中外物理学精品书系·统计力学：非平衡态热力学的随机方法（英文影印版 第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 斯特里特（R.F.Streater） 著

图书标签:

• 统计力学
• 非平衡态热力学
• 随机方法
• 物理学
• 英文影印版
• 第二版
• 中外物理学精品书系
• 热力学
• 物理
• 科学

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301251768

版次：1

商品编码：11621116

包装：平装

丛书名： 中外物理学精品书系

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：396

编辑推荐

　　统计力学无疑是现代物理学的基石之一。考虑到多粒子体系，统计力学是不能绕过的、必备的工具。另外，几乎所有日常的物理学应用都与统计力学有关。《中外物理学精品书系·统计力学：非平衡态热力学的随机方法（英文影印版 第二版）》作为统计力学的专著，侧重于非平衡态热力学问题，是由至于这一方面研究的学者和研究生不应错过的佳作。

内容简介

　　《中外物理学精品书系·统计力学：非平衡态热力学的随机方法（英文影印版 第二版）》详细地介绍了用统计力学方法处理非平衡态热力学和统计物理问题的研究。其中统计方法包含了经典统计和量子统计。本书研究对象主要为平均能量守恒和熵增的系统。探讨了热噪声、化学反应、扩散等等问题。
　　《中外物理学精品书系·统计力学：非平衡态热力学的随机方法（英文影印版 第二版）》可作为统计物理、凝聚态物理、材料科学领域的研究者的参考书，也可供相关领域研究生作为教材使用。

作者简介

　　（英）斯特里特，英国国王学院教授。

目录

Preface v
Classical Statistical Dynamics 1
1. Introduction 3
2. Probability Theory 13
2.1 Sample Spaces and States . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Random Variables, Algebras . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3 Entropy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3. Linear Dynamics 43
3.1 Reversible Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2 Random Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.3 Convergence to Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.4 Markov Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4. Isolated Dynamics 73
4.1 The Boltzmann Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4.2 The Heat-Particle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.3 The Hard-Core Model of Chemical Kinetics . . . . . . . . 94
4.3.1 Isomers and Di_usion in a Force-Field . . . . . . . 95
4.3.2 Markov Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.3.3 Entropy Production . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.3.4 Osmosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.3.5 Exchange Di_usion . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.3.6 General Di_usions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.4 Chemical Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.4.1 Unimolecular Reactions . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.4.2 Balanced Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.5 Energy of Solvation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.6 Activity-led Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.7 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5. Isothermal Dynamics 123
5.1 Legendre Transforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.2 The Free-energy Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.3 Chemical Kinetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.4 Convergence in Norm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
5.5 Dilation of Markov Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.6 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6. Driven Systems 151
6.1 Sources and Sinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.2 A Poor Conductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.3 A Driven Chemical System . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.4 How to Add Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7. Fluid Dynamics 167
7.1 Hydrostatics of a Gas of Hard Spheres . . . . . . . . . . . 168
7.2 The Fundamental Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.3 The Euler Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
7.4 Entropy Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.5 A Correct Navier-Stokes System . . . . . . . . . . . . . . 181
Quantum Statistical Dynamics 187
8. Introduction to Quantum Theory 189
9. Quantum Probability 197
9.1 Algebras of Observables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
9.2 States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
9.3 Quantum Entropy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
9.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
10. Linear Quantum Dynamics 221
10.1 Reversible Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
10.2 Random Quantum Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . 224
10.3 Quantum Dynamical Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
10.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
11. Isolated Quantum Dynamics 237
11.1 The Quantum Boltzmann Map . . . . . . . . . . . . . . . 237
11.2 The Quantum Heat-Particle . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
11.3 Fermions and Ions with a Hard Core . . . . . . . . . . . . 256
11.4 The Quantum Boltzmann Equation . . . . . . . . . . . . . 272
11.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
12. Isothermal and Driven Systems 283
12.1 Isothermal Quantum Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . 283
12.2 Convergence to Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
12.3 Driven Quantum Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
12.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
13. In_nite Systems 297
13.1 The Algebra of an In_nite System . . . . . . . . . . . . . 299
13.2 The Reversible Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
13.3 Return to Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
13.4 Irreversible Linear Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . 306
13.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
14. Proof of the Second Law 311
14.1 von Neumann Entropy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
14.2 Entropy Increase in Quantum Mechanics . . . . . . . . . . 312
14.3 The Quantum Kac Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
14.4 Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
14.5 The _-Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
14.6 The Marginals and Entropy . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
14.7 The Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
15. Information Geometry 319
15.1 The Jaynes-Ingarden Theory . . . . . . . . . . . . . . . . 319
15.2 Non-Linear Ising Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
15.3 Ising Model Close to Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . 327
15.4 Non-linear Heisenberg Model . . . . . . . . . . . . . . . . 329
15.5 Estimation; the Cram_er-Rao Inequality . . . . . . . . . . 333
15.6 Efron, Dawid and Amari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
15.7 Entropy Methods, Exponential Families . . . . . . . . . . 340
15.8 The Work of Pistone and Sempi . . . . . . . . . . . . . . 341
15.9 The Finite-Dimensional Quantum Info-Manifold . . . . . 346
15.10 Araki's Expansionals and the Analytic Manifold . . . . . 352
15.11 The Quantum Young Function . . . . . . . . . . . . . . . 354
15.12 The Quantum Cram_er Class . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
15.13 The Parameter-Free Quantum Manifold . . . . . . . . . . 360
15.14 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Bibliography 367
Index 377

