《EquilibriumStatisticalPhysics》教材评介4.docVIP

《Equilibrium Statistical Physics》教材评介 朱浩楠（南开大学数学科学学院） 1 本书的出版与作者情况 《平衡态统计物理学》一书2008年由美国施普林格出版社出版，全书共364页，是由Marc Baus和 Carlos F.Tejero合著的。 Marc Baus是比利时布鲁塞尔自由大学教授，该校素以理论物理学、电子学和计算机应用而闻名。Marc Baus教授是国际知名的物理学家，曾与人合作或独立著述了20本物理学专著，具有丰富的教材创作背景。多次在国际顶尖物理学杂志《Physic Review》上发表论文。他还是Laboratoire de Physique de la Matière molle (LPMM)实验室首席成员。 2 本书的创作背景 本书的目的在于向学生介绍物质不同性态下的统计力学和它们之间的转化状态。虽然在统计物理学——不管是平衡态系统还是非平衡态系统——都已经有很多本专著，但是在所收录的内容上差异很大。这不仅仅是由于作者的个人兴趣的差异造成的，也是由于这些著作的出版年代所决定的——早一些的著作会花大量的篇幅来讨论气态系统，这在后期的著作中也有介绍但是重点逐渐转移到液态系统。在当代，物理学的主要的兴趣又转移到了有延展性的物质（比如液态晶体、胶质和聚合物）上，并且这些特殊的物质状态也就被带入到现有的著作中去。 本书的学术价值在于它综合了之前的几种观点，对整个学科作了比较全面的介绍。 3 本书的主要内容 本书的目的是向读者介绍平衡态统计物理学的整体框架，然后过渡到比之前的统计物理学著作中涉猎的状态更广泛的一系列状态和转移状态中去。 书中很多的话题当然确实能够进行比本书介绍的更深入的学习。事实上，本书第一部分的宗旨就是简明扼要的描绘这些状态模型，然后在附注中给出阅读更深一层著作的建议和参考书目。 作为教材，本书分为四个部分，和一系列介绍正文中使用到的数学工具的附录。 在第一部分（第一到三章），给出了平衡态统计物理学的力学和热力学基础。虽然很多学习平衡态统计物理学的学生可能事先具备这些预备知识，但是加入这些章节可以使本书具有良好的封闭性。而这常常是学习者所希望的。 在第二部分（第四到六章），一些平衡态统计物理学的基本规则将会经由一些基本的理想系统或非交互系统给出直观的介绍。三个主要的吉布斯系综——微正则系综、规范系综、巨正则系综——将会被作为中心介绍，同时伴随着这些知识给出一些标准的应用实例。这些课题虽然很简单，但是却能将学生的注意力以较好的方式吸引到统计物理学中来。 在第三部分（第七到九章），这些基本原理将会被应用在相互关联系统或者非理想系统上。当然，这个目标只能近似地得以数值实现，因为此处的目的仅仅是要学习经典相互关联系统。以数值近似方法为基础，一些简要的状态模型将在第八章予以介绍，并且同时介绍学习状态之间的转移理论。虽然这里的简要模型只是现实的粗略模仿，但是它们作为进一步学习更切近现实的系统是必要的。而且从难度上来说，这些“简单”模型并不“简单”。 最后，第四部分（第十到十三章）介绍了一些比较先进的材料。这包括一个对于临界现象和连接指数的重正化群计算（第十章），界面研究和界面张力的计算（第十一章），拓扑缺陷研究和它带来的“纹理学说”（第十二章）和经典状态转移动力学理论（第十三章）。我们的目的是通过介绍这些现代理论的基本内容，使得学生产生兴趣，然后自我完成更深入仔细的阅读。 4 本书的主要特点 首先，作为一本国际上的经典教材，本书较为综合，不仅仅综合以前的一系列经典教材的优点，介绍了经典的内容，而且还增加了应用介绍，更在最后以相当的篇幅介绍了一些近代的知识，这些近代理论的介绍无疑将会对培养学生兴趣起到很好的正面推动作用。而且这些现代内容的介绍伴以相应章节后的阅读材料，使得本书涉及的范围是十分广阔的。所以这对于科研工作者来说也是一本不错的手册。 另外，书中的理论推导逻辑紧凑严密，伴以直观的图像和实例分析，使得抽象的公式便得容易接受，这也是本书广受好评的原因之一。 其次，本书还具有相对较好的封闭性，更符合初学者的实际需求。 最后，本书的附录对数学工具的介绍简明实用，易于掌握，便于初学者参考。 5 本书的学术价值 本书较为综合，不仅仅综合以前的一系列经典教材的优点，介绍了经典的内容，而且还增加了应用介绍，更在最后以相当的篇幅介绍了一些近代的知识，这些近代理论的介绍无疑将会对培养学生兴趣起到很好的正面推动作用。而且这些现代内容的介绍伴以相应章节后的阅读材料，使得本书涉及的范围是十分广阔的。书中的理论推导逻辑紧凑严密，伴以直观的图像和实例分析，使得抽象的公式便得容易接受。本书还具有相对较好的封闭性。无论是对于平衡态统计物理学的初学者还是对于科研工作者来说本书都是一本难得的