【溯源探幽熵的世界】

內容簡介

熵是一個極其重要的物理量，但又以其難懂而文明。 《溯源探幽：熵的世界》將帶你追本溯源，尋幽探微，漫遊神奇的物理迷宮，領略熵的真諦。

《溯源探幽：熵的世界》著重論述熵的基本概念，分別從熱力學、統計物理、分子動理論、資訊理論、非線性動力學、天體物理和宇宙論等不同側面、不同層次來剖析其蘊含的意義。 同時，在寬廣的範圍內討論了熵在現代自然科學與科技中的應用，闡明了它所處的地位。

目錄

叢書修訂版前言（i）

叢書序（iii）

前言（v）

第一章緣起——蒸汽機帶來的學問（1）

來自實踐——瓦特與蒸汽機（2）

當務之急——提高蒸汽機效率（3）

理想化入手——卡諾的貢獻（5）

放之四海皆准——能量守恒（9）

走向絕對——熱力學溫度（13）

又一美妙的幻想——第二類永動機之夢（16）

應運而生——熱力學第二定律（18）

談非論是——“不可能性”的正面價值（21）

第二章“天將降大任於是人也”——熵的亮相（23）

石破天驚——一個概念的誕生（24）

殊途同歸——再談幾種說法的等效性（29）

天道盈虧——熵恒增=能貶值（29）

極大與極小——平衡判據（32）

概念的拓展——化學勢與複相平衡（34）

“推敲”平衡——穩定與否？ （36）

“冬季為什麼要生火？”—— 耐人尋味（38）

第三章S=klogW——墓碑上的公式（41）

劍手與雄牛的決鬥——學術之爭（42）

不朽的豐碑——“寫下這些記號的，難道是一比特凡人嗎？” （43）

寓理於娛——棋盤遊戲（45）

黑白混淆——吉布斯佯謬（51）

底蘊之所在——系統混亂度的度量（52）

溯流尋源——玻耳茲曼統計（54）

夾縫裏的文章——漲落（57）

第四章無序對有序——熵與能之間的較量（63）

黑白交錯——有序乎？ 無序乎？ （63）

概念落實——序的轉變（64）

尋根溯源——能與熵的較量（68）

從陽剛到陰柔——走進軟物質的世界（70）

大師的洞見——熵致有序（75）

彈性與高彈性——鍵力與“熵力”的比照（78）

蛋白質分子的折疊——熵與能的交纏（82）

第五章時間之矢——趨近平衡（85）

開啟演化之門——不可逆性（85）

近水樓臺——近平衡區的熱力學（88）

跨越時代的傑作——玻耳茲曼方程（91）

逆其意而道之——H定理（95）

“速度反演”——對H定理的詰難（97）

“複現始態”——對H定理的另一詰難（99）

分析與澄清——罐子遊戲（101）

第六章再談時間之矢——遠離平衡（104）

視野擴展——錶觀上的差异（104）

海闊天空——開放的世界（105）

被忽略的問題——奇妙的對流（110）

“蝴蝶效應”？—— 氣象的可預測性（114）

振盪之玄機——有趣的“化學鐘”（118）

生命是什麼？—— 值得深思的問題（122）

不解的疑團——“熱寂”之謎（126）

第七章“零”的追求——向絕對零度的逼近（131）

“永久氣體”——神話的破滅（131）

從理想到實際——一篇博士論文的貢獻（134）

多孔塞的妙用——節流致冷（137）

結束與開始——氦的液化（139）

八仙過海——致冷奇招（142）

“熵”中看“光”——獨闢蹊徑（146）

異軍突起——雷射致冷（148）

艱辛的歷程——創世界紀錄（155）

第八章瓊樓玉宇，高處不勝寒——奇妙的低熵世界（159）

登場亮相——熱力學第三定律（159）

