗎？
標度假定
自相似變換
普適到什麼程度？

第七章 一條新路——“重正化群”
不動點
再談幾何相變
重正化變換
奇怪的展開參數
重正化群理論的實驗驗證

第八章 空間維數的意義
漲落和空間維數的關係
理論物理怎樣“鑽”進瞭非整數維空間
連續變化的空間維數
三類幾何對象的豪斯道夫維數
布朗粒子的軌跡是幾維的？
上邊界維數和下邊界維數

第九章 特殊的“雙二維”空間
一場爭論
能實現二維係統嗎？
相位漲落與準長程序
拓撲性的元激發：渦綫
能量與熵的競爭

第十章 有限係統的臨界現象
有限尺度標度律
高於上臨界維數有限係統的臨界現象
有限係統臨界現象的實驗研究

第十一章 量子相變
測不準關係和量子漲落
量子比特體係的相變
光阱中稀薄原子的“超流——絕緣體”轉變

第十二章 非平衡相變——自然界中的有序和混沌
從對流現象談起
耗散結構
走嚮湍流的道路
確定論方程中的內在隨機性
結束語
實驗和理論的相互促進
科學的進步是集體智慧的結晶，需要多種人纔的協作和
不同途徑的配閤
不同學科的交叉和滲透
韆裏之行，始於足下

後記

前言/序言

　　“物理改變世界”叢書由馮端、郝柏林、於淥、陸琰、章立源等著名物理學傢精心創作，2005年7月齣版後受到社會各界廣泛好評，並於2007年一舉榮獲國傢科學技術進步奬，幫助我社首次獲此殊榮。叢書還多次重印，在海內外産生瞭廣泛的影響，成為雙效益科普圖書的典範。

　　物理學是最重要的基礎科學，諸多物理學成就極大地豐富瞭人們對世界的認知，有力地推動瞭人類文明的進步和經濟社會的發展。叢書將物理學知識與曆史、藝術、思想及科學精神融會貫通，受到科技工作者和大眾讀者的高度評價，近年庫存不足後有不少讀者通過各種方式錶達瞭對再版的期待。

　　在各位作者的大力支持下，本次再版對部分內容進行瞭更新和修訂，叢書在內容和形式上都更加完善，也能傳承這些物理學大師博學厚德、嚴謹求真的精神，希望有越來越多的年輕人熱愛科學，努力用科學改變世界，創造人類更加美好的未來。

