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2024-06-24
这是我热力学与统计物理课程的讲义草稿,分为热力学和统计物理两个部分。这里采用的是比较传统的讲法,即将热力学和统计物理分开讲。实际上,现在比较流行的讲法是把两个部分揉在一起讲,把统计物理作为微观基础而把热力学作为统计物理的应用。当然,如果要揉在一起讲,这个讲义必须重新安排,也许等我有空再说吧,其实将两个部分分开讲也有它的好处,真的,不仅仅是因为没有时间(约等于懒惰)。
本讲义的结构基本与汪志诚先生的热力学统计物理教材(第二版)的结构相同。根据实际的情况,我对部分内容做了调整。
热力学部分主要是简化了热力学基本理论的讲述,因为这些内容往往在普通物理热学中都有所涉及。所以本课程主要是起到一个总结和深化的作用。与此同时,我适当加重了关于相变和化学反应方面的内容,特别是关于溶液的讨论。从某种意义上说,这种调整是必须的,因为现在的普通物理的热学中已经加入了大量的原先属于热力学的内容。所以在这个课程中显然没有必要将这些内容再重复一次。但是,适当的理论概括和总结是必须的。
在统计物理部分,我适当的简化了近独立子系的内容,增加了普遍的系综理论的内容。另外,关于涨落的理论也放在系综理论中去讲述,关于布朗运动的内容则完全略去了。另外略去的内容还有汪志诚先生书中关于量子霍尔效应、超流液氦的理论。对于将布朗运动的内容略去,我必须深刻的反省和忏悔。尽管我总是要求学生们课外阅读,但恐怕还是有相当数量的学生对此无动于衷。为了说明我对于布朗运动的重视,我将概率论和随机过程的一些简单介绍放在了附录中,可以供同学们参考,也算是我的一项亡羊补牢之举。至于说量子霍尔效应、超流液氦的内容,我认为还是不讲比较好。因为在这个课程中不太容易将这些内容真正讲清楚。当然,我仍然建议学生们可以阅读一下这些内容。增加的内容主要在系综理论的部分,特别是关于自旋模型及其相变的统计理论(主要是平均场近似的理论)。关于临界现象的统计理论是近代统计物理的重要组成部分,因此我认为有必要加强。
另外一项我加入的内容是关于热力学和统计物理的简单历史。这些内容有些取自王竹溪先生的书,有些则是从另一些历史资料中截取的。加入这一部分的目的主要是使同学们了解这门学科的产生、发展的过程,从这些重要历史发展中可以看到科学内在的一些规律。这一点其实很有必要,特别是考虑到现在的教科书或讲义(包括本讲义)都不可能按照原先历史的顺序来讲述。


热力学与统计物理讲义-刘川v2.0.pdf
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