統(tǒng)計物理學(xué) I

內(nèi)容概要

　　本書是根據(jù)俄文最新版譯出。《理論物理學(xué)教程(第5卷):統(tǒng)計物理學(xué)1(第5版)》以吉布斯方法為基礎(chǔ)講述統(tǒng)計物理學(xué)。全書論述熱力學(xué)基礎(chǔ)，理想氣體，非理想氣體理論，費(fèi)米分布與玻色分布，固體統(tǒng)計理論，溶液理論，化學(xué)反應(yīng)與表面現(xiàn)象，高密度下物質(zhì)的性質(zhì)，晶體的對稱性，漲落理論，相平衡、二級相變和臨界現(xiàn)象?！独碚撐锢韺W(xué)教程(第5卷):統(tǒng)計物理學(xué)1(第5版)》可作為高等學(xué)校物理專業(yè)高年級本科生或研究生的教學(xué)參考書，也可供相關(guān)專業(yè)的研究生、科研人員和教師參考。
　　本書是一部享譽(yù)世界的理論物理學(xué)巨著，是反映經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)轉(zhuǎn)變的里程碑式的重要著作，于1962年獲得列寧獎。原著為俄文，現(xiàn)已有十余種文字的分卷譯本，六種文字的全卷譯本。本教程中的七卷是由諾貝爾物理學(xué)獎獲得者、蘇聯(lián)科學(xué)院院士、偉大的理論物理學(xué)家л.д.朗道和他的學(xué)生、蘇聯(lián)科學(xué)院院士、杰出的理論物理學(xué)家е.м.栗弗席茲在20世紀(jì)40－50年代陸續(xù)編寫而成的，另外三卷由栗弗席茲和俄羅斯科學(xué)院院士л.п.皮塔耶夫斯基等人按朗道的計劃在20世紀(jì)60－70年代編寫完成，后經(jīng)不斷補(bǔ)充完善，現(xiàn)已成為舉世公認(rèn)的經(jīng)典學(xué)術(shù)著作。本套教程內(nèi)容豐富、立論明確、論證嚴(yán)謹(jǐn)、物理圖像清晰，涵蓋了理論物理學(xué)從微觀到宏觀的各個領(lǐng)域，各卷中附有豐富的習(xí)題及解答，是學(xué)習(xí)理論物理學(xué)的必備參考書。

作者簡介

　　列夫·達(dá)維多維奇·朗道（1908-1968），理論物理學(xué)家、蘇聯(lián)科學(xué)院院士、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者。1908年1月22日生于今阿塞拜疆共和國的首都巴庫，父母是工程師和醫(yī)生。朗道19歲從列寧格勒大學(xué)物理系畢業(yè)后在列寧格勒物理技術(shù)研究所開始學(xué)術(shù)生涯。1929-1931年赴德國、瑞士、荷蘭、英國、比利時、丹麥等國家進(jìn)修，特別是在哥本哈根，曾受益于玻爾的指引。1932-1937年，朗道在哈爾科夫擔(dān)任烏克蘭物理技術(shù)研究所理論部主任。從1937年起在莫斯科擔(dān)任蘇聯(lián)科學(xué)院物理問題研究所理論部主任。朗道非常重視教學(xué)工作，曾先后在哈爾科大大學(xué)、莫斯科大學(xué)等學(xué)校教授理論物理，撰寫了大量教材和科普讀物。
　　朗道的研究工作幾乎涵蓋了從流體力學(xué)到量子場論的所有理論物理學(xué)分支。1927年朗道引入量子力學(xué)中的重要概念——密度矩陣；1930年創(chuàng)立電子抗磁性的量子理論（相關(guān)現(xiàn)象被稱為朗道抗磁性，電子的相應(yīng)能級被稱為朗道能級）；1935年創(chuàng)立鐵磁性的磁疇理論和反鐵磁性的理論解釋；1936-1937年創(chuàng)立二級相變的一般理論和超導(dǎo)體的中間態(tài)理論（相關(guān)理論被稱為朗道相變理論和朗道中間態(tài)結(jié)構(gòu)模型）；1937年創(chuàng)立原子核的幾率理論；1940-1941年創(chuàng)立液氦的超流理論（被稱為朗道超流理論）和量子液體理論；1946年創(chuàng)立等離子體振動理論（相關(guān)現(xiàn)象被稱為朗道阻尼）；1950年與金茲堡一起創(chuàng)立超導(dǎo)理論（金茲堡-朗道唯象理論）；1954年創(chuàng)立基本粒子的電荷約束理論；1956-1958年創(chuàng)立了費(fèi)米液體的量子理論（被稱為朗道費(fèi)米液體理論）并提出了弱相互作用的CP不變性。
　　朗道于1946年當(dāng)選為蘇聯(lián)科學(xué)院院士，曾3次獲得蘇聯(lián)國家獎；1954年獲得社會主義勞動英雄稱號；1961年獲得馬克斯·普朗克獎?wù)潞透ダ锎摹惗鬲劊?962年他與栗弗席茲合著的《理論物理學(xué)教程》獲得列寧獎，同年，他因?yàn)閷δ蹜B(tài)物質(zhì)特別是液氦的開創(chuàng)性工作而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。朗道還是丹麥皇家科學(xué)院院士、荷蘭皇家科學(xué)院院士、英國皇家學(xué)會會員、美國國家科學(xué)院院士、美國國家藝術(shù)與科學(xué)院院士、英國和法國物理學(xué)會的榮譽(yù)會員。

