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Pathria《统计力学》的新亮点

(2017-09-30 12:34:02)
标签:

杂谈

       新近出版的Pathria《统计力学(第三版)》是内容全面、现代的优秀统计力学著作,誉满世界数十年的著名经典教科书。自20世纪80年代以来,本书在我国高等教育中作为统计力学的重要参考书已经沿用三十多年了,它在我国统计力学教学和科研中已经发挥了良好的作用,产生了比较广泛的影响。

Pathria《统计力学(第三版)》中文版2017年9月出版

《统计力学》英文原版第一版出版于1972年,第二版出版于1996年,第三版出版于2011年。本书第一版中译本曾于1985和1986年由高等教育出版社分上、下册出版,译者湛垦华和方锦清是根据本书作者帕斯里亚(R. K. Pathria)1977年的《统计力学》修订本翻译的。

这是80年代第一版中译本的封面



这是80年代第一版中译本的封面

2009年作者Pathria又邀请Paul D. Beale作为共同作者,对原书进行了大量的补充完善,这次中译本是由方锦清和戴越根据2011年最新《统计力学》英文第三版在第一版中译本的基础上重新翻译出版的。


内容亮点:本版比80年代的第一版译本新增的课题如下:

超冷原子气体中的玻色-爱因斯坦凝聚和简并费米气体的行为:§7.2、§8.4、§11.2.A和§11.9。20世纪90年代玻色-爱因斯坦凝聚在超冷气体中得以实现,而后21世纪00年代又在简并费米气体中实现,这些进展导致了原子物理、分子物理以及光学的革命,也为人们理解凝聚态系统的量子行为提供了一条宝贵途径。比尔有几位朋友和同事是科罗拉多大学物理系和实验天体物理联合研究所(JILA)的成员,他们是这个令人激动的新领域的领军人物。

玻色-爱因斯坦凝聚的有限尺度行为:附录F。我们建立了一套解析理论来研究有限系统中玻色-爱因斯坦凝聚的行为,这套理论提供了一个严格的方法,使得我们在计算玻色-爱因斯坦凝聚的性质时可以自然而然地得到基态部分。

早期宇宙的热力学:第9章。宇宙大爆炸之后极短的时间内,宇宙发生了一系列热力学相变。天体物理学家利用这些相变所遗留下的痕迹来回溯宇宙最初的瞬间。过去20年间,天文学取得了重大进步,为我们提供了大量关于宇宙早期演化的观测数据。这些数据包括哈勃太空望远镜对宇宙膨胀所做的深空测量、宇宙背景探测器(COBE)对宇宙微波背景辐射的温度所做的精密测量、以及威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)所测得的宇宙微波背景辐射随角度的变化。这一系列数据使得我们能够精确地确定宇宙的年龄、成分及其早期演化情况。巧合的是,比尔的院系办公室所在的大楼是以乔治·伽莫夫命名的。20世纪50年代到60年代,伽莫夫在科罗拉多大学的时候,曾是这个院系的一员,他是早期宇宙核合成理论的领军人物。

化学平衡:§6.6。化学势决定了化学平衡的必要条件。这个课题就其本身而言就是重要的,而对于我们在第9章关于早期宇宙热力学的讨论来说,它同样扮演了关键的角色。

蒙特卡罗和分子动力学模拟:第16章。计算机模拟已经成为了现代统计力学的重要工具。我们在第16章对蒙特卡罗和分子动力学的技巧和算法做了简明介绍。

关联函数和散射:§10.7。关联函数是理解热力学相、相变以及临界现象的核心。不同的热力学相之间的差别,往往会在关联函数和与之密切相关的静态结构因子的行为中最为明显地体现出来。我们将第二版中的相关讨论归拢至一处,同时又增补了新的素材。

涨落-耗散定理和动态结构因子:§15.3.A、§15.6.A和§15.6.B。一个处在自然平衡状态的系统存在有热力学涨落;与此同时,系统对于偏离平衡状态的微小扰动会产生响应。涨落-耗散定理描述了这两者之间的关系。这个定理是非平衡态统计力学的基石之一。我们展开讨论了这个定理,讨论内容包括:从线性响应理论推导出的重要结论、关于动态结构因子的讨论、谐振子的布朗运动分析等,这些讨论为我们提供了有用的实例。

