中美著名大学《热力学与统计物理》主流教材的比较与思考.doc

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1、1中外著名大学中外著名大学热力学与统计物理热力学与统计物理主流教材的比较与思考主流教材的比较与思考齐继伟 （南开大学物理科学学院博士、讲师）内容摘要 热力学与统计物理是物理相关专业的一门重要基础课程。其主要阐述了与热现象相关的宏观经验理论以及微观统计理论。是人们认识热现象的基础理论，也是人们处理热问题的主要依据。热力学与统计物理教材的编写与使用一直是国内外各高校非常关注的问题。中美高校在热力学与统计物理教学中有着非常明显的区别，教学效果也相差较大。我们这里通过对中美著名大学热力学与统计物理主流教材的总结与比较，简单归纳了这些主流教材各自的特点以及中美热力学与统计物理主流教材之间的差异，从而引申

2、出了一些值得我们思考的问题，也提出了一些个人的看法和观点，希望能够对国内热力学与统计物理教材的编写、使用乃至教学给予一定的帮助和借鉴。关 键 词 中外著名大学；热力学；统计物理；教材对比热力学与统计物理是人们称为“四大力学”的物理基础课程之一。是国内外物理相关专业不可缺少的必修专业课之一。热力学与统计物理涉及到宏观物理规律与微观粒子运动两个对立统一的物理问题。在热力学与统计物理中，微观粒子运动与宏观物理规律之间的关系得到了很好的诠释，是我们认识微观物理和宏观物理联系的关键性课程。所以，国内外各个高校都对热力学与统计物理课程十分重视，对热力学与统计物理教材的编写和使用也非常地关注。这里我们统计了

3、中美著名大学热力学与统计物理主流教材的使用情况，并从中选取了使用最广泛的中美高校主流教材各三本进行了比较深入的研究分析，进行了简单的比较，总结出了一些个人的观点，以期能够对国内高校的热力学与统计物理教材的编写、使用以及研究提供一定的借鉴。1.1.英美著名大学英美著名大学热力学与统计物理热力学与统计物理主流教材的内容与特色主流教材的内容与特色1.11.1 外国热力学主流教材外国热力学主流教材EquilibriumEquilibrium thermodynamicsthermodynamics （平衡态热力学）内容与特色（平衡态热力学）内容与特色(1) 前言Equilibrium thermody

4、namics （平衡态热力学）第三版是 C.J.Adkins 编著的关于平衡态热力学的经典教材，第一版和第二版由 McGraw-Hill 图书公司分别于 1968 年和1975 年出版，第三版由剑桥大学出版社（Cambridge University Press）于 1983 年出版，此后虽没有再版，但却被国内外院校广为采用。该书适合高年级本科生和研究生使用，是学习热学，热力学，物理化学的参考教材。作为一门经典的理论学科，在国内外都有很多关于热力学的教材和参考书目。在国外，由 Charles Kittel 和 Herbert Kroemer 合著的Thermal Physics(second

5、edition)主要介绍了有关热物理学的基础知识；由 H.C.Van Ness 著的Understanding Thermodynamics着重于热力学一些比较抽象的物理概念的理解。在具备一定的热力学基础知识，对热力学基本概念有了深刻的理解之后，C.J.Adkins 著的Equilibrium 2thermodynamics通过对热力学系统的深入浅出的论述分析，可以帮助读者从更深的层次学习和理解热力学。在国内，也有很多热力学的教材和参考书目，主要有：2008 年高等教育出版社出版的汪志诚编著的热力学统计物理 （第四版） ，从热力学基本定律出发来研究热力学好统计物理学的关系；2008 年科学出版

6、社出版的梁希侠，班士良编著的统计热力学 （第二版） ，则在微观理论“统计物理”的框架下，以“系综理论”为主导，系统、完整地构建微观与宏观理论交融的统计热力学。这两本教材也在国内广大高校中广泛使用。(2) 作者简介C.J.Adkins，除本书之外，编著并出版了另外两本有关热学与热力学的书籍：1976 年由 Hodder and Stoughton 出版的Thermal Physics用 134 页的篇幅讲述了热物理学的基本概念；1987 年由剑桥大学出版社出版的An Introduction to Thermal Physics ，此书是一本非常适合初学者使用的入门书籍。(3) 教材总体架构与内