書籍目錄

第一章 統(tǒng)計物理學(xué)的基本原理
　1 統(tǒng)計分布
　2 統(tǒng)計獨(dú)立
　3 劉維爾定理
　4 能量的作用
　5 統(tǒng)計矩陣
　6 量子統(tǒng)計中的統(tǒng)計分布
　7 熵
　8 熵增長定律
第二章 熱力學(xué)量
　9 溫度
　10宏觀運(yùn)動
　11絕熱過程
　12 壓強(qiáng)
　13 功和熱量
　14 焓
　15 自由能和熱力學(xué)勢
　16 熱力學(xué)量的導(dǎo)數(shù)之間的關(guān)系
　17 熱力學(xué)溫標(biāo)
　18 焦耳-湯姆孫過程
　19 最大功
　20 處于外部介質(zhì)中的物體所做的最大功
　21 熱力學(xué)不等式
　22 勒夏特列原理
　23 能斯特定理
　24 熱力學(xué)量對粒子數(shù)的依賴關(guān)系
　25 在外場中物體的平衡
　26 轉(zhuǎn)動的物體
　27 相對論范圍內(nèi)的熱力學(xué)關(guān)系式
第三章 吉布斯分布
　28 吉布斯分布
　29 麥克斯韋分布
　30 振子的概率分布
　31 吉布斯分布中的自由能?
　32 熱力學(xué)微擾理論
　33 按 的冪次展開式
　34 轉(zhuǎn)動物體的吉布斯分布
　35 粒子數(shù)可變的吉布斯分布
　36 從吉布斯分布出發(fā)的熱力學(xué)關(guān)系式推導(dǎo)
第四章 理想氣體
　37 玻爾茲曼分布
　38 經(jīng)典統(tǒng)計中的玻爾茲曼分布
　39 分子的碰撞
　40 非平衡的理想氣體
　41 玻爾茲曼理想氣體的自由能
　42 理想氣體的物態(tài)方程
　43 熱容為常數(shù)的理想氣體
　44 能量均分定理
　45 單原子理想氣體
　46 單原子氣體.電子角動量的影響
　47 分子由不同原子構(gòu)成的雙原子氣體.分子的轉(zhuǎn)動
　48 分子由相同原子構(gòu)成的雙原子氣體.分子的轉(zhuǎn)動
　49 雙原子氣體.原子的振動
　50 雙原子氣體.電子角動量的影響
　51 多原子氣體
　52 氣體的磁性
第五章 費(fèi)米分布和玻色分布
　53 費(fèi)米分布
　54 玻色分布
　55 非平衡的費(fèi)米氣體和玻色氣體
　56 基本粒子的費(fèi)米氣體和玻色氣體
　57 簡并電子氣
　58 簡并電子氣的熱容
　59 電子氣體的磁性 弱場
　60 電子氣的磁性 強(qiáng)場?
　61 相對論性簡并電子氣
　62 簡并玻色氣體
　63 黑體輻射
第六章 凝聚體
　64 低溫下的固體
　65 高溫下的固體
　66 德拜內(nèi)插公式
　67 固體的熱膨脹
　68 高度各向異性的晶體
　69 晶格的振動
　70 振動數(shù)的態(tài)密度
　71 聲子
　72 聲子的產(chǎn)生和湮沒算符
　73 負(fù)溫度
第七章 非理想氣體
　74 氣體對理想性的偏離
　75 按密度冪次的展開式
　76 范德瓦爾斯公式
　77 位力系數(shù)與散射振幅的關(guān)系
　78 經(jīng)典等離子體的熱力學(xué)量
　79 關(guān)聯(lián)函數(shù)方法
　80 簡并等離子體的熱力學(xué)量
第八章 相平衡
　81 相平衡條件