相平衡和克劳修斯-克拉珀龙方程:§4.6和§4.7。我们用了大量篇幅以讲述如何使用统计力学的方法来确定热力学相和相变的性质。此处对相平衡和相图结构的概述为后文的讨论奠定了基础。

有关相变和临界现象的课题做了大幅扩充:在第一版中,只安排了一章内容讲述相变理论,而在新译本中则用了三章篇幅来讲述这个课题,基本上涵盖了该主题的各方面内容,并囊括了最新的进展。这三章是:第12章 相变: 临界性、普适性和标度性;第13章 相变: 各种模型的严格 (或近严格) 结果;第14章 相变: 重正化群方法。

热力学系集和相关统计系综的总结:附录H。我们总结归纳了热力学关系式以及它们同统计力学系综之间的联系。其中的大部分信息可从本书的其他地方找到,但我们认为将这些重要联系的纲要写在一个地方会对读者有用。

伪随机数生成器:附录I。伪随机数生成器对于计算机模拟来说是不可或缺的。我们提供了简单的算法来产生均匀分布或高斯分布的伪随机数,并且讨论了它们的性质。

补充了大量习题。

删除了第一版的部分章节,对于保留下来的素材,作者只做了一些编辑工作。


翻译、编辑过程中的亮点

书末附了原版书的彩图。

特别是,翻译时还根据英文版勘误进行了校订。

新版翻译过程中所遇到的不明之处,还特别请教了北京大学赵凯华教授、中科院半导体研究所姬扬教授、四川大学吴大诚教授、中国科学技术大学陈帅、邓友金教授等;南京大学物理学院鞠国兴教授对本书的翻译工作提了很多有价值的意见和建议。

朗道集结号读者QQ群(373454863)中的部分志愿者阅读了新增习题的译文,尽可能保证习题的翻译准确无歧义。


在此,译者和小编向所有对新译本做出贡献的人士致以衷心的谢意!


物流亮点

    除了内容、翻译、编辑中的亮点,第三版中文版还采用了塑封包装,也就是包了一层塑料膜。定制的防震气泡快递袋里还包一层纸板。


配图由朗道集结号读者qq群读者@Yang-Millsの場[lily]提供

塑封


高教社官方微店还采用纸盒 定制的防震气泡快递袋包装

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微店可开发票,有明细单微店2017年国庆节期间发货安排:10月1号-5号15点前支付的订单5号发货,5号15点-8号15点前支付的订单8号发货。敬请知悉。本书国庆假期结束前仅在微店有售,其他电商平台上架时间还得再等等。


书名:统计力学(第三版)
作者:[美]R. K. Pathria, Paul D. Beale 著 方锦清, 戴越 译
版社:高等教育出版社
出版日期: 2017.09
ISBN:9787040479133
版次:3
开本:16开
装帧:精装


目录

第三版前言

第二版前言

第一版前言

历史的回顾

第一章 热力学的统计基础

1.1 宏观态和微观态

1.2 统计学与热力学之间的联系: Ω(N,V,E)的物理意义

1.3 统计学和热力学之间的进一步联系

1.4 经典理想气体

1.5 混合熵与吉布斯佯谬

1.6 微观态的“正确”计数

习题

第二章 系综理论的基本原理

2.1 经典系统的相空间

2.2 刘维尔定理及其推论

2.3 微正则系综

2.4 实例

2.5 量子态与相空间

习题

第三章 正则系综

3.1 一个系统与大热库间的平衡

3.2 正则系综里的一个系统

3.3 正则系综中各统计量的物理意义

3.4 配分函数的另一种表达式

3.5 经典系统

3.6 正则系综中的能量涨落: 与微正则系综的对应关系

3.7 两个定理——“均分”和“位力”

