【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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【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