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　《伯克利物理學(xué)教程（SI版）第5卷統(tǒng)計(jì)物理學(xué)（英文影印版）》是《伯克利物理學(xué)教程》第5卷，研究由大量分子或原子組成的宏觀體系的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律。作者試圖從原子論的基本概念出發(fā)，建立新的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)系統(tǒng)。全書共8章：宏觀體系的特征，基本的幾率概念，多粒子體系的統(tǒng)計(jì)描述，熱相互作用，微觀理論與宏觀測量，經(jīng)典近似中的正則分布，一般熱力學(xué)相互作用，輸運(yùn)過程分子運(yùn)動(dòng)論基礎(chǔ)。各章都有大量習(xí)題，不僅可以加深對概念的理解，而且對統(tǒng)計(jì)物理學(xué)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也頗有啟發(fā)。本書可作為高等院校物理學(xué)/應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)或其他理工科專業(yè)的教材或參考書，也可供一般科技人員參考。

本書是《伯克利物理學(xué)教程》的最后一卷，專門研究由許多原子或分子組成的大型（即宏觀）體系，因而它為統(tǒng)計(jì)力學(xué)、分子運(yùn)動(dòng)論、熱力學(xué)及熱學(xué)等學(xué)科提供了入門課程。我所遵
　　循的方法，既不是按照這些學(xué)科進(jìn)展的歷史順序，也不是沿襲傳統(tǒng)的方式。我的目標(biāo)是寧可采用現(xiàn)代的觀點(diǎn)，用盡可能系統(tǒng)和簡潔的方法闡明：原子論的基本概念如何導(dǎo)致明晰的理論框架，能夠描述和預(yù)言宏觀體系的性質(zhì)。
　　在寫作這本書的過程中，我心目中的讀者是：他對這門學(xué)科沒有任何先入之見，在第一次遇到這門學(xué)科時(shí)只是從他學(xué)過基礎(chǔ)物理和原子性質(zhì)的有利地位出發(fā)。因此，我選擇的敘述次序
　　就是要對這樣的讀者有啟發(fā)作用，他打算自己去發(fā)現(xiàn)如何獲得宏觀體系的知識(shí)。在力求使敘述明晰和統(tǒng)一的過程中，我系統(tǒng)地闡述一個(gè)基本原理作為整個(gè)討論的基礎(chǔ)，這個(gè)原理指出，一個(gè)孤立體系有向最無規(guī)則狀況接近的趨向。盡管我限于集中闡述一些簡單的體系，但處理這些體系的方法是能廣泛應(yīng)用并易于推廣的。尤其是，我在全書都試圖強(qiáng)調(diào)物理洞察力，也就是迅速而直接地了解有重要意義的那些關(guān)系的能力。因此我力求做到：詳細(xì)地討論物理概念，而不迷失于數(shù)學(xué)公式中；用簡單的例證說明普遍的抽象概念；對一些重要的量作出數(shù)值估計(jì)；把理論與由觀察和實(shí)驗(yàn)得出的真實(shí)世界聯(lián)系起來。
　　我不得不極其細(xì)心地選擇本卷中應(yīng)包括的題材。我的意圖是要強(qiáng)調(diào)那些最基本的概念，它們不但對于物理學(xué)工作者有用，也對化學(xué)、生物學(xué)或工科的讀者有用。“教學(xué)說明” 概括說明了本書的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，并為教師和學(xué)生提供了若干指南。本書采用非傳統(tǒng)的講述次序，目的在于強(qiáng)調(diào)宏觀尺度的描述和原子尺度的描述之間的關(guān)系，然而卻并不一定要犧牲那些傳統(tǒng)的方法中所固有的優(yōu)點(diǎn)。具體地講，值得提出下列幾個(gè)特點(diǎn)：