7、容简介Equilibrium thermodynamics共分为两大部分，热力学基本定律和热力学系统理论，在前言之后分为 11 个章节阐述。书的最后部分除了参考文献，名词索引之外，还给出了一定量的习题，用于检验读者学习的效果。第一部分热力学基本定律共七章。首先对热力学做了宏观整体的概述，然后分别给出了热力学第零定律，热力学第一定律，热力学第二定律；接着由基本定律给出了熵的概念和热力学第二定律的 Caratheodory 表达式，以及热力学势的概念。这一部分主要注重于基础理论知识的介绍，为以后的章节打下良好的基础。第二部分侧重从热力学系统的角度研究热力学，共五章。前两章先后解析了单一系统模型的热

8、力学性质，不可逆变化的热力学性质；后用两章的篇幅，在单一系统模型的基础之上，研究了单一系统的相变问题和复杂系统模型；全书最后一章通过对全书内容的总结，巧妙而又更加深刻的引出了热力学第三定律及其本质。(4) 该书的主要特色4.1 概念突出，内容层次循序渐进本书出版较早，出版后经过多次重版，在国外高校作为主流教材，得到广泛好评。该书最大特色之一就在于对热力学基本概念突出鲜明的介绍以及循序渐进的内容层次，能让广大读者更好的学习热力学，理解热力学的基本概念。还给出了一定量的习题，用于检验读者学习的效果。34.2 插图直观、形象、精美本书的插图意在直观表达基本的纳米光子学结构、相关纳米结构观察图像及各种

9、结构的光学图谱。简洁、直观，各种线形分明，光路图清晰。图中文字表达，直观、简洁。4.3 公式表达简洁、参数说明准确本书的数学公式简洁，公式中涉及的各种物理参数说明详细准确。(5) 该书值得商榷之处或不足之处该书成书于 1983 年，虽然该书至今仍然是一本热力学的经典教材，但在接近 30 年的时间里，对热力学的研究也有了很大的新进展，热力学的教学工作于教材编写水平也有了很大的进步。相对论、量子力学普遍发展并应用到热力学的研究之中，并且被编入最新的热力学教材里面，这是老版教材不能和最新教材相比的。尽管如此，本书仍不失热力学的经典著作，建议读者在深入学习理解本书之后，同时参考热力学的最新教材的新理论

10、新研究成果，才能更好的学习热力学。1.21.2 外国热力学主流教材外国热力学主流教材ThermalThermal PhysicsPhysics的内容与特色的内容与特色（1） 前言本书是有关热物理学的基础知识。本书主题简洁，方法简单易懂，所涉及物理问题具有重要、广泛的应用。是科学和工程中应用最为广泛的物理理论之一。本书主要面向物理学、天文学和电子工程学的本科生。我们所写这些领域有着密切的联系，绝大部分都和费米气体有关无论是半导体、金属、星体或原子核。我们所用的方法（虽不是原创但易接受）很适合这些领域。我们将本书放于重要位置是因为我们想阐述本书的新方法和我们学习时的不同。第二版我们几乎是对第一版的

11、重写和修订，第一版出版的时候就收到了热切的欢迎。在自由能的新结构下，配分函数和普朗克分布在化学势之前就已经建立。真正的难题现在可以更容易的解决了。我们增加了半导体应用、两元混合物、传输理论、低温学、传播等章节。对热与功的处理是非常先进的，也对能量传输过程有较好的理解。给出了很多的例子和习题，但是我们没有给出一些现代前沿难题。对于本版，我们采纳了出版社的一些指导意见被。本版本已经在过去几年里在大学课堂里被广泛测试过了。我们并没有集中于一些传统的主题，有些是因为它们现在用处不大有些是因为它们依赖于经典统计力学这将使得课程比我们想象中的要复杂的多。而且，我们也避免了一些不必要的结合性方法。对于物理专

12、业的大学生的四分之一课程，我们建议要一到十章及十四章的绝大部分内4容。可以略去第四章的德拜理论和第十四章的玻尔兹曼传输方程等内容。对于电子工程专业的学生我们建议在第七章学完费米气体后任何时候都可学习第十四章。第十三章的材料不是依据第四章中内容。本书的内容是一个学期的课程，且时间将会非常充裕。符号和单位：我们一般是同时采用国际单位制和 CGS 单位制。我们不采用卡路里。开尔文温度通过kBT 与基本温度相联系；传统熵 S 和基本熵通过 S=kB相联系。本书中符号 log 表示自然对数，因为 ln 在打印版本中较少见。符号(18)代表本章节中的方程(18)，而(3.18)表示第三章中的方程(18)

