《溯源探幽:熵的世界》著重論述熵的基本概念,分別從熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理、分子動理論、信息論、非線性動力學(xué)、天體物理和宇宙論等不同側(cè)面、不同層次來剖析其蘊(yùn)含的意義。同時,在寬廣的范圍內(nèi)討論了熵在現(xiàn)代自然科學(xué)與技術(shù)中的應(yīng)用,闡明了它所處的地位!端菰刺接模红氐氖澜纭穬(nèi)容豐富、取材新穎、文筆生動、通俗易懂,可供高等院校學(xué)生、中學(xué)教師、科技工作者以及科學(xué)愛好者閱讀。
作者簡介: 馮端,1923年6月11日生于江蘇蘇州,原籍浙江紹興。1946年中央大學(xué)物理系畢業(yè)后留校任物理系助教。1949年起歷任南京大學(xué)物理系助教、講師、副教授,1978年任教授。1984-1988年任南京大學(xué)研究生院院長,1986-1995年任固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,兼學(xué)術(shù)委員會主任迄今。1991-1995年任中國物理學(xué)會理事長,1992-1996年任國家科委攀登計(jì)劃項(xiàng)目“納米材料科學(xué)”首席科學(xué)家,1980年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士(學(xué)部委員),1993年當(dāng)選為第三世界科學(xué)院院士。 馮端在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域特別是晶體缺陷研究方面做了大量開拓性的工作,澄清了金屬和氧化物晶體中缺陷的組態(tài)和起源,開辟了非線性光學(xué)晶體微結(jié)構(gòu)化新領(lǐng)域,首次觀測到鐵電相變中的微疇結(jié)構(gòu)和鈮酸鋰晶體非公度相變中公席錯的結(jié)構(gòu)及其演變。他為推動中國凝聚態(tài)物理的研究和發(fā)展起到了重要作用。 馮端60年代初即選擇體心立方結(jié)構(gòu)的難熔金屬為突破口,采用浮區(qū)區(qū)熔法顯示位錯的技術(shù),澄清了體心立方金屬中位錯的類型及其組態(tài)等問題。1978年后,又以在激光技術(shù)中獲得重要應(yīng)用的復(fù)雜氧化物單晶體為對象,采用多種實(shí)驗(yàn)手段,如浸蝕法、應(yīng)力雙折射貌相術(shù)、X射 線貌相術(shù)、電子顯微鏡衍襯像及高分辨率像等觀測技術(shù),對這些晶體中的位錯、疇界、生長 條紋、生長區(qū)界面、包裹體等缺陷的類型、分布進(jìn)行研究,并追溯其生長和相變中的起源和探索其可能的物理效應(yīng)。 基于對鈮酸鋰等晶體鐵電疇深入研究,掌握了制備具有周期性疇結(jié)構(gòu)的晶體生長技術(shù),馮端于1980年制備了周期為微米量級的聚片多疇鈮酸鋰晶體,在實(shí)驗(yàn)上首次全面驗(yàn)證了諾貝爾獎得主布魯姆伯根(N.Bloembergen)關(guān)于非線性光學(xué)的準(zhǔn)位相匹配理論,實(shí)現(xiàn)了鈮酸鋰晶體的倍頻增強(qiáng)效應(yīng),從而在國際上領(lǐng)先開拓了非線性光學(xué)晶體微結(jié)構(gòu)化這一新領(lǐng)域。隨后,又在不能位相匹配的鉭酸鋰晶體中實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)位相匹配,并研究了周期疇結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。1996年4月中美“用于非線性光學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的微結(jié)構(gòu)晶體”學(xué)術(shù)會議在南京召開,表明國際上已承認(rèn)他的領(lǐng)先工作。 這些科研成果使馮端多次獲得國家獎勵,其中包括1982年國家自然科學(xué)獎二等獎(排名第一),1995年國家自然科學(xué)獎三等獎(排名第五)及1996年何梁何利科技進(jìn)步獎(物理)。