前言/序言

中外物理学精品书系·统计力学：非平衡态热力学的随机方法（英文影印版 第二版） 主题： 深入探索统计物理学的前沿领域——非平衡态热力学，聚焦于随机过程在描述和理解复杂系统动态行为中的核心作用。 目标读者： 物理学、化学、工程学、生物物理学等相关领域的研究人员、研究生以及对现代统计力学有浓厚兴趣的专业人士。 内容概述： 本书旨在为读者构建一个坚实的理论框架，用以处理那些远离热力学平衡状态的物理系统。它不仅仅是对传统统计力学的扩展，更是对系统如何自发地演化、耗散能量以及在时间维度上展现出复杂动力学行为的深刻洞察。重点强调了随机过程、涨落现象以及时间演化在理解这些非平衡现象中的不可替代性。 全书结构清晰，从基础概念出发，逐步深入到前沿的研究课题。它非常注重数学工具与物理图像的结合，确保读者不仅掌握了计算技巧，更能深刻理解其背后的物理意义。 第一部分：基础与回顾 本部分首先回顾了平衡态统计力学的核心概念，如系综理论、配分函数以及基本的热力学关系。随后，引入了非平衡态所必需的动态描述工具。 时间演化与动力学方程： 详尽讨论了描述宏观状态随时间演化的动力学方程，包括连续时间和离散时间模型。重点分析了如何从微观的动力学规则（如牛顿力学或量子演化）导出有效的宏观方程。 马尔可夫过程基础： 这是理解随机物理系统的基石。本书详细介绍了马尔可夫链的定义、转移概率矩阵的性质（如细致平衡条件、稳态分布的确定）。通过具体的物理实例（如布朗运动的简化模型），阐述了如何利用这些工具来模拟粒子在势场中的随机游走。 涨落与噪声： 非平衡态的显著特征之一是涨落的存在。本书深入探讨了热噪声的来源，并介绍了处理随机力（噪声项）的数学方法，如朗之万方程（Langevin equations）的应用，这是连接微观随机性与宏观耗散的关键桥梁。 第二部分：非平衡态统计力学的核心理论框架 这一部分是全书的核心，着重介绍现代非平衡统计力学中两大支柱性的理论工具：概率密度演化与耗散函数。 福克-普朗克方程（Fokker-Planck Equation, FPE）： 作为描述粒子概率密度函数时间演化的偏微分方程，FPE在处理具有漂移和扩散项的随机系统时至关重要。本书详细推导了FPE的构建过程，并展示了其在单变量和多变量系统中的应用，特别是在分析势能表面上的势阱动力学和逃逸时间问题。 主方程（Master Equation）： 对于具有不连续跃迁的系统（如化学反应网络、跳跃过程），主方程是更普适的描述工具。本书阐述了主方程与FPE之间的关系（即当跃迁步长趋于零时的极限），并讨论了如何使用主方程计算平均时间和首次通过时间。 详细平衡与时间可逆性： 深入剖析了平衡态的特殊性质——详细平衡。随后，讨论了当系统偏离平衡时，时间反演对称性如何被打破。这为后续引入耗散函数和不对称性关系奠定了基础。 第三部分：耗散、输运与涨落的量化 本部分将理论框架应用于实际的输运现象和能量耗散问题，强调了不可逆性的定量描述。 输运系数的计算： 详细介绍了如何利用动力学理论（如格林-久保公式或其他时间相关函数方法）计算电导率、扩散系数和粘滞系数等输运参数。重点讨论了这些系数如何依赖于系统的微观结构和温度。 起伏-耗散定理（Fluctuation-Dissipation Theorem, FDT）： FDT是非平衡态理论的基石之一，它建立了系统对外部微扰（耗散）的响应与其内部热涨落（起伏）之间的深刻联系。本书不仅介绍了FDT的经典形式，还探讨了其在非平衡态下的推广形式，如起伏定理（Fluctuation Theorems）。 