13、。本书是是加利福尼亚大学的课程笔记的发展和延续。爱德华珀塞尔对本书的第一版提供了许多想法；对于第二版，塞莫尔盖勒、保罗理查德森、尼克劳斯惠勒都对本书做出了很大的贡献。对本书还有贡献的有以下几人，现对他们表示敬意。伊布拉姆安德伟、伯纳德布雷克、G 达木克斯、玛格丽特盖勒、卡梅隆汉、K A 杰克逊、S 贾斯汀、皮特基特尔、理查德基特尔、马丁J凯伦、艾琳里维斯、布鲁斯HJ麦克勒、FE奥米莉、诺曼E菲利普斯、B罗斯维尔拉塞尔、TM桑德斯、B 斯托克林、约翰菲尔霍根、约翰惠特利、韦奇曼。我们也对卡罗唐对手写本的誊抄及萨利维尔德对索引的贡献表示感谢。伯克利和圣塔巴巴拉分校：查尔斯基特尔；赫伯特克勒默.（2

14、） 作者简介查尔斯查尔斯基特尔（基特尔（CharlesCharles KittelKittel）于 1916 年 7 月 18 出生于纽约，美国物理学家。他早年就读于剑桥大学并于 1938 年获得艺术学术学位。并于 1941 年在美国威斯康辛大学毕业后，在 1945-1947 年间加入 MIT，并在二战期间参加了美国著名的“美国海军的反潜作战研究小组” 。在之后的 1947 到 1951 年间他在新泽西州的贝尔实验室专门研究铁磁性。在这之后他加入加州大学伯克利分校，在那里教学、做科研直至退休。查尔斯教授一生著作丰硕获奖众多，他分别于 1945，1956,1963 年三次获得古根海姆奖。1957

15、 年获凝聚态物理巴克利奖；以及分别于 1970 和 1972 年获伯克利杰出教师奖和奥斯特奖章。赫伯特赫伯特克勒默（克勒默（HerbertHerbert KroemerKroemer，1928 年 8 月 25 日）德裔美国物理学家，2000年因将半导体异质结构发展应用于高速光电子元件中，而获得诺贝尔物理学奖。赫伯特克勒默 1928 年出生在德国（当时处于魏玛共和国时期，但国号依旧为德意志帝国）魏玛，父亲是公务员，母亲是家庭主妇，都来自技术工家庭，父母虽然没有受过高等教育，但是希望赫伯特克勒默能获得最好的教育，他们并没有为儿子制订具体的学术5方向，赫伯特克勒默自己选择了数学、物理和化学。194

16、7 年中学毕业后，他在耶拿大学学习物理学，曾听过德国物理学家弗里德里希洪德（Friedrich Hund）的课。他在柏林实习时，利用“空中桥梁”逃往了西德，并在格丁根大学完成了关于晶体管中热电子效应的理论物理学研究和博士论文，导师是德国物理学家里夏德贝克（Richard Becker） ，1952 年获得博士学位。此后他将职业定位在物理学和半导体技术研究上。克勒默先是在德国联邦邮政中央通讯实验室的一个半导体研究小组工作，并自称为是一个“应用理论学者” 。1954 年他前往美国，工作于普林斯顿大学和帕罗奥图的多家研究机构，1968 年至 1976 年任博尔德科罗拉多大学（University o

17、f Colorado at Boulder，科罗拉多州博尔德县）物理学教授。1976 年，克勒默说服圣塔芭芭拉加利福尼亚大学的电子和计算机工程系，将有限的项目资金用于刚刚形成的化合物半导体技术，而不是投资发展主流的硅技术，这一决定使得圣塔芭芭拉加利福尼亚大学占据了这一领域的领导地位。1963 年，他提出了半导体双异质结构激光的概念，是这一领域的先驱之一，他所提出的概念远远超出了当时在半导体领域的研究水平。80 年代时，这种理念和相应的技术才被大量应用开来。在到美国加利福尼亚大学从事实验研究之后，他研究出多种实用半导体技术，涵盖了高性能设备、材料研究、固态物理等诸多新兴领域。出色的研究成果曾为他

18、赢得了多项国内外大奖。2000 年，克勒默与另外两位科学家因为对现代信息技术所做出的基础性贡献，特别是他们发明的快速晶体管、激光二极管和集成电路(芯片)，共同获得该年度诺贝尔物理学奖。当有记者采访克勒默教授，问他取得丰硕的成果有什么秘籍时。克勒默教授回答道：“做科研没有捷径要脚踏实地；一是要有好奇心并去批判性的思考；二是不要轻易放弃，别人会告诉你你错了 ，但不要机械地去接受。或许这就是一个真正的物理学家做学问所应该有的科学素养和科学心态。（3） 教材总体架构与内容简介本书被指定为美国高校（尤其是麻省理工这种蜚声海外的世界名校）的本科生教材，所以教材的编写质量和水平可见一斑。有本书的前言部分我们