　82 克拉珀龍-克勞修斯方程
　83 臨界點(diǎn)
　84 對應(yīng)態(tài)定律
第九章 溶液
　85 由不同粒子構(gòu)成的系統(tǒng)
　86 相律
　87 弱溶液
　88 滲透壓
　89 溶劑相的相互接觸
　90 相對于溶質(zhì)的平衡
　91 溶解過程的放熱和體積改變
　92 強(qiáng)電解質(zhì)溶液
　93 理想氣體的混合物
　94 同位素混合物
　95 濃溶液上的蒸氣壓
　96 溶液的熱力學(xué)不等式
　97 平衡曲線
　98 相圖舉例
　99 平衡曲面的特征曲線的相交
　100 氣體和液體
第十章 化學(xué)反應(yīng)
　101 化學(xué)平衡條件
　102 質(zhì)量作用定律
　103 反應(yīng)熱
　104 電離平衡
　105 涉及粒子對產(chǎn)生的平衡
第十一章 甚高密度物質(zhì)的性質(zhì)
　106 高密度物質(zhì)的物態(tài)方程
　107 大質(zhì)量物體的平衡
　108 引力物體的能量
　109 中子球體的平衡
第十二章 漲落
　110 高斯分布
　111 多個熱力學(xué)量的高斯分布
　112 基本熱力學(xué)量的漲落
　113 理想氣體中的漲落
　114 泊松公式
　115 溶液中的漲落
　116 密度漲落的空間關(guān)聯(lián)
　117 簡并氣體中的密度漲落關(guān)聯(lián)
　118 漲落的時間關(guān)聯(lián)
　119 多變量漲落的時間關(guān)聯(lián)
　120 動理學(xué)系數(shù)的對稱性
　121 耗散函數(shù)
　122 漲落的譜分解
　123 廣義響應(yīng)率
　124 漲落耗散定理
　125 多個量的漲落耗散定理
　126 廣義響應(yīng)率的算符形式
　127 長分子彎曲的漲落
第十三章 晶體的對稱性
　128 晶格的對稱元素
　129 布拉維晶格
　130 晶系
　131 晶類
　132 空間群
　133 倒格子
　134 空間群的不可約表示
　135 時間反演對稱性
　136 晶格簡正振動的對稱性
　137 一維和二維的周期結(jié)構(gòu)
　138 二維系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)函數(shù)
　139 分子取向的對稱性
　140 絲狀相液晶和螺狀相液晶
　141 液晶中的漲落
第十四章 二級相變與臨界現(xiàn)象
　142 二級相變
　143 比熱的躍變
　144 外場對相變的影響
　145 二級相變中對稱的改變
　146 序參量的漲落
　147 有效哈密頓量
　148 臨界指數(shù)
　149 標(biāo)度不變性
　150 連續(xù)相變的孤立點(diǎn)和臨界點(diǎn)
　151 二維晶格中的二級相變
　152 臨界點(diǎn)的范德瓦爾斯理論
　153 臨界點(diǎn)的漲落理論
第十五章 表面
　154 表面張力
　155 晶體表面的張力
　156 表面壓強(qiáng)?
　157 溶液的表面張力
　158 強(qiáng)電解質(zhì)溶液的表面張力
　159 吸附
　160 潤濕
　161 接觸角
　162 相變時的成核
　163 相在一維系統(tǒng)中存在的不可能性
索引