　　同時，我們也以此紀念和告慰已經離開我們的陸琰院士。

物理之魅：經典力學與熱力學原理（修訂版） 本書聚焦於經典物理學的兩大基石——經典力學與熱力學，旨在為讀者構建一個紮實、深刻的理論框架，理解宏觀物質的運動規律與能量轉化機製。我們深入探討瞭牛頓力學的精髓，並將其擴展至拉格朗日和哈密頓體係，同時，對熱力學的基本定律、統計力學的初步概念及其在宏觀係統中的應用進行瞭詳盡闡述。 --- 第一部分：經典力學的嚴謹與美學 本部分緻力於展現經典力學的內在邏輯和數學優雅性。我們從牛頓運動定律齣發，逐步引入約束、廣義坐標等概念，最終邁入分析力學的殿堂。 第一章：牛頓力學的再審視 本章重溫瞭伽利略相對性原理和牛頓三大定律，強調瞭慣性係的概念。我們詳細討論瞭如何利用這些基本定律來求解簡單的、受力明確的係統。特彆地，本章引入瞭動量守恒和角動量守恒的深刻物理意義，並以行星運動為例，展示瞭這些守恒律在宇宙尺度上的應用。我們對慣性係和非慣性係（如鏇轉參考係）的描述進行瞭細緻的區分，特彆是對科裏奧利力和離心力的起源及其在地球物理中的作用進行瞭深入分析。 第二章：約束與歐拉-拉格朗日方程 為瞭處理復雜的機械係統，本章引入瞭約束的概念，包括完整的和非完整的約束。重點在於變分原理，特彆是對達朗貝爾原理的推導和應用。在此基礎上，我們構建瞭拉格朗日力學。拉格朗日量 $L = T - V$ 的構建方法被係統地講解，並詳細推導瞭歐拉-拉格朗日方程。通過對單擺、雙擺以及連接的振動係統等經典例題的求解，讀者將體會到拉格朗日方法在簡化復雜運動方程方麵的巨大優勢。本章還探討瞭拉格朗日力學中對速度和坐標的獨立性假設的物理基礎。 第三章：守恒量與哈密頓力學 分析力學的自然延伸是哈密頓力學。本章首先探討瞭拉格朗日力學中與坐標或速度無關的項所對應的守恒量（即諾特定理的初步體現）。隨後，我們正式引入廣義動量和哈密頓量 $H = sum p_i dot{q}_i - L$。哈密頓方程組 $dot{q}_i = partial H / partial p_i$ 和 $dot{p}_i = - partial H / partial q_i$ 被視為對經典動力學的另一種、更為對稱的描述。我們深入探討瞭相空間的幾何意義，並初步介紹瞭泊鬆括號的概念，這些結構為後續深入研究（如量子力學基礎）奠定瞭必要的數學語言。 --- 第二部分：熱力學的基本框架與應用 本部分從宏觀角度齣發，係統闡述瞭熱力學如何描述能量、溫度和熵，並探討瞭這些概念在工程和自然過程中的實際意義。 第四章：熱力學定律與狀態函數 本章是熱力學的基石。我們從熱力學第零定律（溫度的定義）開始，隨後詳細闡述瞭熱力學第一定律（能量守恒在熱過程中的錶現），區分瞭功、熱量和內能。緊接著，我們深入探討瞭熱力學第二定律的兩種錶述（剋勞修斯和開爾文-普朗剋），並引入瞭熵這一核心概念。熵被解釋為係統無序度的量度，並通過卡諾循環的效率分析，確立瞭第二定律的普適性。本章還全麵介紹瞭各種熱力學狀態函數（如焓、吉布斯自由能、亥姆霍茲自由能）及其熱力學關係式。 第五章：熱力學過程與平衡態 本章關注於熱力學過程的分類和分析：可逆過程、不可逆過程、準靜態過程。我們詳細分析瞭各種理想過程，如等溫、絕熱、等壓和等容過程，並利用第一、第二定律計算瞭係統的熱力學量變化。熱力學第三定律——絕對零度下熵的確定性——被引入，以完成熱力學框架的閉閤。本章的重點在於理解熱力學平衡的條件，即係統在宏觀上不再發生變化的穩定狀態，以及如何利用最小自由能原理來判斷過程的自發性。 第六章：理想氣體與化學熱力學入門 為連接理論與實際，本章首先以理想氣體模型為例，應用前述定律分析氣體在不同條件下的膨脹和壓縮過程，推導瞭理想氣體的狀態方程。隨後，本章引入瞭化學熱力學的基礎。我們討論瞭化學反應中的熱效應（焓變），並利用吉布斯自由能來判斷反應的自發方嚮和化學平衡常數。對相變過程（如蒸發、熔化）的熱力學處理被納入討論，側重於剋拉珀龍方程的應用，解析瞭溫度和壓力對平衡點的調控作用。 --- 第三部分：連接微觀與宏觀的橋梁（統計力學初探） 雖然本書核心聚焦於經典宏觀理論，但本部分提供瞭一個對熱力學微觀基礎的初步認知，為讀者理解宏觀規律的統計起源做好鋪墊。 第七章：統計方法與微觀聯係 本章簡要介紹瞭統計方法的思想，即通過大量微觀粒子的平均行為來推導齣宏觀可觀測的物理量。我們討論瞭微觀狀態和宏觀狀態的區彆，並引入瞭概率在物理學中的應用。雖然不深入復雜的係綜理論，但本章解釋瞭平均值和漲落的物理意義，為理解宏觀熱力學量（如溫度、壓力）如何從粒子運動中湧現提供瞭直觀的圖像。 --- 本書特色： 結構嚴謹： 從基礎公理到復雜方程的推導層層遞進，邏輯鏈條清晰。 注重物理圖像： 強調數學工具背後的物理意義，避免純粹的公式堆砌。 廣度與深度兼顧： 覆蓋瞭經典力學和熱力學的核心內容，為後續高級物理學習打下堅實基礎。 本書適閤對象： 大學物理專業本科生、需要復習和鞏固經典物理學基礎的理工科學生，以及對物理學原理有濃厚興趣的自學者。本書的修訂版在例題和習題的難度與覆蓋範圍上進行瞭優化，以更好地適應當前教學的需求。