19、可以看到：本书的主题简洁，讲授方法独特、强大，所得结果有着广泛的应用。本书为热物理学教材第二版，所以这也间接证明了本系列教材受到大家的认可和信赖。相对于第一版，本书内容更加丰富，多处内容都有修订和完善且教材之后有关于理解本书所用知识的附录。所有这些都突显出本书的完善和特色。本书结构完整，知识体系完备。就全书内容来说可分为三大个部分：本书所有符号的6基本定义和一些指定参考资料；主要章节内容；附录和索引。当然本书的主要、核心内容是第二部分，全书共计 15 章主要分三个部分。第一部分主要讲解有关热力学的一些基本知识和基本概念，第二部分主要将有关统计物理方面的知识，第三部分主要讲最近几十年在热力学方面

20、所取得的一些重要的进展。由此可见，本书内容紧凑、充实、新颖，结构安排合理，对学生能力的锻炼和科学素养的提高有着很大的作用。（4） 该书特色该书是本系列书的第二版，本书既承接了热力学的基础知识，又联系了当时的最新发展，深入浅出的讲解了热力学的各个知识点。而且本书中给出了许多用热力学处理问题中一些经典常用的例子,推导过程详细，这有助于学生更好的理解相应章节的内容和贯穿前后的知识体系。本书的另一大特色是：所有章节内容都配有大量、生动、形象的图形去解释或说明相应的知识内容，这对于学习者理解相应内容是非常有帮助的。这也能间接增加学生对学习的兴趣和所学知识的深入理解。这无疑是本书的一大特色和亮点所在。（5

21、） 该书值得商榷之处或不足之处本书的内容、讲授方法及细节处理等都是无可挑剔的，但是由于本书是 1980 年出版，所以相对于新世纪的学生来说知识内容等方面可能略显陈旧。其理论体系也大多为上世纪六七十年代所建立起的经典理论。缺乏现阶段相应的一些新颖之处。这是本书的一大不足之处。另外可能由于工作量庞大，知识涉及面较广，在本版教材中也出现了一些小的拼写错误。再有就是本书的内容太过丰富，对于物理学专业的学生来说是一本详尽、优秀的教材，但对于其他理工科专业的学生来说可能显得有些内容太过繁多，希望对相应的专业学生能指定某部分的学习内容。1.3 KersonKerson HuangHuang 著的著的Itro

22、ductionItroduction toto StatisticalStatistical PhysicsPhysics教材的内容与特点教材的内容与特点(1) 前言Itroduction to Statistical Physics是国外较为广泛采用的统计物理教材. 根据物理专业教学实际需要全面修订而成，修订时保持了原书简明、流畅的特色和便于教学的优点，增加了若干新的重要的内容（理论和应用） ，更新了部分习题、插图和数表，规范了物理量的名称、符号和单位，使教材的科学性、教学适用性和先进性有了进一步的增强，教材的整体质量有了新的提高。 （2） 作者简介黄克逊(Kerson Huang)先生系美

23、国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）荣誉退休教授。美籍华裔理论物理学家。1928 年出生于中国南宁市，在菲律7宾马尼拉长大。先后于 1950 年和 1953 年获得麻省理工学院物理学学士和物理学博士学位，之后在普林斯顿大学（Princeton University）作短暂博士后研究，1957 年回到麻省理工学院从事热力学和统计力学的教学和研究工作，并且很快成为统计物理方面的权威。从此之后，黄克逊先生开始做玻色爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensation）和量子场论（ quantum field theory）方面的工

24、作。 黄克逊先生 1999 年以荣誉教授的身份在麻省理工学院退休，开始写关于生物物理方面的书籍。 对于中国读者来说，黄克逊先生是作为 鲁拜集奥马尔亚姆（Rubaiyat of Omar Khayym）一书的翻译而为人熟知的。还是一名物理学研究生时，黄克逊先生就将爱德华菲茨杰拉德 （Edward Fitzgerald）著名的古典诗集鲁拜集翻译成中文古诗。 黄克逊先生的 Statistical Mechanics（W iley，New York）一书多次重版，至今仍是美国大学物理专业研究生教材，对大学物理教学产生过广泛影响。此外还有Introduction to Statistical Physi

25、cs（Taylor&Francis，London）等著作出版。 黄克逊先生的主要著作： 2007. Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields. World Scientific. Aimed at educated lay readers. 2005. Lectures on Statistical Physics and Protein Folding. World Scientific. ISBN 981-256-143-9 2001. Introduction to Statistical Physics. Taylo

26、r & Francis. ISBN 0-7484-0941-6 1998. Quantum Field Theory: From Operators to Path Integrals. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-14120-8 1992. Quarks, Leptons and Gauge Fields, 2nd ed. World Scientific. ISBN 981-02-0659-3 1987. Statistical Mechanics, 2nd ed. John Wiley & Sons. 1984. I Ching, the Oracle.