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：在談到“最概然的”結(jié)果時，必須注意：在現(xiàn)實(shí)中，過渡到較大熵的狀態(tài)的概率，與不論熵有多少明顯的減小的概率比較起來占有壓倒的優(yōu)勢，以致于后一種情形實(shí)際上從來沒有在自然界中被觀察到過。如果撇開由于極為微小的漲落引起的熵的減小不談，那么我們就可以把熵增長定律表述如下：如果在某一時刻閉合系統(tǒng)的熵不是最大，那么在以后諸時刻熵不會減小——只會增加或者在極端情況下保持常數(shù)。毫無疑問，這里所作的簡單的表述是符合現(xiàn)實(shí)情況的；它們被我們所有日常的觀察所證實(shí)。但是當(dāng)更深入地來考慮關(guān)于這些規(guī)律性的物理本質(zhì)和來源的問題時，就出現(xiàn)了重大的困難，這些困難在一定程度內(nèi)到現(xiàn)在還沒有解決。首先，如果我們試圖把統(tǒng)計學(xué)應(yīng)用到整個宇宙上去，把宇宙看作一個單一的閉合系統(tǒng)，那么我們立刻會遇到理論和實(shí)驗(yàn)之間的顯著矛盾。按照統(tǒng)計學(xué)的結(jié)果，宇宙應(yīng)該處于完全統(tǒng)計平衡的狀態(tài)。更精確地講，宇宙中任何一個無論多大但是有限的區(qū)域（它的弛豫時間在任何情況下都是有限的）應(yīng)該處于統(tǒng)計平衡狀態(tài)。同時日常經(jīng)驗(yàn)使我們相信：自然界的性質(zhì)與一個平衡系統(tǒng)的性質(zhì)毫無共同之處，而且天文學(xué)數(shù)據(jù)也表明：對于我們的觀測所能達(dá)到的整個巨大宇宙范圍，情況也是如此。擺脫這樣產(chǎn)生的矛盾，辦法應(yīng)該在廣義相對論中去尋找。道理在于，在考慮宇宙中的巨大區(qū)域時，其中存在的引力場將起重大的作用。眾所周知，引力場不是別的，而是時空度規(guī)的改變。在研究物體的統(tǒng)計性質(zhì)時，時空的度規(guī)性質(zhì)在某種意義上可以看作物體所處的“外界條件”。然而，有關(guān)閉合系統(tǒng)在足夠長的時間內(nèi)必定達(dá)到平衡狀態(tài)的論斷，當(dāng)然僅對處于穩(wěn)定外界條件下的系統(tǒng)適用。同時，普遍的宇宙學(xué)擴(kuò)漲也表明，其度規(guī)實(shí)質(zhì)上與時間有關(guān)。所以，“外界條件”在這種情況下絕不是穩(wěn)定的。這里重要的是，引力場本身不能當(dāng)作閉合系統(tǒng)的一部分，否則守恒定律將退化為恒等式，而我們知道守恒定律是統(tǒng)計學(xué)的基礎(chǔ)。正由于此，在廣義相對論中，整個宇宙不能看成閉合系統(tǒng)，而應(yīng)看成處于變化的引力場中的系統(tǒng)，與此相關(guān)，應(yīng)用熵增長定律不會得出統(tǒng)計平衡必然存在的結(jié)論。因此，關(guān)于把宇宙作為整體來考慮的問題，在上面所討論的一部分中，至少把表面上矛盾的物理根源弄清楚了。但是，對于如何理解熵增長定律的本質(zhì)仍有其它難點(diǎn)。

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《理論物理學(xué)教程(第5卷):統(tǒng)計物理學(xué)1(第5版)》是由高等教育出版社出版的。

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