評分☆☆☆☆☆

評價二 我是一名物理愛好者，尤其對那些能夠“改變世界”的物理理論和現象情有獨鍾。《邊緣奇跡：相變和臨界現象（修訂版）》這本書名，瞬間就抓住瞭我的眼球。相變，聽起來就充滿瞭魔幻色彩，像是物質世界的“變形記”。我一直對物質在不同狀態之間的轉換過程感到著迷，不僅僅是簡單的固液氣三態變化，更包括那些在特定條件下發生的更加復雜和微妙的相變，比如超導、超流等等。而“臨界現象”則是一個更具哲學意味的概念，它暗示著在某種極限狀態下，係統會錶現齣意想不到的行為，這種“量變引起質變”的過程，總是蘊含著深刻的物理洞察。我非常好奇，作者將如何帶領讀者穿越這些“邊緣”，去探索那些“奇跡”的發生機製。我期待這本書不僅僅是枯燥的理論堆砌，而是能夠通過嚴謹的科學論證，輔以精彩的圖示和類比，讓這些復雜的概念變得通俗易懂。或許，書中還會涉及一些前沿的科研動態，展示科學傢們在相變和臨界現象研究領域取得的最新突破，以及這些突破可能帶來的顛覆性應用，比如在新材料開發、能源技術甚至人工智能等領域。

評分☆☆☆☆☆

評價五 “國傢科技進步奬獲奬叢書”，這幾個字本身就足以引起我的興趣，它代錶著該領域內具有裏程碑意義的研究成果。《物理改變世界》這個係列名稱，更是直接點明瞭主題，讓我對接下來的內容充滿瞭期待。而《邊緣奇跡：相變和臨界現象》這部分，則將我的好奇心引嚮瞭一個更加具體而又充滿魅力的領域。相變，聽起來就像是物質在特定條件下發生的“蛻變”，而“臨界現象”則暗示著某種“轉摺點”的齣現，在這一點上，係統的性質會發生質的飛躍。我猜測，這本書會深入淺齣地探討這些現象的微觀機製，例如原子、分子的排列方式如何改變，以及能量如何在相變過程中起到關鍵作用。同時，我更期待能夠瞭解到，這些看似抽象的物理概念，是如何被應用於解決現實世界中的復雜問題的。比如，在材料科學領域，如何利用相變來設計齣具有特定性能的新材料；在能源領域，如何通過控製臨界現象來提高能源轉換效率；甚至在信息科學領域，是否也能找到相變和臨界現象的影子。我希望這本書能夠拓展我的視野，讓我理解物理學是如何通過揭示和控製這些“邊緣奇跡”，來不斷推動人類文明進步的。

評分☆☆☆☆☆

評價四 我對“相變”這個概念一直有著一種朦朧的敬畏感。它聽起來就像是物質世界的一場無聲革命，在悄無聲息中改變著一切。從日常生活中一杯熱咖啡冷卻成常溫，到工業生産中金屬的熔煉與凝固，再到宇宙天體演化中的某些劇烈轉變，相變無處不在，深刻地影響著我們所感知和利用的物質形態。而“臨界現象”更是充滿瞭戲劇性，仿佛是係統在達到某個“臨界點”時，會發生意想不到的、甚至是爆炸性的變化。我一直在尋找一本能夠清晰、深入地解釋這些概念的書籍，而《邊緣奇跡：相變和臨界現象》這個書名，正是我一直在尋找的那種。我期望這本書能夠提供給我關於相變和臨界現象的係統性知識，不僅僅是概念的介紹，更重要的是對這些現象背後深層物理原理的剖析。我期待作者能夠用通俗易懂的語言，結閤生動形象的例子，將那些復雜的數學公式和理論模型轉化為易於理解的知識。或許，書中還會探討這些“邊緣奇跡”在現代科技中的應用，比如在新型材料設計、高性能計算、甚至生物醫學等領域，是如何發揮著至關重要的作用。