27、World Scientific. ISBN 9971-966-25-5（3） 教材总体架构与内容简介本书简明精炼，但它的确涵盖了统计物理的几乎全部内容。热力学统计物理研究由大量微观粒子或准粒子组成的，具有大量随机变化自由度的宏观系统。由于系统的自由度数目非常大和自由度的随机性，即使我们彻底地掌握了单个粒子的运动规律和粒子间相互作用的规律，也不可能写出全部运动方程，更无法准确知道并利用全部初始条件求解运动方8程。必须明确的是，不能用纯粹力学方法研究有大量随机自由度的宏观系统，不仅是由于技术上的困难，更重要的是，由于大量随机自由度的存在，导致性质上出现全新的规律。因此研究这类系统的方法必须有本质

28、上的改变，即由确定论的方法改变为概率论的方法。全书共18章，全书内容包括：热力学的基本规律，均匀物质的热力学性质，单元系的相变，多元系的复相平衡和化学平衡，不可逆过程热力学简介，近独立粒子的最概然分布，玻耳兹曼统计，玻色统计和费米统计，系综理论，涨落理论，非平衡态的统计理论（4） 该书特色这本书根据学科的发展以及当前的教学实际，修订时保持了原书简明、流畅和便于教学的优点，增删了部分内容，并对个别不足、不妥之处进行了补充和修改，使教材的科学性、教学适用性和先进性有了进一步的增强，教材的整体质量有了新的提高.这本书对现代物理概念和应用的数学工具的介绍比较透彻，如量子统计理论、近独立粒子的最概然分布

29、，玻耳兹曼统计，玻色统计和费米统计，系综理论，涨落理论，非平衡态的统计理论等等，阐述的非常清晰。这些理论方法几乎无所不在地出现在其他领域的物理学。本书作者具有足够得执教经验,这使得这本书相对容易阅读。每一章节后面都附有问题，可以很好的引导读者深入思考，或者做进一步阅读、自学研究.（5） 该书值得商榷之处或不足之处值得商榷之处在于知识内容须丰富化、知识点的编排顺序的科学逻辑性须增强化、插图形式可多样化、插图文字说明详尽化、教材应增设章末设置。 教材编写须把握学生的学习心理特点,以学生为中心,以课程理念为准绳,体现教材的参考和应用价值。内容应尽量丰富多彩,教材语言应以通俗易懂为主,尽量避免抽象术语

30、的频繁使用,以免增加学生阅读和理解的难度。教材栏目和插图设计应精心处理,发挥辅助阅读和补充教材内容、提高学生阅读兴趣的作用。章末设置体现教材编写的完整性原则,可提高教材的利用率,教材中不宜缺少此类设置。2.2. 美国著名大学美国著名大学统计物理学统计物理学主流教材的整体评价主流教材的整体评价美国的教育处于一个不断的改革浪潮中，自 20 世纪后半叶以来，美国的物理教育作为科学教育的重要组成部分，也同样经历了相同的改革浪潮，每次改革浪潮都对世界物理教育的发展产生了重要的影响。20 世纪 80 年代后期，美国在科学教育方面出现危机，根据1973、1977 年全国理科成绩做的评价，发现美国 17 岁的

31、理科学生成绩连续下降，很多青年没有掌握希望他们掌握的较高层次的智能，理科教育的重视程度非常低。为了解决美国9的科学教育危机，1983 年由美国全国教育优异委员会出版的国家处在危机中 ，揭开了20 世纪末美国教育改革的序幕。在此期间，大量高水平的大学课程教材和参考书完成了编写或再版。通过上面对美国高校三本主流教材的分析我们可以看到，美国的教材一般都有明确的针对性。对于适用教材者需要具备的知识基础，教材所适合的专业方向都有比较明确的说明，同时国外教材一般在内容上都会为更深层次的知识做一定的铺垫。国外的教材非常丰富，有的教材系统性很强，有些教材涉及非常广泛，有些教材更乐于偏重某些方面。很多国外教材个

