统计热力学导论_高执棣，郭国霖编著_9787301071397

　　《北京大学物理化学丛书：统计热力学导论》首先简明而系统地介绍了经典分析力学和量子力学的基本内容，力求将统计理论植根于力学原理之上，使两者有机地融合，展现统计热力学的完美性和科学性。这样不仅有助于读者排除学习中的障碍，而且使他们能真正领会统计热力学的基本原理和方法的实质，为掌握与发展统计力学奠定坚实的理论基础。　　本书主要介绍平衡态统计势力学的基本原理、方法及典型应用。全书分三篇，共16章。每一篇力学及微观运动状态描述，提供必要的经典分析力学与量子力学基础以及量子太与相空间体积的对应关系，以便量子统计与经典统计相互过渡。第二篇近独立子体系的统计理论，以等概率原理作为统计的基本假设。采用概庇法导出三种统计分布律，通过理想气体系统介绍统计力学处理问题的方法。第三篇统计系统理论，介绍统计力学处理普遍体系的原理与方法，并瘵其应用于各类典型的化学体系，适当介绍了该领域的新进展。　　编著者在北京大学化学学院为研究生讲授统计势力学20余年，讲义历经修改，最后形成本书。其内容，从科学性、系统性及实用性诸方面受了实践的检验。本书可作为各类高等院校化学专业及相近专业的教材及参考用书。

　　自然科学中，我们所认识和利用的对象通常是由大量粒子组成的宏观物体。研究宏观物体的性质与规律有两种观念及方法，相应形成了两类理论。
　　唯象理论它直接以宏观现象的观察与实验为基础，从体系的整体变化上总结归纳出宏观物体的共同规律性．因此，这类理论并不追求组成体系粒子的微观结构及运动规律，也就是说不考虑更小层次物质的特性，这类理论具有高度的可靠性与普遍性，当然也存在有一定的局限性，热力学、流体力学就是这类理论的典型代表．
　　统计理论它是从组成体系的粒子所遵循的力学规律（量子力学或经典力学）出发，釆用对微观量求统计平均的方法，推引出体系的宏观性质及规律性，在这里微观粒子的结构及运动规律与性质是已知的，这显然是更为基本而深刻的理论学科。
　　唯象理论与统计理论是互相渗透，相辅相成的。
　　统计力学的内容丰富，理论精美，应用广泛，其研究成果不断开拓新领域，现已成为化学学科的基础理论之一．
　　化学问题本质上是多体问题，它的基本规律性总是带有显著的统计特征．借助统计力学在化学问题研究中获得重要成果已屡见不鲜．在化学系开设统计力学课程正是适应了化学科学的这种发展需求。
　　我国著名物理化学家黄子卿院士、唐有祺院士，先后为北京大学化学系的本科生和研究生讲授统计热力学。编著者正是在他们的指教下得以入门唐先生的《统计力学及其在物理化学中的应用》成功地哺育着历代学生，堪称经典，我们从中更是受益匪浅。从20世纪80年代开始，编著者有幸执教这门课，至2003年底，课程讲义历经修改，最终整理形成了本书。
　　平衡态统计力学的任务就是从体系的微观结构和微观运动来说明体系的宏观性质．如何描述体系的微观状态，对应体系宏观状态的全部微观状态有多少？这是统计热力学首先要回答的问题。体系的微观运动是随机事件，体系的不同微观运动状态将以何种概率出现？如何求得体系微观状态的概率分布函数？这是统计热力学研究的核心，余下的问题是要揭示分布函数包含的随机事件的全部信息．通过建立分布函数与热力学宏观量的联系，可由分布函数导出各种热力学函数和热力学基本方程，从而实现统计热力学的学科目标，形成完备的理论体系。整个统计热力学就是围绕这彼此相关的三个问题展开，本书正是以此作为编写的纲领。
　　统计热力学涉及的领域十分广泛，一本教材不可能，也没有必要论及全面。我们选材强调基本概念、原理和方法，同时也力求表现其应用与最新进展．全书内容分三篇，共16章。
　　第一篇主要解决体系微观状态的描述问题．鉴于非物理类学生的背景，第1章比较系统而简明地介绍了经典分析力学的基本内容。第2—3章分别讨论微观状态的经典描述与量子描述，并揭示量子态与相空间体积之间的对应关系，使量子统计和经典统寸可以相互过渡．本篇将有助于他们领悟统计原理如何与力学原理融合，形成了美妙的理论。
　　第二篇包括6章，讨论近独立子体系的统计理论．前三章用概率法，从等概率假设，推引微观状态的分布律，进而建立由分布函数求热力学宏观量的统计方法，并引出配分函数．后三章将上述理论与方法用于讨论理想气体的热力学函数和化学平衡，并引申出各种具体而有用的分布函数。
　　最后一篇的系综理论是将第二篇的统计原理和方法，推广到相依子体系，这不仅将研究对象一般化，而且使统计原理更加彻底与严谨，然后用其讨论量子气体、晶体、液体和相变．第16章介绍了统计力学中的计算模拟．1995年诺贝尔奖获奖工作（玻色一爱因斯坦凝聚）及我国科学家在计算模拟上的一些最新成果在这部分里有所介绍．
　　在编写本书的过程中，我们曾得到多方面的帮助和支持。首先，我们要提到中国科学院物理研究所所长王恩哥教授、北京大学化学与分子工程学院徐筱杰教授和侯廷军博士，感谢他们所提供的最新研究成果，并允许我们引用，使本书增加了几分新意。特别是王恩哥教授’特意将他们自编的KMC程序放在网上，供学生练习使用．历届学生的仔细推敲和无数次质疑，锤炼了课程的内容，改正了讲义中的错误，另外，于永翔、姜骏、王炳武等同学在录入、软件调试等方面给予了帮助，在此对他们一并表示感谢，学校、院、所领导的鼓励与支持，促进了本书的出版。北京大学出版社的赵学范编审，她的细致工作和精心设计为本书添色，没有她的辛勤工作，本书不可能如此顺利出版。
　　我们在编写本书时，虽曾参考了国内外的许多统计力学教科书，也查阅了一些专著和期刊，但由于我们的水平和时间有限，书中肯定会有不少不足，甚至错误，衷心希望读者批评与指教，以便重印时改正。
　　作者
　　2004年春千北京大学

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