舞臺背後——導向量子世界（161）

“芝麻開門”——量子論的誕生（164）

改弦易轍——量子統計（167）

理想成真——量子氣體的凝聚（171）

世紀疑謎——超導性與超流性（176）

空中樓閣——負溫度（183）

第九章妖精的啟示——熵與資訊（188）

別出心裁——麥克斯韋妖（188）

降妖伏魔——各顯神通（191）

不可或缺——資訊（194）

天作之合——資訊與熵（197）

待價而沽——資訊與能（199）

代代相傳——資訊與生命（201）

誰執牛耳？—— 能熵之爭（206）

第十章尚未了結——當代視野中的熵（208）

從真實到虛構——相空間、系綜與吉布斯熵（209）

墨水比喻——粗粒化與混合性（212）

分等定級——從遍歷系統到伯努利系統（213）

麵包師與猫——相映成趣，共參妙理（215）

定量刻畫——李雅波諾夫指數與動力學熵（218）

鋪平道路——通向不可逆性（220）

桌球戲的啟示——回歸玻耳茲曼方程（222）

餘音嫋嫋——物理學規律與不可逆性（225）

後記（232）

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【邊緣奇迹相變和臨界現象】

編輯推薦

《邊緣奇迹：相變和臨界現象》為理論物理的基礎讀物，內容豐富、敘述生動、插圖精彩，可供具有理工科大學初年級教育程度的讀者閱讀。

內容簡介

0℃時冰融化成水，100℃時水沸騰成蒸汽，這種現象司空見慣。 仔細想想，為什麼在單個水分子結構不變、相互作用不變的情况下，這麼多水分子會不約而同地從一個相“變”到另一個相呢？ “新相”在“老相”中又如何“孕育”、“形成”？ 《BR》本書將帶領讀者進入千奇百怪、絢麗多彩的“相變世界”：從物質三態變化、磁鐵、鐵電、液晶相變，到玻色-愛因斯坦凝聚、超流和超導。 書中還把平衡態相變的概念推廣到其他系統，包括幾何相變和非平衡相變。 全書通過對相變和臨界現象的介紹，闡述熱力學和統計物理的基本概念，從熵的引入、統計配分函數，到對稱破缺、標度律和普適性。 同時也描述了研究相變現象的基本理論方法，包括平均場近似、標度分析、重正化群、統計模型精確解和電腦數值模擬等，還介紹了相變研究的**進展，如有限系統的臨界現象和量子相變。

目錄

叢書修訂版前言

叢書序

再版前言

初版前言

第一章“物含妙理總堪尋”

千姿百態的“水”

“微觀”和“宏觀”

喜鵲牽線：統計物理的妙用

第二章從物質的三態變化談起

理想氣體

臨界點

範德瓦耳斯方程

三相點

水的特殊性

第三章千奇百怪的相變現象

廣延量和强度量

鐵磁和反鐵磁相變

合金的有序一無序相變

變化多端的中間相——液晶

“巧奪天工”：極低溫揭開的秘密

玻色一愛因斯坦凝聚

有沒有永久氣體

一種“幾何”相變：滲流

第四章平均場理論

相變的分類

被多次“發明”的理論

序參量

朗道理論

漲落和關聯

對稱的破缺和恢復

連續相變的物理影像

第五章簡單而艱難的統計模型

平衡態統計物理的三部曲

統計物理究竟能不能描述相變？

伊辛模型的曲折歷史

複數和四元數

統計模型展覽

闖到“收斂圓”的外面去！

第六章概念的飛躍——標度律與普適性

實驗家的挑戰

四維以上空間才正確的理論

是偶然的巧合嗎？

標度假定

自相似變換

普適到什麼程度？

第七章一條新路——“重正化群”

