统计力学精要:加拉沃蒂的短篇论述
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更新于2024-08-02
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"本书《统计力学》由Giovanni Galavotti撰写,是关于统计力学的简明论著,源自作者在意大利物理学百科全书统计力学部分的工作。内容包括了他在百科全书中撰写的多篇论文,特别是关于‘统计力学’、‘集合论’和‘布朗运动’的文章。该书在意大利版的基础上进行了修订和扩充,由罗马‘La Sapienza’大学物理系出版,并得到了意大利国家研究委员会(CNR-GNFM)的支持。"
统计力学是物理学的一个分支,它通过统计方法来研究大量粒子系统的宏观性质和行为。这个领域起源于19世纪末,由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦、路德维希·玻尔兹曼和阿尔弗雷德·埃伦费斯特等人发展起来,目的是将热力学定律与微观世界的牛顿力学联系起来。
本书的核心概念包括:
1. **微观状态与宏观状态**:统计力学的基础是理解一个系统的宏观性质(如温度、压力和体积)是由其所有粒子的微观状态决定的。这些微观状态的数量巨大,统计力学通过统计方法来处理。
2. **熵和概率**:熵是描述系统混乱程度的物理量,与热力学第二定律密切相关。在统计力学中,熵与微观状态的概率分布有关,最大熵原理指导我们如何确定最可能的宏观状态。
3. **玻尔兹曼统计**和**费米-狄拉克统计**/**玻色-爱因斯坦统计**:这三种统计方法分别适用于经典系统、费米子系统和玻色子系统。它们决定了不同能级上的粒子分布,影响系统的热力学性质。
4. **麦克斯韦-玻尔兹曼分布**:描述了理想气体中粒子的速度分布,是统计力学的经典结果,解释了气体的温度与粒子平均动能之间的关系。
5. **集合论**:在统计力学中,集合论提供了处理大量粒子系统的数学工具,用于定义和操作各种状态空间。
6. **布朗运动**:统计力学中的一个重要应用是布朗运动理论,它描述了微小颗粒在流体中的随机运动,是分子热运动的宏观表现,也是对分子运动论的实验证据。
7. **相变和临界现象**:统计力学可以解释物质在不同相(如固态、液态和气态)之间转换的过程,以及临界点附近的行为,如磁性材料的居里点或液体的沸点。
8. **路径积分**和**量子统计**:统计力学也包含了量子力学的概念,如路径积分方法,用于处理量子系统的统计行为。
9. **系综理论**:系综理论提供了一种框架,通过考虑不同的统计权重来计算宏观量,例如正则系综、微正则系综和大数系综。
10. **涨落理论**:统计力学探讨了宏观量的波动,即涨落,这在理解和预测非平衡态过程时至关重要。
本书不仅涵盖了这些基础概念,还可能涉及更现代的主题,如超导性、超流动性、自组织现象、复杂系统和混沌理论等。它对理解自然界中广泛存在的物理现象,以及开发新的理论和实验技术,都具有深远意义。
2009-07-07 上传
2009-08-02 上传
2009-08-02 上传
2013-12-11 上传
2018-11-15 上传
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