　�。ǎ保┳x者學(xué)完第７章后（即便他略去了第６章），對于經(jīng)典熱力學(xué)的基本原理與重要應(yīng)用的理解程度，就應(yīng)像他按傳統(tǒng)方式所學(xué)習(xí)到的一樣好。當(dāng)然，關(guān)于熵的意義他將有更深入的理解，還會(huì)對統(tǒng)計(jì)物理學(xué)有相當(dāng)深入的了解。
　�。ǎ玻┪以诒緯性匾鈴�(qiáng)調(diào)，統(tǒng)計(jì)理論導(dǎo)出的某些結(jié)果，在內(nèi)容上純粹是宏觀的，而且與我們對所研究體系的原子結(jié)構(gòu)可能假定為什么樣的模型完全無關(guān)。這樣，書中就十分明顯地
　　說明了經(jīng)典熱力學(xué)的普適性以及與模型的無關(guān)性。
　�。ǎ常╇m然按歷史敘述的方法極少能對某一學(xué)科提供最嚴(yán)格的或最有啟發(fā)性的闡述，但是熟悉一些科學(xué)概念的演變，還是有意義的，并且是有教益的。因此，本書中也有若干必要的評
　　論，使學(xué)生對本學(xué)科的進(jìn)展有某些理解。
　　學(xué)習(xí)本卷所需的前提，除了經(jīng)典力學(xué)和電磁學(xué)的基本知識(shí)外，只需要懂得最簡單的原子論以及下列最初步的量子論知識(shí)：量子態(tài)和能級的意義，海森伯測不準(zhǔn)原理，德布羅意波長，自旋的概念以及箱中的自由粒子問題。所需的數(shù)學(xué)工具不超過簡單的微分、積分和泰勒級數(shù)。掌握了《伯克利物理學(xué)教程》前幾卷（特別是第４卷）主要內(nèi)容的讀者，當(dāng)然為學(xué)習(xí)本書打下了充分的基礎(chǔ)。本書也能很好地用作任何其他現(xiàn)代基礎(chǔ)物理學(xué)教程的最后部分，就是說適用于二年級或二年級以上大學(xué)生水平的任何同類課程。
　　正如我在前言的開頭指出的，我的目標(biāo)是充分闡述一門復(fù)雜學(xué)科的基礎(chǔ)，使它成為簡潔的、明晰且易于為初學(xué)學(xué)生所接受的教材。雖然這個(gè)目標(biāo)是值得追求的，但是達(dá)到它卻是困難
　　的。對我來說，寫這本書的確是一項(xiàng)艱巨而獨(dú)特的工作，它耗費(fèi)了很多的時(shí)間，真使我感到精疲力盡。如果我知道自己已經(jīng)足夠好地達(dá)到了我的目的，本書確實(shí)是有些用處的，也就算是對我的某種補(bǔ)償了。

教學(xué)說明
　　本書的結(jié)構(gòu)
　　本書分為三個(gè)主要部分，我將依次敘述。
　　A?預(yù)備性概念（第1、2章）
　　第1章：本章對本書所要探討的最基本的物理概念作定性介紹，使學(xué)生懂得宏觀體系的特點(diǎn)，并把學(xué)生的思考引向一條富有成效的路線。
　　第2章：本章在性質(zhì)上更像數(shù)學(xué)，試圖使學(xué)生熟悉概率論的基本概念（假定學(xué)生預(yù)先并沒有幾率的觀念）。全章始終強(qiáng)調(diào)了系綜的概念，所舉的例子全都是物理上很有意義的情況。盡管本章是針對后面各章的應(yīng)用而寫的，但所討論的幾率概念當(dāng)然期望在更廣泛的范圍內(nèi)都可以應(yīng)用。
　　這兩章不必花太多時(shí)間。實(shí)際上，有些學(xué)生很可能已有足夠的基礎(chǔ)，已經(jīng)熟悉了這兩章的部分內(nèi)容。雖然如此，我明確地建議這樣的學(xué)生也不要跳過這兩章，而是把這兩章當(dāng)作有益的
　　復(fù)習(xí)。
　　B?基本理論（第3、4、5章）
　　這部分是本書的核心。實(shí)際上，本書主題邏輯上的及定量的發(fā)展是從第3章開始的（就這個(gè)意義上說，前兩章可以略去，但從教學(xué)效果來看，那是不明智的）。