不動點

再談幾何相變

重正化變換

奇怪的展開參數

重正化群理論的實驗驗證

第八章空間維數的意義

漲落和空間維數的關係

理論物理怎樣“鑽”進了非整數維空間

連續變化的空間維數

三類幾何對象的豪斯道夫維數

布朗粒子的軌跡是幾維的？

上邊界維數和下邊界維數

第九章特殊的“雙二維”空間

一場爭論

能實現二維系統嗎？

相位漲落與准長程式

拓撲性的元激發：渦線

能量與熵的競爭

第十章有限系統的臨界現象

有限尺度標度律

高於上臨界維數有限系統的臨界現象

有限系統臨界現象的實驗研究

第十一章量子相變

測不准關係和量子漲落

量子比特體系的相變

光阱中稀薄原子的“超流——絕緣體”轉變

第十二章非平衡相變——自然界中的有序和混沌

從對流現象談起

耗散結構

走向湍流的道路

確定論方程中的內在隨機性

結束語

實驗和理論的相互促進

科學的進步是集體智慧的結晶，需要多種人才的合作和

不同途徑的配合

不同學科的交叉和滲透

千里之行，始於足下

後記

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【物質探微】

內容簡介

粒子物理學是人類認識世界的重要手段，先後有50多人憑藉在此領域的貢獻獲得30多項諾貝爾獎，這在諾貝爾獎的歷史上是****的。

《物質探微：從電子到誇克》通俗的闡述了粒子物理的基本知識，詳細討論了主要常見粒子如電子、光子、質子、中子、反粒子、中微子、共振子等乃至比較特殊的等粒子的發現。 生動描述了宇稱不守恆，誇克模型及認識逐步走向統一的探索故事，特別是諾貝爾獎成果及其他重大發現或進展。 還特別重點闡述了誇克在天文學和天體物理學上的應用，特別是關於奇异誇剋星的探索和研究。