32、性很强，使用的方法或者观点非常新颖，也更加简洁易懂，所以国外的教材具有非常强的耐读性，更能激发读者的兴趣与求知欲。但是，正因为如此，国外的教材也更容易出现偏颇或者内容的缺失。另外，国外的很多教材更多的倾向于实际应用，读者能够在其中找到很多书本理论应用于实际生活的范例，这就使得抽象的物理更加贴近形象，贴近读者。3 3中国著名大学中国著名大学热力学与统计物理热力学与统计物理主流教材的内容与特点主流教材的内容与特点3.13.1 梁希侠，班士良所著梁希侠，班士良所著统计热力学统计热力学 （第二版）教材的内容与特点（第二版）教材的内容与特点（1） 前言统计热力学 （第二版）是梁希侠，班士良编著的关于热力

33、学和统计物理学的教材，第一版和第二版由科学出版社分别于 2000 年和 2008 年出版。本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是作者在多年教学经验的基础上编写而成。目前，从中学到大学，物理教学改革不断深化，为了避免“热物理”各层次教学内容出现较多重复和不必要的交叉，作者创造性地建立以统计物理为主线、融宏观与微观理论于一体的教学体系。全书内容包括预备知识、孤立系、封闭系、均匀物质的热力学性质、气体的性质、开放系、量子统计法、涨落理论、非平衡态统计物理简介以及相变与临界现象。适合普通高等院校物理及应用物理专业的学生学习热力学与统计物理课程使用，也可作为教师参考用书。（2） 作者简介梁希侠梁

34、希侠，1944 年 7 月出生，内蒙古大学教授、博士生讲师。先后为物理专业、应用物理专业本科和研究生以及非物理专业学生讲授“热力学与统计物理” 、 “量子统计与多体论” 、“固体物理” 、 “元激发理论” 、 “固体量子场论” 、 “普通物理” 、 “高等数学”等十余门课程，指导多名硕士、博士研究生获得相应的学位。编著教材两部（本科生、研究生教材各一部） ，发表过教学研究论文，多次参加全国性教学研究学术会议，主持国家教育部立项的面向 21世纪教学改革研究项目。主要从事理论物理与凝聚态物理方面的研学研究，侧重基础理论，10也涉足过实验和开发工作。先后主持完成国家自然科学基金项目 8 项，参加完成

35、多项，主持内蒙古自治区科研项目多项。先后赴澳大利亚、德国、捷克、日本、美国、法国、俄罗斯等国参加国际学术会议，并曾任分会主席，被聘为“国际 EXCON02 会议”的国际学术顾问，多次出席全国性学术会议。研究成果：学术论文 120 余多篇，其中 50 篇被国际学术榜收录，并多次引用。出版英文学术专著一部。科研成果先后获内蒙古自治区政府和国家教委科技进步奖 3 项。 班士良班士良，1956 年 1 月出生，内蒙古大学教授、博士生讲师。多年来从事物理学方面的教学工作，主讲统计热力学 、 力学 、 物理学发展史 、 微机数值计算等本科生课程，主讲高等统计物理和高等量子力学等研究生课程；合作项目“热物理

36、”系列课程教学改革与建设于 2005 年获高等教育自治区级教学成果二等奖；合作完成统计热力学教材一部，于 2000 年正式出版，该教材的修订版于 2008 年入选国家级“十一五”规划教材并作为国家精品课配套教材出版。一直从事凝聚态理论方面的学术研究，合著层状材料中电子 - 声子相互作用和自旋波理论 （英文）学术专著一部（ 1995 年出版） ；合作项目异质结构材料中电子与声子作用及相关问题的理论研究于 1998 年获内蒙古自治区科技进步三等奖；压力下半导体异质结构中电子 声子相互作用及相关问题于 2009 年获自治区首届自然科学三等奖（2007 年度） ；已发表学术论文 110 余篇， 主持和

37、参加完成国家和省部级科研项目 20 余项；近年来，主要研究方向为半导体层状材料（如异质结、量子阱）中的电子输运、极化子、激子及电子 - 声子相互作用等。 （3） 教材总体架构与内容简介统计热力学是编者多年讲授热力学与统计物理，并对教学体系不断改革的基础上编写的教材，将“热力学”与“统计物理”两部分贯通，在微观理论“统计物理”的框架下，以“系综理论”为主导，系统、完整地构建微观与宏观理论交融的理论体系。本书第一章先介绍全书理论所用到的数学，统计学与基础物理学预备知识。第二第三章分别对模型比较简单的孤立系，封闭系进行了分析，并从中引出了热力学的一些基本定律。第四第五章利用前面内容，介绍了均匀物质的

