第一篇：統計物理學與經濟

統計物理學與經濟、金融、網絡、信息等科學的交叉發展

經濟物理學與信息物理學

1、研究領域界定、背景與特點

近十年來，統計物理學，尤其是開放系統、系統或者子系統隨時間的演化，以及子系統之間的關聯效應等方面的基本原理和最新成果，已經與經濟、金融、網絡和信息等科學的交叉結合，并發展成為復雜系統中的一個重要的前沿研究領域，逐步形成一個所謂的經濟與金融物理學和網絡與信息物理學。

許多系統像網絡、生物、信息技術、商業或者金融領域會不斷顯示一些“小世界（群體）”行為，這些行為難以在慣用的理論框架下得到正確的解釋和理解。這些系統常常具有以下特性：無法直接預測、可以有效操作、表面上具有無規或隨機性、具有一定程度上的可恢復性，而且這些特性的出現通常是經過一種自組織過程，具有一定的標度不變特性。這種自組織過程可以是一種演化、自然選擇（例如生物系統）或者調節性的循環過程（例如工程和技術方面）。從傳統上觀念來看，科學和工程兩個層面在概念上缺少一個能理解、控制甚至能夠人為地導致自組織過程的框架。但是，近年來，無論在自然科學或者自然現象中，包括物理、生物和海洋等，還是在工程控制與制造方面，包括微型芯片、化學過程以及人類對自然界的人為干預等，雖然種種問題和現象表現出紛繁復雜，但隨著研究手段以及與統計物理學相關領域的重要進展，科學和工程從傳統上的分離逐步走向結合。

從重大基礎研究角度來看，人們在運用數學、統計力學和理論物理的近年來最新研究成果，在處理開放系統、系統或者子系統隨時間的演化，以及子系統之間的關聯效應等方面已經衍生出一系列基本的科學問題。

這里我們所要介紹地經濟與金融物理和網絡與信息物理是兩個較為典型的交叉學科前沿領域，已經取得一定的進展和成功。經濟與金融物理實際上已經有了多年的歷史，并為經濟學家在從事微觀、宏觀經濟領域的研究和為金融行業的發展帶來了實際幫助。值得一提是，由Challet和張翼成（瑞士福來堡大學物理系華人教授）在1997年提出的“少數者博弈論”再次在金融與經濟引起廣泛關注。目前，一個金融物理學界已經形成。近年來，隨著互聯網的迅速發展，物理學家也在考慮將統計物理學的一些原理用來衡量和提高網絡中信息的傳輸。

2、交叉的重要性

目前，學科之間的交叉發展的主要動力在于：一方面，某些（如物理）基礎學科的自身發展已經到達一種相當的程度，另一方面，其它學科（如生物、信息和金融等）的發展受到一定的限制，對基礎學科的研究成果有相當的需求。這些學科之間本質上存在著許多相通之處，但從工具與手段甚至表示方面來看，一些內在聯系尚未能簡單地建立起來。

但是，在這些年來，交叉學科研究領域的迅速發展，一方面是由于當今科學研究水平和現代研究手段的快速提高，另一方面,也是自然科學、工程技術和人類社會的綜合發展過程中出現的必然結果。科學家們希望借助各個學科之間的交叉與滲透，尋求有關復雜系統在微觀上的自適應性、在宏觀上的整體特性、以及宏觀態的演化和宏觀態間的轉化等方面的一般性原理和相關機理。從而，復雜系統的研究不僅成為現代社會和高技術發展的需求，成為基礎科學在現階段的一個重要前沿研究方向，而且，通過逐步解決復雜系統研究領域中的一些疑難問題,來進一步促進社會學科的發展和學科交叉地不斷深入。

經濟與金融領域是一種開放、自組織系統，其復雜性涉及內在的不確定性、投機性、信息交換與不對稱性，以及參與者的學習能力等特征，常常處于非平衡，有時甚至處于極端不平衡，人們需要關心部分或者整個隨時間的演化各種特征，以及它們如何從不平衡向平衡過渡。金融物理就是應用統計物理學原理和及其最新研究成果來定量和有效地描述經濟與金融領域中金融產品隨時間演化，以及子系統間的相互關聯對時間演化的影響等。不難想象這方

面的研究涉及統計力學、理論物理與金融數學之間的理論交叉，而這方面研究成果不僅僅能推動物理學的發展，更重要的是能對經濟與金融在降低決策風險和提高效率等方面產生實質性的幫助，這在網絡與信息非常發達的今天尤為重要。

網絡與信息物理可以看作經濟物理學的一個重要分支，正在受到物理學家的關注。但它需要更加廣泛的學科與合作，因為這涉及計算科學、互聯網絡、社會科學、信息計算和風險投資等多學科領域，它試圖在互聯網絡的物理結構基礎上分析信息內容。物理學家正在探索如何平衡普通用戶在系統地選擇和搜尋相關信息取得優質產品或者服務中的判斷和評價能力。網絡與信息物理就是如何用統計物理的原理或者方法有效地描述網絡系統內在結構的演化，信息的有效傳輸不僅會對擴展我們對自然科學的理解和發展新的研究工具非常必要，也會對社會科學領域（WorldWideWeb、計算機病毒、傳染病的爆發和控制，交通網絡等）有現實意義和經濟價值。