目錄

叢書修訂版前言/i

叢書序/iii

再版前言/v

初版前言/Vii

**章建造物質塔樓的磚石/1

分子原子粒子/1

人類發現的**個基本粒子—電子/3

人類發現的第二個基本粒子—光子/6

又是波、又是粒子/9

放射性現象/11

原子模型/12

角動量也是量子化的/16

不相容原理/18

原子核是基本粒子嗎？/ 18

建造物質塔樓的磚石/22

第二章粒子物理學的降生/25

有負質量粒子嗎？/ 25

粒子世界的半邊天/26

B衰變的能量失竊案/31

中微子的歸案/34

理論預言了介子/37

尋找介子/39

神秘的u子/39

兀介子真的找到了/42

第二類中微子/44

粒子物理學成為一門獨立的學科/45

世界上總共只有四種力/46

粒子有四大類/47

粒子過程的形象化表示—費曼圖/49

第三章一批不速之客—奇异粒子/52

一批不速之客/52

不速之客的標記—奇异數/54

奇中奇—中性K介子/58

第四章鏡子裏的世界/61

對稱與守恒/61

鏡像與宇稱/64

弱作用中宇稱守恒嗎？/ 67

吳健雄的實驗/69

空間真的左右不對稱嗎？/ 71

反粒子才是粒子在鏡子裏的像？/ 73

左旋中微子/75

CP仍有點不守恒/76

時間反演也有點不對稱/78

有磁荷嗎？/ 79

生命的左右不對稱性/79

第五章短命粒子—共振子/81

這麼短的壽命怎麼量測？/ 81

最早觀測到的共振子/82

共振子的大量湧現/83

共振子的電磁衰變/87

第六章到粒子內部去/89

强子結構的最初探索/89

阪田模型/90

八重態與十重態/91

粒子中的“冥王星”/92

誇克—一個奇怪的名字/96

强子由誇克組成/99

誇克有“色”又有“味”/102

色是强作用的根源/103

從誇克角度看粒子過程/105

再做“油滴”實驗/107

盧瑟福實驗的翻版/108

噴注—部分子的影子/110

通力合作/112

第七章揭開了新的序幕/114

J/甲的轟動/114

J/甲究竟是什麼粒子？/ 117

兩類實驗/120

粲“原子”/122

帶粲數的强子/123

“美麗”和“真理”/126

“真理”終於被發現/127

輕子家族也添了新成員/128

輕子和誇克的三個世代/130

第八章走向統一/131

統一理論的歷史回顧/131

四種作用的比較/132

楊米爾斯場/133

對稱性的自發破缺和質量起源/136

究竟有沒有傳遞弱作用的粒子？/ 140

弱向量流守恒/141

奇异數守恒與奇异數不守恒弱作用的統一描述/143

中微子質量與中微子振盪/145

弱作用和電磁作用的統一/146

希格斯場與上帝粒子/150

强作用的漸近自由和誇克禁閉/152

弱、電、强三者的大統一/154

粒子世界，知也無涯/158

第九章天上的誇克/160

巨大的“原子核”與巨大的“原子”/160

怎樣發現中子星？/ 163

存在誇克物質組成的恒星嗎？/ 165

奇异物質的動力學性質/166

奇异星的自轉可以比中子星更快/168

一個錯誤的“發現”促進了奇异星物理的發展/168

奇异星比中子星更密、更小？/ 169

中子星如何向奇异星轉變？/ 171

裸奇异星/172

帶殼的奇异星/173

奇异星與奇异矮星/174

奇异星的熱效應/175

相變與爆發過程/176

宇宙演化中的誇克/178

後記/179

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 【超越自由神奇的超導體】

內容簡介

自1911年卡末林·昂內斯首次發現超導電以來，這一研究領域持續受到廣泛關注，先後有眾多科學家獲得諾貝爾物理學獎，除了卡末林·昂內斯，還有超導微觀理論的創始人巴丁、庫珀、徐瑞弗，超導電子學領域開拓者約瑟夫森，高溫銅氧化物超導體的發現者柏諾茲和繆勒， 以及提出有關實用超導材料第二類超導體理論的阿布裡科索夫，可見超導體研究不斷出現突破性的進展，或在概念上對其他研究領域有重要啟示。

**自由：神奇的超導體（修訂版）》詳細描述了超導體研究有關工作，並對超導應用前景進行了展望，超導的應用開發是本世紀在節能和探微方面高科技的方向之一。

目錄

目錄

叢書修訂版前言i

叢書序iii

前言v

第一章超導的發現1

奇异的低溫世界，超導與超流1

超導體是完全導體嗎8

對超導未來的暢想13

第二章揭開超導之謎I 17

從超導體的電子比熱談起17

二流體模型20

以二流體模型為基礎說明超導的幾個實驗事實24

超導體電動力學27

第三章揭開超導之謎Ⅱ30

同位素效應30

超導能隙33

時機已經成熟37

電子-晶格相互作用39

庫珀電子對45

超導基態——T=0K的超導體49

第四章第二類超導體53

第二類超導體，奇妙的磁通線格子53

介面能56

混合態究竟是怎麼回事61

磁通量子64

不可逆磁化曲線，非理想的第二類超導體66

非理想第二類超導體的臨界電流68

第五章超導隧道結74

微觀粒子的“穿山”本領74

NIS結中的隧道效應77

SIS結中的隧道效應81

約瑟夫森隧道電流效應84

磁場對直流效應的影響86

微波照射下結的I-V特性88

超導結的各種形式89

第六章千方百計提高超導臨界溫度91

超導臨界溫度能够提高嗎91

激子超導電性93

金屬氫98

Te與晶體結構、組分的關係102

高壓强下的超導電性110

關於生物超導體112

第七章超導應用及其展望113

超導磁體113

超導隧道效應的應用123

第八章高溫超導130

高溫超導科技——21世紀的高新技術之一130

液氮溫區高Te超導材料的發現131

高溫銅氧化物超導體的特性139

關於高溫銅氧化物超導電性機制的若干問題146

高溫超導技術應用展望153

結束語158

後記161

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 【數位文明：物理學和電腦】

內容簡介

電子電腦的發展使人類進入了數位文明時代。 電腦原來應物理學的需求而出現，也由物理學準備了它誕生的物質條件。 在20世紀，物理學首先成為立足於實驗、理論和計算三大支柱之上的成熟的科學。 在21世紀，包括生命科學在內的整個自然科學正在沿相似的道路前進。 電子電腦正在全面進入生產科技、科學研究和社會生活的各個領域，徹底改變著整個人類文明的進程。

