統計力學的基本原理 [Elementary Principles in Statistical Mechanics] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　由經驗確定的熱力學定律描述的是由大量粒子構成體係的近似於可幾的行為，或者，更確切地說，熱力學定律錶達的是這類體係的力學規律，對於這樣的係統，人們不具備足夠敏銳的感知能力來區彆單粒子量級的物理量，也無法重復足夠多次實驗得到除*可幾結果之外的其他任何結果，統計力學原理適用於任意數目自由度的保守係統，並且是精確的，對於具有大量自由度的係統，或這類係統的極限情形，建立統計力學原理並不比確定近似定律更睏難。情況恰恰相反，這是因為我們關注的焦點沒有因為所考慮係統的特殊性而從關鍵問題轉移開去，並且我們不應該滿足於那些被忽略的物理量及環境的影響在結果中也被認為是微不足道的。熱力學定律是統計力學原理的不完全錶述，並且很容易從統計力學原理中得齣。和經驗定律的迅速演繹相比，這或許是理性熱力學進步緩慢的主要原因。必須補充的是，熱力學的理性基礎建立在力學的一個分支上，這一力學分支的基本概念和原理，以及典型運算，對學習力學的學生而言同樣感覺陌生。
　　因此，我們堅信，研究和熱力學密切相關的力學基本概念及原理將更有助於清晰理解熱力學和理性力學的關係，並解釋所觀察現象的分子機理。

作者簡介

　　約西亞·威拉德·吉布斯（Josiah Willard Gibbs），美國著名理論物理學傢、物理化學傢。1839年2月11日生於美國康涅狄格州的紐黑文，1863年獲耶魯大學工程學博士學位，是美國一個工程學博士。1866-1869年吉布斯前往歐洲留學，迴國後一直在耶魯大學執教，1871年成為數學物理學教授，也是全美一個這一學科的教授。吉布斯早年對熱力學的發展做齣瞭重要貢獻，他的工作使熱力學形成一個全麵而嚴密的理論體係。1902年，他撰寫的《統計力學的基本原理》作為耶魯大學兩百周年紀念叢書之一齣版，成為統計力學的經典著作。朗道認為吉布斯“對統計力學給齣瞭適用於任何宏觀物體的*徹底、*完整的形式”。吉布斯於1903年在紐黑文去世。
　　
　　毛俊雯，女，1969年生，1987年畢業於中國科學技術大學，獲學士學位，2006年獲浙江大學理學博士學位。現任湖州師範學院物理係教授，講授熱力學統計物理、理論物理等課程，關注低維係統和生命物質中的非平衡統計物理問題，目前主要從事基因調控網絡的隨機動力學研究。

內頁插圖

目錄

中文版序
序
第1章 相體積守恒原理
第2章 相體積守恒原理在誤差理論中的應用
第3章 相體積守恒原理在運動微分方程積分中的應用
第4章 正則相分布，其中概率指數是能量的綫性函數
第5章 正則係綜的平均值
第6章 位形空間與速度空間的相體積
第7章 正則係綜平均值的進一步討論
第8章 係統能量的重要函數
第9章 函數聲與正則分布
第10章 微正則係綜的相分布，其中所有係統具有相同的能量
第11章 各種相分布的極大值性質和極小值性質
第12章 經曆長時間後係統與係綜的運動
第13章 各種過程對係綜的影響
第14章 熱力學相似的討論
第15章 分子組成的係統
譯者後記

前言/序言

　　力學研究通常關注係統經曆一段時間後發生的變化，主要研究已知係統某一時刻的狀態後，如何確定下一時刻由位形和速度描述的係統狀態這一類問題，其基本方程通常描述係統的連續變化。通過考慮係統實際經曆或假定經曆之外的狀態，這一類問題通常得以簡化，但人們往往並不關心與實際狀態有較大偏離的那些狀態。
　　然而，為瞭某些目的，需要采用更廣泛的視角來研究這類問題。我們可以設想大量性質相同，但給定時刻位形和速度不同的係統，它們不僅有微小差彆，而且包含瞭所有可能的位形和速度。這裏我們提齣這樣的問題：不去跟蹤某個係統經曆的一係列位形變化，而是已知某一時刻的係統分布後，關注下一時刻所有係統在各種可能的位形和速度的分布，描述這一問題的基本方程應該給齣處於位形和速度的任一無限小範圍內係統數目的變化率。
　　麥剋斯韋（Maxwell）把這類研究稱為統計，它們屬於力學的一個分支，源於用力學原理解釋熱力學定律的需求。剋勞修斯（Clausius），麥剋斯韋和玻爾茲曼（Boltzmann）被認為是統計方法的主要創始人，這個領域一開始研究的問題要比前麵提到的略顯狹窄，主要針對係統中的粒子，而不是獨立的係統。後來的統計研究則主要討論係統經過一段時間後的相點（以位形和速度錶示的狀態）的變化。玻爾茲曼的論文《多原子氣體分子行為的定律同雅可比（Jacobi）尾乘子原理之間的關係》（1871）首次明確考慮瞭大量係統及其分布，以及一段時間後該分布能否持續下去。
　　雖然從曆史上看，統計力學源於熱力學的研究，但卻非常值得發展為一門獨立的學科，這不僅因為統計力學原理的優美和簡潔，還因為這門學科産生齣新的結論，以另一種完全不同於熱力學的觀點來看待原有結論。並且，這一力學分支的獨立研究似乎為理性熱力學和分子力學的研究提供瞭基礎。

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