《statisticalphysicsofparticles》教材评介

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1、《Statisticalphysicsofparticles》教材评介张家宁（陈省身数学研究所理论物理专业09硕）一、出版情况《Statisticalphysicsofparticles》（粒子的统计物理）2007年由剑桥大学出版社出版发行。本书根据作者在麻省理工学院的教学讲稿编写而成，此次为该书的首次出版。二、作者情况作者M.Kardar教授是麻省理工学院物理系终身教授，他在剑桥大学获得学士学位，并在MIT获得哲学博士学位。曾在哈佛大学、牛津大学、加州大学伯克利分校等知名大学出任学术委员会会员。在过去20年里一直在麻省理工学院从事统计物

2、理的教学和研究工作。三、本书主要内容本书作为统计物理学的教科书包含统计物理学领域的核心概念和方法。第一章为热力学部分，高度简练的语言将热力学所有主要物理概念清晰的表达出来。从中亦可看出作者自身的深厚物理功力和独到的见解。如热力学第二定律、卡诺热机和熵等章节前后连贯、浑然一体，给人很强的整体感和宏观观念。在若干概念的描述上作者可能借鉴了著名华人物理学家黄克孙教授的统计物理著作，并进一步加以凝练。其第二章主讲概率论，这和大部分之前的统计力学相关书籍不讲概率论的做法进行了一些有益的改进。同样的凝练语言介绍了相当多的方法为后面章节的使用奠定了基础

3、，从而在数学上给人的严谨的感觉。此外最后一节关于信息论的讨论或为首次出现在同类书籍之中。第三章为气体运动理论玻尔兹曼方程以及H定理是其核心内容，唯一可能缺憾之处关于非平衡统计的介绍过于单薄。而非平衡统计实则当今统计物理学以相关科学的首要研究热点。第四、第五章章介绍经典统计力学系综理论和相互作用粒子，其中前一章一如前面的凝练文风，突出基本应用如理想气体和二能级体系。特别是后者的提出使后面量子统计的提出自然且前后形成很好的对比，有助于读者深入学习。第五章相互作用粒子，物理图像清晰简明，主要介绍凝聚的平均场理论和临界的概念，这与后面课程将要设计

4、的场的统计概念形成很好的契合。使后者的提出不至突兀。第六、第七章主讲量子统计力学及理想量子气体，将量子微观态，和量子宏观态作为第六章的核心并结合实际的物理系统，将抽象的概念具体化、物理化。第七章重心放在全同粒子和量子气体上，主要应用前章量子统计的基本概念。并且联系当前的研究热点。特别的本章的习题中有关于单层石墨中二维狄拉克费米子的相关问题，使读者自然而然的发现基本理论与科学研究之间的联系。达到研究与学习基本理论的统一。为本书增色不少。四、本书的主要特点及适用对象本书语言凝练见解独到，把复杂的统计物理概念清晰的呈现在读者面前，写出了这本不可

5、多得的好书。另外，该书的另一可贵之处还在于新颖、独到的练习题目和详尽的答案分析。主要适合群体为物理系研究生及高年级的本科生，此外其他专业的学生及研究人员也能从阅读此书中获益。五、社会反映3《StatisticalPhysicsofParticles》是Kardar20年来在MIT教授新颖地而广受欢迎的统计物理课程的结晶。统计物理学科不仅维系而且促进了量子力学的发展，这在20世纪物理学发展中起着重要作用，本书正是统计物理学科要点的精彩收录。这本书在未来的重要性仅会随着众多学科如定量生物学的发展而增加。——DavidRNelson,Harva

6、rdUniversity这是一本长期以来我所见过的最有价值的教科书。这本书由当今统计物理领域的领袖之一Kardar写成，是对统计物理领域精炼、优雅而综合的涵盖。我可以肯定这本书将成为统计物理领域下一代研究人员、学生们的参考书。我多么希望自己在学生时代能有这本书啊。当然，现在我能够利用这本书来进行教学工作。——AlessandroVespignani,IndianaUniversity六、目录前言1热力学1.1简介1.2热力学第零定律1.3热力学第一定律1.4热力学第二定律1.5卡诺机1.6熵1.7热平衡过程和热力学势1.8重要的数学关系1

7、.9稳定条件1.10热力学第三定律习题2概率2.1一般性定义2.2单随机变量2.3几个重要概率分布2.4多随机变量2.5变量求和与中心极限定理2.6大数定理2.7信息、熵与估计习题3气体的运动学理论3.1一般性定义3.2刘维尔定理3.3BBGKY级列3.4波尔兹曼方程3.5H定理和不可逆性3.6平衡条件3.7守恒定律3.8零阶流体力学3.9一阶流体力学习题34经典统计力学4.1一般性定义4.2微正则系综4.3两能级系统4.4理想气体4.5混合熵和吉布斯佯谬4.6正则系综4.7典型例子4.8吉布斯正则系综4.9巨正则系综习题5相互作用粒子5

8、.1累积展开5.2集团展开5.3第二维里系数和范德瓦尔斯方程5.4范德瓦尔斯方程的倒塌5.5凝聚的平均场理论5.6变分法5.7相关态5.8临界点行为习题6量子统计力学6.1稀薄多原子分子气体6