《數字文明：物理學和計算機（修訂版）》從數位文明的高度回顧了物理學與電腦相輔相成的歷史，討論了電腦和電腦中的物理，分析了電腦發展所面臨的物理限制和物理學為未來計算科技所提供的可能前景。

《數字文明：物理學和計算機（修訂版）》內容豐富、取材多面，可幫助理工科大學生、研究生以及物理和電腦專業的科學技術工作者開闊眼界、瞭解全域，為進一步深入鑽研準備背景知識。

自20世紀以來，物理學的發展日新月异，對諸多學科產生了重要而深遠的影響，催生了一大批交叉學科，有力地推動了資料、能源、環境、資訊等科學技術的進步，極大地改變了人類生產生活方式，改變了整個世界。

“物理改變世界”叢書主要作者均為我國物理學界著名學者，他們都曾在各自領域做出過開創性的貢獻，對學科的歷史和發展有獨到的見解，同時有著深厚的語言文化功底，先後獲得多種科普圖書獎。

“物理改變世界”叢書力求通過深入淺出的描述，輔以原創的科學漫畫，結合各自科研過程中的有趣體驗，帶領讀者進入奇妙的物理世界，感受物理之美，發現物理改變世界的過去和未來，適合福斯讀者閱讀，也是高等院校師生、中學教師、科技工作者的有益參攷。

作者簡介

郝柏林，1934年6月生。 畢業於蘇聯哈爾科夫國立大學物理數學系。 中國科學院院士、第三世界科學院院士，中國科學院理論物理研究所研究員，復旦大學理論生命科學研究中心教授。 從事理論物理、統計物理、計算物理、非線性科學和理論生命科學研究，發表科學論文140餘篇、中英文書14種。 獲國家自然科學二等獎（2次）、全國優秀科技圖書獎二等獎、全國優秀科普作品一等獎、中國科學院自然科學獎一等獎（2次）、美國ISI的1981-1998年度經典引文獎、何梁何利基金科學與技術進步獎物理學獎。

張淑譽，1933年11月生。 畢業於蘇聯哈爾科夫國立工程經濟學院冶金系。 中國科學院物理研究所高級工程師（電腦軟體），曾從事冶金工業計畫管理、動力電網計算、LISP語言和人工智慧、混沌系統以及生物資訊學等方面的研究和程式設計，發表論文20餘篇，合著書2種。

目錄

叢書修訂版前言

叢書序

2017年修訂版說明

2005年再版前言

初版前言

第一章從“結繩記事”到卡片電腦

人類有史以來進行過多少次算術運算？

曼哈頓計畫

卡片電腦

什麼因素限制了計算速度？

數的進制和存儲

大數和小數

第二章用真空管和延遲線製造的電子電腦

“邏輯控制”：一問便知是天才

“蛤蟆”繼電器和邏輯電路

真空管“開關”

記憶荧幕和延遲線記憶體

內部程式控制的馮·諾伊曼電腦

一張假想的“機器指令”錶

磁性存儲元件

我國的第一臺電子電腦

第三章“于無聲處聽驚雷”——電晶體的崛起

沒有用武之地的電晶體

電子能帶、p型和n型電晶體

半導體器件的崛起

MOS和矽“平面工藝”

電晶體邏輯電路

半導體記憶體

SSI、MSI、LSI、UISI、VLSI和GSI

電晶體異質結構

磁片和光碟

第四章電腦世界

電腦和“算計”機

軟、硬、虛、實的關係

電腦語言

從POP到OOP

作業系統

知識產權和軟件共亯

巨機不巨、微機不微

從單機到網絡

平行計算的興起

從網絡到超級電腦

……

第五章物理學家的好助手

第六章電腦帶來的物理學

第七章計算方法中的物理學

第八章電腦受到的物理限制

第九章物理學和未來的電腦

第十章沒有結束的話

英漢對照兼索引

後記