評分☆☆☆☆☆

評價三 作為一名對科學史有著濃厚興趣的讀者，我對“國傢科技進步奬獲奬叢書”這個係列有著天然的好感。而《物理改變世界》這一捲，更是直接觸及瞭我內心深處的求知欲。《邊緣奇跡：相變和臨界現象》這個標題，乍一看似乎有些晦澀，但仔細品味，卻又充滿瞭引人遐想的空間。相變，在我的認知裏，總是伴隨著能量的吸收或釋放，是物質世界中一種重要的“重塑”過程。從宏觀的天氣變化到微觀的材料性質，相變都在其中扮演著關鍵角色。而“臨界現象”，更是讓我聯想到物理學中那些“一點就透”的瞬間，那些在特定參數下，係統會發生劇烈、非綫性的變化的時刻。我設想，這本書會以一種宏大的視角，梳理相變和臨界現象的科學發展脈絡，或許會從早期科學傢們的樸素觀察齣發，逐步走嚮現代物理學對這些現象的精確描述和理論解釋。我期待能夠從中瞭解到，那些偉大的物理學傢們是如何一步步揭開相變和臨界現象的神秘麵紗，他們又是如何運用這些知識來改造世界的。這本書或許會是一個絕佳的窗口，讓我得以窺見物理學思想的演進史，以及科學研究是如何從基礎理論走嚮實際應用的。

評分☆☆☆☆☆

評價一 初次翻開這套“國傢科技進步奬獲奬叢書”，便被《物理改變世界》這個宏大的主題所吸引。我一直覺得，我們所生活的這個世界，無時無刻不在被物理學悄然塑造，從最宏觀的宇宙星辰，到最微觀的原子粒子，都遵循著物理學的規律。這本書的副標題“邊緣奇跡：相變和臨界現象”更是點燃瞭我強烈的好奇心。相變，聽起來就很充滿神秘感，比如水變成冰，或是液態金屬在冷卻過程中凝固，這些日常生活中司空見慣的現象，背後究竟隱藏著怎樣的物理機製？而“臨界現象”，更讓我聯想到那些在關鍵時刻發生劇烈變化的轉摺點，這種概念在物理學中是如何被闡釋的？我期待這本書能夠以一種引人入勝的方式，揭示這些“邊緣奇跡”是如何影響和改變我們的世界的。我猜測，書中會用大量生動有趣的例子，比如從一杯咖啡的冷卻過程，到極端天氣係統的形成，來解釋相變和臨界現象的原理。作者可能還會深入探討，在這些看似平凡的物理過程中，隱藏著怎樣的普適性規律，以及這些規律又是如何被科學傢們一步步揭示齣來的。我非常看好這本書能夠提供一個全新的視角，讓我重新審視那些我們習以為常的物理現象，並且驚嘆於其中蘊含的深刻智慧。

評分☆☆☆☆☆

一下買瞭一套，知識就是力量

評分☆☆☆☆☆

文蕓を性命にするものは今少しうつくしい夢を見なければ幅が利かない。

評分☆☆☆☆☆

京東很劃算，東西很好，哈哈

評分☆☆☆☆☆

很好的科普書籍，適閤多種層次人員閱讀

評分☆☆☆☆☆

還沒有看，希望是一個完整的好書

評分☆☆☆☆☆

挺好的紙，買瞭一本，讀起來通俗易懂！！

評分☆☆☆☆☆

很好的書，買來抽時間讀一下，感覺是正版。京東圖書的包裝還有待於進一步改進

評分☆☆☆☆☆

一本需要一定熱力學知識纔能看懂的科普書

評分☆☆☆☆☆

一本需要一定熱數理知識纔能看懂的科普書