起伏定理的深入探讨： 这是非平衡统计力学近年来最活跃的研究领域之一。本书详细介绍了Jarzynski等温等压下的等时等温起伏定理，以及Crooks的量热法关系。这些定理表明，即使在远离平衡的过程中，功的分布也携带了关于平衡态自由能差异的信息，极大地拓展了实验测量和计算模拟的边界。 第四部分：复杂系统的应用与现代方法 最后一部分将前述理论应用于更具挑战性的复杂系统，并介绍了强大的数值和计算工具。 蒙特卡洛方法与动力学模拟： 阐述了如何将统计物理中的蒙特卡洛采样技术扩展到时间演化问题中，例如使用Metropolis算法模拟分子动力学中的随机跳跃，或使用Path Integral方法处理量子系统的输运。 界面现象与相变中的动力学： 讨论了界面生长、相分离过程中的驱动力与阻力，以及临界点附近涨落的标度律和动态重整化群方法的应用。 随机场论与非平衡场论： 简要介绍了如何利用场论的语言描述大量的相互作用粒子系统在非平衡态下的集体行为，这对于理解自组织临界性等现象至关重要。 本书特色： 1. 理论深度与广度兼备： 平衡了严谨的数学推导与丰富的物理直觉培养。 2. 强调随机性： 将随机过程视为描述非平衡现象的自然语言，而非仅仅是工程上的近似。 3. 前沿性： 覆盖了起伏定理等现代统计物理学的核心成果。 本书是希望在统计力学领域进行深入研究的学者不可或缺的参考书。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够深入剖析非平衡态物理系统的书籍，而《统计力学：非平衡态热力学的随机方法》（英文影印版 第二版）恰好引起了我的注意。我对于平衡态统计力学已经有了一定的了解，但非平衡态下的复杂性和动态性，一直是我非常想要深入探索的领域。这本书的标题明确指出了“随机方法”，这让我对它能够提供的方法论产生了浓厚的兴趣。我猜想，书中会详细介绍如何运用概率论和随机过程的工具，来理解和描述那些持续演化的系统，比如如何利用马尔可夫过程来分析粒子在介质中的扩散，或者如何通过随机行走来模拟一些复杂的动力学过程。非平衡态系统的研究，对于理解诸如天气变化、生命体的代谢活动、甚至信息传播等现象至关重要，而随机方法似乎是理解这些现象的有力武器。英文影印版，虽然阅读起来需要更多的专注和努力，但这正是我追求的，能够直接接触到原汁原味的学术思想，深入领悟其精妙之处。我希望这本书能为我提供一个系统性的框架，让我能够更好地理解这个充满动态和不确定性的世界。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我对于统计力学如何从微观粒子行为推导出宏观热力学性质非常着迷。然而，传统的统计力学往往聚焦于平衡态系统，这在一定程度上限制了它对现实世界中许多动态现象的描述能力。因此，当看到《中外物理学精品书系·统计力学：非平衡态热力学的随机方法》（英文影印版 第二版）这本书时，我的兴趣瞬间被点燃。非平衡态，这个概念本身就充满了动态感和不可逆性，而“随机方法”的引入，似乎提供了一种能够有效刻画这种复杂性的理论框架。我非常期待书中能够详细阐述如何利用各种随机过程，比如福克-普朗克方程、Langevin方程等，来分析和理解诸如相变动力学、催化反应、甚至是复杂生物系统的功能实现等问题。英文影印版，尽管需要克服语言上的障碍，但它意味着我能直接汲取第一手的学术养分，深入理解理论的精髓和研究的最新动态。我希望这本书能够帮助我构建起一个更全面的统计力学知识体系，尤其是在理解那些充满随机性和演化性的物理过程方面。