　　第3章：本章討論如何用統(tǒng)計(jì)術(shù)語描述由許多粒子所組成的體系。本章還引進(jìn)了統(tǒng)計(jì)理論的基本假設(shè)。學(xué)完這一章后，學(xué)生應(yīng)當(dāng)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到：宏觀體系的定量理解，本質(zhì)上說，取決于對體系可到達(dá)的狀態(tài)數(shù)的研究，但他還不可能看到這一認(rèn)識(shí)具有多么有用的價(jià)值。
　　第4章：本章構(gòu)成了實(shí)質(zhì)上的核心內(nèi)容。這章很自然地從研究兩個(gè)體系如何通過熱傳遞發(fā)生相互作用入手。但是，這一研究很快就導(dǎo)出了熵、絕對溫度、正則分布（即玻耳茲曼因子）等一些基本概念。到本章結(jié)束，學(xué)生就能處理一些很實(shí)際的問題了。事實(shí)上，他已懂得了如何由基本原理計(jì)算物質(zhì)的順磁性質(zhì)和理想氣體的壓強(qiáng)。
　　第5章：本章把理論的概念完全引到實(shí)際中來。因而本章討論如何把原子論與宏觀測量聯(lián)系起來，如何從實(shí)驗(yàn)上確定一些物理量，例如絕對溫度、熵等。
　　授課時(shí)間十分緊迫的教師教完這五章就可結(jié)束，而不必感到惋惜。到此為止，學(xué)生應(yīng)當(dāng)已十分清楚地懂得了絕對溫度、熵和玻耳茲曼因子，即統(tǒng)計(jì)力學(xué)和熱力學(xué)的最基本的概念。（的確，至此尚未講到的唯一熱力學(xué)結(jié)果只是準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程中熵保持不變。）我認(rèn)為這樣本課程的基本目的已經(jīng)達(dá)到了。
　　C?理論的詳盡闡述（第6、7、8章）
　　這一部分由彼此獨(dú)立的三章組成，在某種意義上，每一章都可以獨(dú)立存在，而不必以另外兩章為前提。并且在讀另一章之前只選用任一章的開頭幾節(jié)也是完全可行的。因此，任何教師都可利用這一靈活性以適應(yīng)他自己的愛好或?qū)W生的興趣。其中第7章又是整個(gè)理論中最重要、最基本的一章，因?yàn)樗瓿闪藷崃W(xué)原理的討論。它也可能是對化學(xué)或生物學(xué)的學(xué)生最有用的
　　一章。
　　第6章：這一章把近似經(jīng)典概念引入統(tǒng)計(jì)描述中，從而討論正則分布的某些特別重要的應(yīng)用。氣體分子的麥克斯韋速度分布及能量均分定理是本章的主要論題。作為例證的應(yīng)用包括分子束、同位素分離及固體熱容等。
　　第7章：本章一開頭就證明在準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程中熵保持不變。這就完成了熱力學(xué)定律的討論，然后對這些定律又以最普遍的形式加以總結(jié)。這一章還討論了幾個(gè)重要的應(yīng)用：普遍平衡條件，包括吉布斯自由能的性質(zhì)；相平衡；以及對熱機(jī)和生物有機(jī)體的意義。
　　第8章：最后一章打算闡述體系的非平衡性質(zhì)。本章以最簡單的平均自由程論證處理稀薄氣體的輸運(yùn)過程，也闡述了黏滯性、熱傳導(dǎo)、自擴(kuò)散及電導(dǎo)等。
　　本書基本結(jié)構(gòu)的闡述就到此為止。在伯克利進(jìn)行教學(xué)的過程中，大約用了基礎(chǔ)物理學(xué)教學(xué)時(shí)間中最后四分之一中的八周時(shí)間，完成了本書主要內(nèi)容的教學(xué)任務(wù)。
　　上面的概述清楚地表明，盡管本書的敘述方式是新穎的，但仍有自己嚴(yán)密的邏輯結(jié)構(gòu)。這一邏輯發(fā)展過程學(xué)生可能比教師更感到自然和直接，
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