目錄: 前言 第一章 緣起——蒸汽機(jī)帶來的學(xué)問 來自實(shí)踐——瓦特與蒸汽機(jī) 當(dāng)務(wù)之急——提高蒸汽機(jī)效率 理想化入手——卡諾的貢獻(xiàn) 放之四海皆準(zhǔn)——能量守恒 走向絕對——熱力學(xué)溫度 又一美妙的幻想——第二類永動機(jī)之夢 應(yīng)運(yùn)而生——熱力學(xué)第二定律 談非論是——“不可能性”的正面價值 第二章“天將降大任于是人也”——熵的亮相 石破天驚——一個概念的誕生 殊途同歸——再談幾種說法的等效性 天道盈虧——熵恒增=能貶值 極大與極小——平衡判據(jù) 概念的拓展——化學(xué)勢與復(fù)相平衡 “推敲”平衡——穩(wěn)定與否? “冬季為什么要生火?”——耐人尋味 第三章 ——墓碑上的公式 劍手與雄牛的決斗——學(xué)術(shù)之爭 不朽的豐碑——“寫下這些記號的,難道是一位凡人嗎?” 寓理于娛——棋盤游戲 黑白混淆——吉布斯佯謬 底蘊(yùn)之所在——系統(tǒng)混亂度的度量 溯流尋源——玻耳茲曼統(tǒng)計(jì) 夾縫里的文章——漲落 第四章 無序?qū)τ行颉嘏c能之間的較量 黑白交錯——有序乎?無序乎? 概念落實(shí)——序的轉(zhuǎn)變 尋根溯源——能與熵的較量 從陽剛到陰柔——走進(jìn)軟物質(zhì)的世界 大師的洞見——熵致有序 彈性與高彈性——鍵力與“熵力”的比照 蛋白質(zhì)分子的折疊——熵與能的交纏 第五章 時間之矢———趨近平衡 開啟演化之門——不可逆性 近水樓臺——近平衡區(qū)的熱力學(xué) 跨越時代的杰作——玻耳茲曼方程 逆其意而道之——定理 “速度反演”———對定理的詰難 “復(fù)現(xiàn)始態(tài)”———對定理的另一詰難 分析與澄清——罐子游戲 第六章 再談時間之矢———遠(yuǎn)離平衡 視野擴(kuò)展——表觀上的差異 海闊天空——開放的世界 被忽略的問題——奇妙的對流 “蝴蝶效應(yīng)”?——?dú)庀蟮目深A(yù)測性 振蕩之玄機(jī)——有趣的“化學(xué)鐘” “生命是什么?”——值得深思的問題 不解的疑團(tuán)——“熱寂”之謎 第七章“零”的追求——向絕對零度的逼近 “永久氣體”——神話的破滅 從理想到實(shí)際——一篇博士論文的貢獻(xiàn) 多孔塞的妙用——節(jié)流致冷 結(jié)束與開始———氦的液化 八仙過!吕淦嬲 異軍突起——激光致冷 艱辛的歷程——創(chuàng)世界記錄 第八章 瓊樓玉宇,高處不勝寒———奇妙的低熵世界 登場亮相——熱力學(xué)第三定律 舞臺背后——導(dǎo)向量子世界 “芝麻開門”——量子論的誕生 改弦易轍——量子統(tǒng)計(jì) 理想成真——量子氣體的凝聚 世紀(jì)疑謎——超導(dǎo)體與超流體 空中樓閣——負(fù)溫度 第九章 妖精的啟示———熵與信息 別出心裁——麥克斯韋妖 降妖伏魔——各顯神通 不可或缺——信息 天作之合——信息與熵 待價而沽——信息與能 代代相傳——信息與生命 誰執(zhí)牛耳?——能熵之爭 第十章 尚未了結(jié)——當(dāng)代視野中的熵 從真實(shí)到虛構(gòu)——相空間、系綜與吉布斯熵 墨水比喻——粗;c混合性 分等定級——從遍歷系統(tǒng)到柏努利系統(tǒng) 面包師與貓——相映成趣,共參妙理 定量刻畫——李雅波諾夫指數(shù)與動力學(xué)熵 鋪平道路——通向不可逆性 桌球戲的啟示——回歸玻耳茲曼方程 余音裊裊——物理學(xué)規(guī)律與不可逆性 后記
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