评分☆☆☆☆☆

这本《统计力学：非平衡态热力学的随机方法》的英文影印版，尽管我还没有深入阅读，但单从它的书名和出版背景，就能感受到它潜在的深度与广度。我一直对统计力学在描述宏观现象背后的微观机制方面感到着迷，尤其是当涉及到非平衡态系统时，那里的复杂性更是令人兴奋。非平衡态热力学，听起来就像是打开了一个充满活力的宇宙，物质在不断地流动、交换能量，而统计力学的方法，特别是随机过程的引入，似乎为我们提供了一把能够窥探这些动态过程的钥匙。我期待这本书能够解释如何用概率和统计的语言来理解诸如流体动力学、化学反应速率、甚至生物体的代谢过程等看似杂乱无章的现象。非平衡态系统与平衡态系统的根本区别在于其演化方向性和不可逆性，而随机过程恰恰能很好地捕捉这种“无规矩”中的“规律”。我脑海中已经勾勒出一幅画面：书中会详细阐述马尔可夫链、布朗运动、泊松过程等概念，并展示它们如何被用来模拟和分析现实世界中的各种复杂系统。虽然英文影印版可能在阅读上需要一些额外的精力，但这正是我所追求的，能够直接接触到原汁原味的学术思想，深入理解其精髓。我希望这本书能成为我理解复杂世界的一个强大工具。

评分☆☆☆☆☆

收到这本《中外物理学精品书系·统计力学：非平衡态热力学的随机方法》（英文影印版 第二版）后，我的第一感觉是它的“厚重感”，不单指实体书的重量，更是其蕴含知识的丰富程度。我之前接触过一些关于统计力学的入门书籍，对平衡态下的薛定谔方程、玻尔兹曼分布等有所了解，但对于非平衡态的随机方法，我的认知还比较模糊。非平衡态，顾名思义，就是系统处于动态变化中，与我们日常生活中接触到的很多现象更为贴近，比如扩散、传热、以及诸如生物体内的分子运动等等。这本书的标题明确指出了“随机方法”，这让我感到非常好奇。我想象着书中会深入探讨如何利用随机过程来描述这些非平衡系统的演化，比如如何通过蒙特卡洛模拟来解决一些解析方法难以处理的问题，或者如何理解布朗运动背后的涨落耗散定理。第二版通常意味着内容上的更新和完善，或许加入了近年来的研究进展，这对于一个希望跟上科学前沿的读者来说至关重要。虽然我需要克服语言障碍，但我相信这本书能够提供一个系统、深入的视角，帮助我理解那些在平衡态下无法解释的物理现象。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对物理学有浓厚兴趣的爱好者，这本书《统计力学：非平衡态热力学的随机方法》（英文影印版 第二版）是我近期关注的焦点。我常常在思考，那些看似混乱无序的自然现象，背后是否隐藏着某种普适性的规律。非平衡态热力学，听起来就充满了挑战与魅力，它触及了我们认识世界最基本的层面——能量的流动与物质的演变。而“随机方法”的加入，更是让我觉得这本书提供了一种全新的视角。我猜想，书中会详细介绍如何运用概率论和随机过程的工具，来定量地描述和预测那些动态变化着的系统。想象一下，通过理解随机行走、马尔可夫链等概念，我们可以模拟出粒子在介质中的扩散路径，分析出蛋白质折叠的动力学过程，甚至理解宇宙大尺度结构的形成。英文影印版，也意味着我能够直接接触到作者最原始的思想和严谨的论证，即便阅读过程会比中文翻译版更具挑战性，但这种直接的学术交流，正是我所渴望的。我希望这本书能够为我打开一扇通往微观世界动态之美的大门。

评分☆☆☆☆☆

好

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这个书不错。。。。。。。。。。。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

书还不错，英文的这个价算便宜了。留着慢慢看，慢慢啃啃肯

评分☆☆☆☆☆

好！

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这些书在书店里常常买不到，还很难找，今后我买书就上京东了。

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统计力学：非平衡态热力学的随机方法（英文影印版 第二版）

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还行吧。。。。。。。。。。。。。。

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