伯克利物理学教程_(美) F. 瑞夫_9787111504450_安徽万品图书经营有限公司

全书共8章，内容包括：宏观体系的特性、基本的几率概念、多粒子体系的统计描述、热相互作用、微观理论与宏观测量、经典近似中的正则分布、一般热力学相互作用、输运过程分子运动论基础。各章的大量习题不仅可以加深对概念的理解，而且对统计物理学在其他领域的应用也颇有启发。

前言
　　本书是《伯克利物理学教程》的最后一卷，专门研究由许多原子或分子组成的大型（即宏观）体系，因而它为统计力学、分子运动论、热力学及热学等学科提供了入门课程。我所遵循的方法，既不是按照这些学科进展的历史顺序，也不是沿袭传统的方式。我的目标是宁可采用现代的观点，用尽可能系统和简洁的方法阐明：原子论的基本概念如何导致明晰的理论框架，能够描述和预言宏观体系的性质。
　　在写作这本书的过程中，我心目中的读者是：他对这门学科没有任何先入之见，在第一次遇到这门学科时只是从他学过基础物理和原子性质的有利地位出发。因此，我选择的叙述次序就是要对这样的读者有启发作用，他打算自己去发现如何获得宏观体系的知识。在力求使叙述明晰和统一的过程中，我系统地阐述一个基本原理作为整个讨论的基础，这个原理指出，一个孤立体系有向最无规则状况接近的趋向。尽管我限于集中阐述一些简单的体系，但处理这些体系的方法是能广泛应用并易于推广的。尤其是，我在全书都试图强调物理洞察力，也就是迅速而直接地了解有重要意义的那些关系的能力。因此我力求做到：详细地讨论物理概念，而不迷失于数学公式中；用简单的例证说明普遍的抽象概念；对一些重要的量作出数值估计；把理论与由观察和实验得出的真实世界联系起来。
　　我不得不极其细心地选择本卷中应包括的题材。我的意图是要强调那些最基本的概念，它们不但对于物理学工作者有用，也对化学、生物学或工科的读者有用。“教学说明”概括说明了本书的结构和内容，并为教师和学生提供了若干指南。本书采用非传统的讲述次序，目的在于强调宏观尺度的描述和原子尺度的描述之间的关系，然而却并不一定要牺牲那些传统的方法中所固有的优点。具体地讲，值得提出下列几个特点：
　　（1）读者学完第7章后（即便他略去了第6章），对于经典热力学的基本原理与重要应用的理解程度，就应像他按传统方式所学习到的一样好。当然，关于熵的意义他将有更深入的理解，还会对统计物理学有相当深入的了解。
　　（2）我在本书中曾特意强调，统计理论导出的某些结果，在内容上纯粹是宏观的，而且与我们对所研究体系的原子结构可能假定为什么样的模型完全无关。这样，书中就十分明显地说明了经典热力学的普适性以及与模型的无关性。
　　（3）虽然按历史叙述的方法极少能对某一学科提供最严格的或最有启发性的阐述，但是熟悉一些科学概念的演变，还是有意义的，并且是有教益的。因此，本书中也有若干必要的评论，使学生对本学科的进展有某些理解。
　　学习本卷所需的前提，除了经典力学和电磁学的基本知识外，只需要懂得最简单的原子论以及下列最初步的量子论知识：量子态和能级的意义，海森伯测不准原理，德布罗意波长，自旋的概念以及箱中的自由粒子问题。所需的数学工具不超过简单的微分、积分和泰勒级数。掌握了《伯克利物理学教程》前几卷（特别是第4卷）主要内容的读者，当然为学习本书打下了充分的基础。本书也能很好地用作任何其他现代基础物理学教程的最后部分，就是说适用于二年级或二年级以上大学生水平的任何同类课程。
　　正如我在前言的开头指出的，我的目标是充分阐述一门复杂学科的基础，使它成为简洁的、明晰且易于为初学学生所接受的教材。虽然这个目标是值得追求的，但是达到它却是困难的。对我来说，写这本书的确是一项艰巨而独特的工作，它耗费了很多的时间，真使我感到精疲力尽。如果我知道自己已经足够好地达到了我的目的，本书确实是有些用处的，也就算是对我的某种补偿了。