3.8 谐振子系统

3.9 顺磁性的统计理论

3.10 磁性系统的热力学: 负温度

习题

第四章 巨正则系综

4.1 系统与粒子–能量库之间的平衡

4.2 巨正则系综中的一个系统

4.3 统计量的物理意义

4.4 实例

4.5 巨正则系综的密度涨落和能量涨落: 与其他系综的对应关系

4.6 热力学相图

4.7 相平衡和克劳修斯–克拉珀龙方程

习题

第五章 量子统计学的表述形式

5.1 量子力学系综理论: 密度矩阵

5.2 各种统计系综

5.3 实例

5.4 不可分辨粒子所组成的系统

5.5 自由粒子系统的密度矩阵和配分函数

习题

第六章 简单气体理论

6.1 量子力学微正则系综中的理想气体

6.2 其他量子力学系综中的理想气体

6.3 占有数的统计

6.4 动力学的考虑

6.5 具有内部运动的分子所组成的气体系统

6.6 化学平衡

习题

第七章 理想玻色系统

7.1 理想玻色气体的热力学性质

7.2 超冷原子气体中的玻色–爱因斯坦凝聚 (BEC)

7.3 黑体辐射的热力学

7.4 声波场

7.5 声场的惯性密度

7.6 液氦Ⅱ中的元激发

习题

第八章 理想费米系统

8.1 理想费米气体的热力学性质

8.2 理想费米系统的磁性质

8.3 金属中的电子气

8.4 超冷原子费米气体

8.5 白矮星的统计平衡性质

8.6 原子的统计模型

习题

第九章 早期宇宙热力学

9.1 大爆炸的观测证据

9.2 宇宙温度的演化

9.3 相对论性电子、正电子和中微子

9.4 中子分数

9.5 正负电子湮灭

9.6 中微子温度

9.7 原初核合成

9.8 复合

9.9 尾声

习题

第十章 相互作用系统的统计力学: 集团展开法

10.1 经典气体的集团展开

10.2 物态方程的位力展开

10.3 位力系数的计算

10.4 关于集团展开法的一般评述

10.5 第二位力系数的精确处理

10.6 量子力学系统的集团展开

10.7 关联和散射

习题

第十一章 相互作用系统的统计力学: 量子化场方法

11.1 二次量子化的表述形式

11.2 非理想气体的低温行为

11.3 非理想玻色气体的低能态

11.4 玻色液体的能谱

11.5 具有量子化环流的状态

11.6 量子化涡环和超流动性破缺

11.7 非理想费米气体的低能态

11.8 费米液体的能谱: 朗道唯象理论

11.9 费米系统的凝聚

习题

第十二章 相变: 临界性、普适性和标度性

12.1 对凝聚问题的一般性评述

12.2 范德瓦尔斯气体的凝聚

12.3 相变的动力学模型

12.4 晶格气和二元合金

12.5 伊辛模型的零级近似

12.6 伊辛模型的一级近似

12.7 临界指数

12.8 热力学不等式

12.9 朗道唯象理论

12.10 热力学函数的标度假设

12.11 关联和涨落的作用

12.12 临界指数ν和η

12.13 平均场理论最后一瞥

习题

第十三章 相变: 各种模型的严格 (或近严格) 结果

13.1 一维流体模型

13.2 一维伊辛模型

13.3 一维n矢模型

13.4 二维伊辛模型

13.5 任意维度的球状模型

13.6 任意维度理想玻色气体

13.7 其他模型

习题

第十四章 相变: 重正化群方法

14.1 标度的基本概念

14.2 重正化的若干简单示例

14.3 重正化群: 一般性表述

14.4 重正化群的应用

14.5 有限尺度

习题

第十五章 涨落和非平衡统计力学

15.1 平衡态热力学涨落

15.2 布朗运动的爱因斯坦–斯莫卢霍夫斯基理论

15.3 布朗运动的朗之万理论

15.4 趋向平衡: 福克尔–普朗克方程

15.5 涨落的谱分析: 维纳–欣钦定理

15.6 涨落–耗散定理

15.7 昂萨格关系

习题

第十六章 计算机模拟

16.1 导言和统计学

16.2 蒙特卡罗模拟

16.3 分子动力学

16.4 粒子模拟

16.5 计算机模拟需要注意的事项

习题

附录

A. 边界条件对量子态分布的影响

B. 一些数学函数

C. 半径为R的n维球的“体积”和“表面积”

D. 玻色–爱因斯坦积分

E. 费米–狄拉克积分

F. 理想玻色气体的严格分析和玻色–爱因斯坦凝聚的发端

G. Watson函数

H. 热力学关系式

I. 伪随机数

参考文献

中英对照索引

译后记

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