4.mit教材《introduction to statistical physics》评介研究

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1、MIT教材《IntroductiontoStatisticalPhysics》评介研究张立彬（南开大学外国教材中心）杨硕（南开大学物理科学学院）1出版情况和作者简介《IntroductiontoStatisticalPhysics》（《统计物理简介》）是美国麻省理工学院物理系课程编号为8.08的课程“StatisticalPhysicsⅡ”使用的教材。本书于2001年由Taylor&Francis出版社第一次出版，全书共288页，作者是麻省理工学院的KersonHuang。KersonHuang在MIT于1953年获得物理学博士学位，随后他在普林斯顿

2、大学做博士后工作，1957年回到MIT任教直到1999年退休。退休后他继续从事着量子场论和统计力学方面的研究。2创作背景和主要内容这本书是作者在麻省理工学院给高年级的大学本科生上的一学期制的统计物理的讲义，基于作者在MIT的教学经验，它着重介绍经典和量子物理中的热力学。本书分为这几个部分。首先，作者以物质现象的理论介绍了热力学，强调了这种方法的功效和美妙。然后，作者展示了在统计方法的帮助下来推导这些热力学理论的过程，这是用经典力学和量子力学对理想气体的研究做到的。作者展示了很大范围的物理现象，可以用玻色气体和费米气体的性质解释。然后作者提出了统计力学

3、的正式方法——正则系综和巨正则系综。最后一部分作者用微观层次的眼光转到现象学，介绍了用感序参数描述显示在超导性和超流动性里的对称破缺。作者在涨落上花了很大的时间，从爱因斯坦对布朗运动的描述开始，通过对随机过程和时间系的分析，最后介绍了蒙特卡洛算法。经过粗略的划分，本书有12章介绍一般话题，有6章讲特殊应用。课程需要涉及所有的一般话题，而特殊应用每年都有改变。在一般话题中，1-3章讲热力学，5，6，8章讲理想气体的动力学，9，10章讲玻色气体和费米气体，12，13章讲正式统计力学，17，18章讲随机过程，余下的6章讲的是传递现象、玻色-爱因斯坦方程、布

4、朗运动等。在每章的最后作者提供了一些习题。3本书的特点5本书注重的是物理的理解。本书的内容涵盖了统计物理相关的基本原理，很自然的分成了18章，全书结构清晰、逻辑严谨，主体线索明确，有助于读者从整体上理解这门课程。作者在写这本书的时候，用讲述的口吻，给读者身临其境的感觉，引导读者进行思考，从而使读者理解书上的内容。作者在每一章的最后都留有习题，通过习题读者可以很好的理解书上的内容。本书的另外一个特点是它从讲解基本的知识延伸到了一些相关的前沿的科学问题，如对称性破缺和玻色-爱因斯坦方程，把理论与应用分开来讲解。这种深入浅出的讲解方式有利于读者的学习，使读

5、者在理解课程要求的知识之外，学以致用，既了解了学科前沿，又提高了学习的兴趣，增强了学习的热情。4本书的学术价值统计物理是有关大量物质的行为特性的一门学科，它研究的范围可以从沸腾的水到金属中的超导体。从根本上说，它是在探索随机过程的规律。在实践上，这个学科不仅应用在了自然科学和工程上，还应用在了社会科学和经济学上。《IntroductiontoStatisticalPhysics》这本书能够快速有效的引导读者了解物理世界的统计观点，它的目的是引导读者用钻研的眼光学习物理世界里的统计观点，它帮助读者用统计的方法推导出热力学中物质的现象。并且本书还提供了这

6、门学科在很多物理领域的应用。5本书对我国编写统计物理教材的启示首先，从语言上，本书以一种教授的口吻在叙述所学的内容，仿佛一位作者亲自传授课程，带着读者思考、学习，给读者身临其境的感觉。这样有助于读者的理解，并且能激发读者的学习兴趣。其次，本书的结构具有逻辑性，把理论知识和实际应用分开来，使读者更容易把握课程的主要内容和整体线索。最后，本书涵盖了最基本的理论，并且也包含了前沿的学科领域的知识。5章节目录前言xiii1.宏观观点11.1热力学11.2热力学变量21.3热力学极限31.4热力学变换41.5经典理想气体71.6热力学第一定理81.7磁学系统9

7、习题102.热与熵132.1热方程1352.2理想气体的应用142.3卡诺循环162.4热力学第二定理182.5绝对温度192.6温度作为积分因子212.7熵232.8理想气体的熵242.9热力学极限25习题263.应用热力学303.1能量方程303.2可测量系数313.3熵和损失323.4温熵图353.5平衡条件363.6自由能363.7吉布斯函数383.8麦克斯韦关系383.9化学势39习题404.相变454.1一级相变454.2相平衡条件474.3克拉贝隆方程484.4范德瓦尔斯状态方程494.5维里展开514.6临界点524.7麦克斯韦解释5

8、34.8温标54习题565.统计方法605.1原子观点605.2相空间625.3分布函数645.4各态历经假