38、热力学性质和气体的性质。第六章介绍了开放系的热力学性质。第七到第十章则分别进阶讲述了热力学更加深层次的理论：量子统计法，涨落理论，非平衡态，相变与临界现象。除了第十章以外，每章的最后还给出了一定量的习题，用于检验读者学习的效果。 （4） 该书的主要特色融热力学，统计物理一体，建立全新的体系。本书摆脱了热力学与统计物理学11分割编写的编写模式，建立了融热力学 、 统计物理一体的新体系。它立足于微观量子理论，从一个基本假设等几率原理入手，循序渐进地阐明统计物理的基本理论。同时，运用统计物理的理论导出热力学基本定律，给出统计物理概念与宏观现象的对应，将研究热现象的宏观理论与微观理论有机地融合于一体。

39、公式表达简洁、参数说明准确。本书的数学公式简洁，公式中涉及的各种物理参数说明详细准确。习题选择适度。本书的习题部分精选自外国高校研究生录取招生考试的经典试题，难度适中，总量虽然有限，但都能够很好的检测读者学习效果并引导读者进行深入思考。（5） 该书值得商榷之处或不足之处本书从统计物理学开始着手，直接从统计规律引导读者学习热力学，虽然更加强调了统计物理学与热力学的关系，但统计物理学比较抽象，使得有些读者难以从热力学的角度去理解热力学的一些基本概念和定律。此外，由于篇幅所限，本书没有收入更多前沿知识和提高内容，有兴趣的读者可以参考其他书目和文献作为补充阅读。3.23.2 汪志诚所著汪志诚所著热力学

40、热力学统计物理统计物理 （第四版）教材的内容与特点（第四版）教材的内容与特点（1） 前言热力学与统计物理 （第四版）是由高等教育出版社于 2008 年出版，是国内该课程的一本经典教材。本教材由汪志诚著，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。全书共 376 页，分为导言、正文、附录、索引、参考书目以及物理常量表六部分组成。其中正文共分十一章，每章均附有习题。热力学和统计物理的任务是：研究热运动规律，研究与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化。（2） 作者简介汪志诚先生 1932 年 9 月 15 日生于上海。1953 年 7 月本科毕业于北京大学物理系；1956 年 9 月研究生毕业于北京大学

41、物理系理论物理专业，毕业后在兰州大学工作，卒于2010 年 11 月 7 日。汪志诚先生主要从事统计物理和量子光学的研究工作，对双光子激光、双光子光学双稳态、压缩光与原子的相互作用、辐射压力和激光致冷等问题进行了深入的研 究。其科研成果先后在美国物理评论、欧洲物理学报、日本物理学报等一流学术期刊上发表，部分论文已被国内外许多学者广泛引用。协同学创始人、德国斯图加特 大学理论物理学教授哈肯先生曾根据汪志诚先生对双光子激光理论进行的系统研究成果，完成了其专著激光动力学中的“双光子激光的理论探讨”章节。汪志诚先生编著的热力学统计12物理多年来被国内大多数院校选用为本科教材，得到国内同行的广泛认可，深

42、受学生喜爱，多次再版重印，是全国最有影响的物理教材之 一，曾先后获国家教委优秀教材一等奖、国家教委科技进步二等奖等荣誉。（3） 教材总体架构与内容简介本书的主要章节共十一章，按内容可分为两大部分：一是热力学部分包括第一到第五章；二是统计物理部分包含第六章到第十一章。本书虽然从章节上看似乎两部分内容各自为题互不相干，实则不然。前面所讲的热力学部分为后面统计物理章节的基础，只有先学会了一些基本的热力学知识才能更好的去理解和掌握有关统计物理的内容。所以说本书章节安排合理内容从易到难，符合逻辑。本书前五章，基本包含了热力学全部基础知识。本部分内容包括热力学定律、物质的热力学性质、相变、多元系的平衡以及

43、不可逆转换过程。统计物理部分包括概率分布、玻尔兹曼分布、玻色费米统计、系综和涨落理论、非平衡态统计。而且本书中添加了一些近些年热力学统计物理学方面的前言内容和最新成果，所以说本书的内容新颖、充实。这都对开阔学生视野和培养科学兴趣有很大的帮助。（4） 该书特色从上面的分析中我们可以看到，本书的结构合理有序、内容充实新颖，这都突出着本书鲜明的特色。而且对于本书所要用到的一些数学知识本书在后半部分的附录中都给出了详细的解答。本书每一章节都有对应的习题，习题的选取和难以程度也是本书的一大特色。习题的选取紧扣对应章节的内容，且难度适宜，利于学生对章节知识的理解和前后知识的贯穿。（5） 该书值得商榷之处或