教学说明
　　本书的结构
　　本书分为三个主要部分，我将依次叙述。
　　A 预备性概念（第1、2章）
　　第1章：本章对本书所要探讨的最基本的物理概念作定性介绍，使学生懂得宏观体系的特点，并把学生的思考引向一条富有成效的路线。
　　第2章：本章在性质上更像数学，试图使学生熟悉概率论的基本概念（假定学生预先并没有几率的观念）。全章始终强调了系综的概念，所举的例子全都是物理上很有意义的情况。尽管本章是针对后面各章的应用而写的，但所讨论的几率概念当然期望在更广泛的范围内都可以应用。
　　这两章不必花太多时间。实际上，有些学生很可能已有足够的基础，已经熟悉了这两章的部分内容。虽然如此，我明确地建议这样的学生也不要跳过这两章，而是把这两章当作有益的复习。
　　B 基本理论（第3、4、5章）
　　这部分是本书的核心。实际上，本书主题逻辑上的及定量的发展是从第3章开始的（就这个意义上说，前两章可以略去，但从教学效果来看，那是不明智的）。
　　第3章：本章讨论如何用统计术语描述由许多粒子所组成的体系。本章还引进了统计理论的基本假设。学完这一章后，学生应当已经认识到：宏观体系的定量理解，本质上说，取决于对体系可到达的状态数的研究，但他还不可能看到这一认识具有多么有用的价值。
　　第4章：本章构成了实质上的核心内容。这章很自然地从研究两个体系如何通过热传递发生相互作用入手。但是，这一研究很快就导出了熵、绝对温度、正则分布（即玻耳兹曼因子）等一些基本概念。到本章结束，学生就能处理一些很实际的问题了。事实上，他已懂得了如何由基本原理计算物质的顺磁性质和理想气体的压强。
　　第5章：本章把理论的概念完全引到实际中来。因而本章讨论如何把原子论与宏观测量联系起来，如何从实验上确定一些物理量，例如绝对温度、熵等。
　　授课时间十分紧迫的教师教完这五章就可结束，而不必感到惋惜。到此为止，学生应当已十分清楚地懂得了绝对温度、熵和玻耳兹曼因子，即统计力学和热力学的最基本的概念。（的确，至此尚未讲到的唯一热力学结果只是准静态绝热过程中熵保持不变。）我认为这样本课程的基本目的已经达到了。
　　C 理论的详尽阐述（第6、7、8章）
　　这一部分由彼此独立的三章组成，在某种意义上，每一章都可以独立存在，而不必以另外两章为前提。并且在读另一章之前只选用任一章的开头几节也是完全可行的。因此，任何教师都可利用这一灵活性以适应他自己的爱好或学生的兴趣。其中第7章又是整个理论中最重要、最基本的一章，因为它完成了热力学原理的讨论。它也可能是对化学或生物学的学生最有用的一章。
　　第6章：这一章把近似经典概念引入统计描述中，从而讨论正则分布的某些特别重要的应用。气体分子的麦克斯韦速度分布及能量均分定理是本章的主要论题。作为例证的应用包括分子束、同位素分离及固体热容等。
　　第7章：本章一开头就证明在准静态绝热过程中熵保持不变。这就完成了热力学定律的讨论，然后对这些定律又以最普遍的形式加以总结。这一章还讨论了几个重要的应用：普遍平衡条件，包括吉布斯自由能的性质；相平衡；以及对热机和生物有机体的意义。
　　第8章：最后一章打算阐述体系的非平衡性质。本章以最简单的平均自由程论证处理稀薄气体的输运过程，也阐述了黏滞性、热传导、自扩散及电导等。
　　本书基本结构的阐述就到此为止。在伯克利进行教学的过程中，大约用了基础物理学教学时间中最后四分之一中的八周时间，完成了本书主要内容的教学任务。
　　上面的概述清楚地表明，尽管本书的叙述方式是新颖的，但仍有自己严密的逻辑结构。
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