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PAGE PAGE 12 《Principles of Statistical Physics》教材评介 申新兴（南开大学数学科学学院） 一、出版信息 《Principles of Statistical Physics》（统计物理的基本原理）这本书于2006年由WILEY-VCH出版社出版，作者是著名的物理学家Boris M. Smirnov（鲍里斯米斯米尔诺夫）教授。本书共6大部分，共460页。 二、作者情况 Boris M. Smirnov（鲍里斯米斯米尔诺夫）在1968年毕业于列宁格勒国立大学并获得物理学博士学位。经过在不同的研究职位的工作后，最后在1986年他被聘为莫斯科科学院俄罗斯科学院研究所的高温度的部门之一的负责人。教授斯米尔诺夫是大约30本书作者或者共同作者，其中的“电离气体物理” 在2001年由Wiley-VCH出版，另外著有300篇关于等离子体物理，原子物理和原子团簇研究论文。他是低温等离子体和等离子上基本过程组的副主席和全国委员会主席。斯米尔诺夫教授的研究兴趣集中在等离子物理科学与技术、物理组、分形系统和纳米结构，以及球闪电物理。 三、内容介绍 这本书涵盖了许多微粒系统性质和改革的各个方面。这些微粒系统是统计物理和物理动力学的对象。在一个世纪之前，已经有了描述这些系统的基本理论。这本书在已有统计物理和物理动力学内容上进行扩展，同时也增加了一个学习许多粒子合奏的新方法。在书中，对于描述统计物理和物理动力学的各个概念时，我们以最简单的原子系统为指导，例如稀有的被压缩的惰性气体，虽然在研究惰性气体的非经典特性时也会考虑许多复杂的系统。另外，还包含稀有气体的各种参数和涉及它们的现象。 考虑到许多相同原子粒子合奏，在单个粒子状态的基础下能描述合奏状态，考虑它们之间的相互作用，每个微粒的运动（或者在经典情形下它们的轨迹）对应于一个微粒系统的描述的分析可能会应用单个微粒的含有某些参数的分布来进行简化。在这种方法下，我们转移到单个微粒参数的分布函数或者统计描述和具有时间特性的这个系统进化的分布函数的多样性，这是统计物理的基础。有人可能会期望上面这种转变能让我们抽取出更重要的信息，并且这些信息接近简化分析和便于去除问题的次要方面。正是这样，但是从一个系统的动态描述到一个统计的描述的转变并不是无足轻重且不能被一个一般形式概括，尽管对于某些特定系统的可能的这种转变的分析让我们更深刻理解统计物理的特性，并且为了达到这一目的，我们使用最简单的方法和参数。 统计物理开始于热力学，它主要处理许多粒子合奏的平均参数。热力学的普遍规律和它的概念是统计物理的基础。统计物理通过去掉一个热力学的假设得到发展。热力学研究许多粒子的平衡系统，但是，统计物理和物理动力学研究非平衡和非静止状态的粒子合奏。 以这个实用观点和统计描述的有效性的假设，我们试图用最简单的方式分析所考虑系统的特性，含有大量相同粒子的系统允许这些微粒和它们的聚合状态有多种结构。约束粒子系统的结构和不同结构间的竞争将在下面进行考虑。为了理解统计物理过程和现象的特性，我们将研究最简单或极限的情形。特别地，当考虑簇的聚合状态和散装系统之间转变阶段的问题时，我们参考成对束缚原子的合奏及它们间的相互作用，利用压缩的稀有气体作为引导。我们限制在一个2-聚合方法，它只涉及固体或液体的集群聚合状态或散装状态。束缚原子合奏的配置激发导致相变，并且原子间成对相互酌情形下基本激发扰动空缺或空洞。空洞概念让我们理解了镶边的微观性质和提供了分析相对于热力学的这种现象的其他方面的可能性。对于这种系统，在配置激发的空洞概念的基础上，可以将相变和玻璃转换结合起来。 多粒子平衡状态的建立和此系统从基本过程包括个别粒子的导的结果的发展，以及这些过程的率决定了整个系统状态的不同。接下来，对该系统的统计描述与真实系统得动力发展联系了起来，并且本书包含了一些系统得平衡与发展理论。如果系统的平衡同时与不同的自由度相关，我们获得了热力学平衡。但实际系统得静止状态就不同的自由度对应不同的弛豫时间来说是不一样的的。那么系统的静止状态被弛豫时间的等级决定着，并且一个确定的弛豫时间等级引领着相应的许多原子粒子的静止态系统。这具有实际结果：例如，若热力学平衡在我们的宇宙中达到了，它会导致所有生命的热致死，这个问题早在19世纪被广泛地讨论过。进一步地，在地球表面热力学平衡的情况下，氢和碳将仅以水和二氧化碳的形式存在。在这样的条件下，生物、某些对象及化学化合物，如纸、植物或羟类将不会在地球上出现。这些例子说明实际上我们被非热力学平衡系统所包围着，并且本书还将考虑一些非平衡系统和相关的现象的特征的建立。 若热力学平衡被打破了，宇宙热力学定律变为无效。另一方面，非平衡条件导致不同状态及现象，依赖于弛豫时间等级。例如，一个气体放电