44、不足之处本书基本涵盖了热力学统计物理的所有知识，但稍有不足之处是教材中所附的习题没有解答，这是比较遗憾的。再有，本书所讲述内容繁琐的推导占据了大片篇幅，而基本没有相关的图像说明，这是本书一大不足之处。如果能弥补这两大不足之处，本书无疑是一本非常好的经典教材。3.33.3 苏汝铿著苏汝铿著热力学与统计物理热力学与统计物理教材的内容与特点教材的内容与特点（1） 前言本书自 1990 年面世后，承蒙读者厚爱，很快即告售罄。由于技术上的原因，一直未能重印。虽然有不少读者来函商购，一直未能满足。这是作者十分抱歉的十多年来，统计物理，特别是它在各个不同领域的应用，有了长足的进步。它已经大13大超出了凝聚态

45、物理领域。从宇宙早期到粒子物理、夸克物质、核物质，从相对论重离子碰撞、高温高密度体系到极低温、激光制冷、玻色凝结等等，都离不开统计物理学。作者历来认为，一本好的教材，不仅应该是一本好的教学用书，而且应该是一本内容丰富、涵盖面广，有利于开阔学生眼界，引导学生走向科学前沿的好的参考书。作为一本“面向 21世纪课程教材” ，更应对一些科学前沿课题有所反映。在第二版中，相对于第一版，增加了两章：第七章临界现象和重正化群，以及第九章温度场论基础。对其它各章也作了适当的增补，如激光制冷、玻色凝结的实验证明、分数统计和任意子、久保的线性响应理论等。另外，对第一版中的一些印刷上的错漏，也作了较仔细的校正。限于

46、教学时数，打“*”号的章节或许可以留在高等统计物理或量子统计等课程中讲授，或者仅供读者参考。各章的习题也不一定都要全做。做习题的目的，无非是加深对教学内容的理解，只要适当选做一些习题即可。特别是第九章的习题，许多是从作者的一些学术论文中抽取出来的，更是不必全做。（2） 作者简介苏汝铿在 1960 年毕业于北京大学物理系，开始在复旦大学任职。 1987 年 4 月任教授，1990 年任博导，1994 年开始兼任高科技中心学术顾问。 19841986 年，19891990 年先后在美国纽约州立大学 Stony Brook 物理系核理论组，Seattle 华盛顿大学核物理所，Kentucky 大学物

47、理和天文系工作。 19931994 年，19961997 年，1998 年在香港城市大学物理和材料科学系工作。 已在国内外学术刊物发表了 180 多篇论文，其中 100 多篇在国外一流刊物中发表。著有“量子力学” ， “统计物理学”等书。曾任基金委员会第七届学科评审组成员。 1988 年以“真空稳定性，自发破缺和温度场论” （与倪光炯合作） 、1992 年以“有限温度和有限密度下核物质的相变理论研究” 、1996 年以“温度场论及其在核物理、天体物理中的应用”先后三次获国家教委科技进步二等奖。 1999 年以“原子核系统的临界现象及多体关连效应” （与宋宏秋合作）获中科院自然科学二等奖。 19

48、92 年获上海市优秀教学成果二等奖，1999 年获宝钢优秀教师奖。（3） 教材总体架构与内容简介统计物理学是教育部“高等教育面向 21 世纪教学内容和课程体系改革计划”的研究成果，是面向 21 世纪课程教材和普通高等教育“十五”国家级规划教材。 统计物理学14是在原第一版的基础上修订而成的。 统计物理学系统地描述统计物理学和热力学的基本概念、原理以及讨论多粒子体系的各种常用方法；第一章阐述热力学基本原理；第二、三章讨论玻耳兹曼和吉布斯的经典统计理论；第四章讨论量子统计理论和它的应用；第五章讨论相变理论，并对超流、超导、铁磁理论作了简明的阐述；第六章研究涨落理论、关联函数；第七章讲述临界现象和重

49、正化群；第八章阐述不可逆过程热力学和非平衡态统计理论；第九章介绍温度场论基础；第十章介绍统计物理的理论基础以及在这方面的争论。为配合教学需要，每章后面都附有一定数量的习题。本书以简洁的叙述给出了解决统计物理学问题的最完全和最直接的方法。本书附录索引时对目录的补充，索引中包含在目录中没有反应出来的术语和概念。统计物理学可作为高等院校物理专业、应用物理专业、固体物理和微电子物理专业以及相近的物理类各专业的教材和参考书，也可供研究生、教师和科研工作者参考。（4） 该书特色从语言上，本教材简单易懂、表达准确，在注重通俗易懂的同时关注内在的逻辑性。从实例和图表的运用上，本教材对实例和图表的运用灵活自如；从原理和计算公式上，本教材给出了简洁明了的原理解释。本书由于是面向多学科研究者，所以在数学背景、化学背景方面要求较低，有利于初学者的