3、國內外現狀與趨勢介紹

3．1國際上的研究狀況

在過去的十年里，國際上經濟物理的研究一直在開展，主要集中在美國和歐洲的一些研究所和大學，甚至一些以經濟預測為主的公司。例如，美國圣菲研究所有專家專門從這方面的研究；法國有一個研究組在這方面較為成功，被法國CAC公司收購等。在“少數者博弈論”被提出來后，引起了物理學界和經濟學界的廣泛關注，這是能夠較為合理地描述資產經濟市場動力學特性的一個最簡單模型，從而經濟物理學（Econophysics）應運而生。目前，大約有100多人從事經濟物理學方面的研究。自從1999年夏，歐洲物理學會開始舉辦物理在金融中的應用的物理學年度會議。目前，PhysicaA和Econophysics刊登這方面的最新研究成果的兩個專業期刊。這幾年，至少有十本有關Econophysics的專著，每年都有幾個有關Econophysics的學術研討會。

而且，物理學家還會為經濟和金融界帶來的是他們在統計物理方面數十年來積累起來的處理復雜系統的直覺和一些非常有用的工具，如MonteCarlo模擬、路徑積分方法、最大熵方法和隨機矩陣理論等。經濟物理學將試圖建立或修正一些經濟模型，結合上述有效物理學工具的使用，來優化金融市場的投資組合，分散或降低各種金融投資的風險，幫助建立一個可靠的風險管理的決策支持體系。

相對與經濟與金融物理，網絡與信息物理發展相對較晚，大約才有五年的歷史，但人員數目在不斷增加。

3．2我國研究的特點

在我國，過去的十年里，也一直有一些人員隊伍在跟蹤或者從事經濟物理的研究，例如，中國科技大學物理系非線性中心，北京師范大學管理學院系統科學系，浙江大學物理系、中科院數學與系統科學院，以及北京航天航空大學物理系等。在網絡物理研究方面，國內有少數人開始轉入從實際這方面的研究。

值得一提的是，中國人民大學剛剛成立的物理系，結合人大自身文科特點，為加強學科交叉專門成立了一個復雜系統研究團隊，并邀請張翼成教授為該團隊學術帶頭人（今年正在為其申請長江講座教授），此外還聘請了香港浸會大學物理系統計物理專家湯雷翰教授（作為學校講座教授）、聘請了B.Meister博士（DPFM, London ,Porfolio Manager & Researcher）為物理系副教授等從事經濟與金融物理，和網絡與信息物理的方面研究工作。

在今年12月26－29日期間，由北師大系統科學系與中國人民大學物理系等將在CCAST聯合舉行信息網絡研究論壇——社會網絡、互聯網與物理學，旨在加強這些方面的交流與合作，該論壇將匯聚70名來自海內外的華人學者與專家。

3．3發展前景展望

在世界范圍內，許多物理系都正在設立經濟與金融物理學博士學位，在歐洲的一些物理

系教授已經專門開設經濟與金融物理課程，中國人民大學物理系也設立了經濟物理基礎和金融風險理論課程。

國家咨詢公司：McKinsey最近專門設立了一個年度研究獎：社會物理和經濟物理青年研究獎。

最近，美國著名期刊《今日物理》最近（September2005）專門刊登了J.Doyne Farmer（Research Professoron Financial economics, SantaFeInst.）,M.Shubik(The Seymour Knox Institute Professor of mathematical institute for economics at Yale university), and Eric Smith（Research Professor onself－organization ,Santa FeInst.）合寫的一篇題為“經濟學是下一個物理學研究領域嗎?”他們指出：經濟學是建立在物理學中的幾個主要思想的基礎上。他們預期在今后的幾年里，一些物理系和經濟系將會提供一個課程設置來講授經濟學和物理學的基礎知識,努力促進學科交叉；物理學家將會在從宏觀經濟學至微觀經濟學的不同層面繼續對經濟學做出他們的貢獻，并且這些貢獻也將會對經濟政策的制定產生影響。

4、新的科學問題

無論是金融物理，還是網絡物理，其基礎性的科學問題是圍繞著如何有效地表述一個開放系統，正確地處理子系統之間關聯效應，較準確地確定系統或者子系統隨時間的演化。我們相信這不僅涉及物理學中有關能量傳輸，也必然要考慮到如何處理信息的度量與傳輸。

從統計力學與理論物理和經濟與金融領域交叉角度來看，有以下幾個相關的基本問題：

(1)對經濟與金融系統中“小世界”的描述：經濟與金融系中所出現的報酬遞增現象和非理性預期現象。報酬遞增放大了系統演化過程中各種小的隨機事件的累積作用效果，系統的演化與歷史路徑相關,實際達到的結果是不可預測的。傳統的金融市場理論假設理性預期——市場參與者采取統一的預測模型并且認為模型在平均意義下是有效的，但是在實際中,理性預期存在著較嚴重的缺陷(例如Arthur的EIFarlo酒吧模型)。除此之外，羊群效應、群體心理、有限理性等多種因素也都是經濟與金融系統中“小世界”的具體表現。

(2)對經濟與金融系統中的“自組織”性：金融系統是由眾多子系統組成的，每個子系統都有自身的“策略”。不同子系統都會根據其它子系統的“策略”來決策。這些說明子系統之間相互關聯或者某種相互作用,每一個單元的變化都會受到其他單元的影響,并會引起其他單元的改變。金融系統的演化發展歷史,是那些子系統相互作用的結果。這種相互作用一定意義上是一種自旋玻璃系統中所謂的“失錯”現象。

(3)對經濟與金融系統的非均衡性描述:均衡的存在,是經典經濟學的一個重要假設。但是遞增回報效應、路徑依存、經濟泡沫、市場崩潰等現象表明,這種均衡的假設存在著嚴重的缺陷。金融系統在實際演化過程中，均衡是相對而且短暫的，而絕大多數情況下,都是處于非均衡狀態，這實質上是一種較為復雜的輸運行為。

(4)對經濟與金融系統的非線性行為描述：由于經濟和金融系統常常是一個開放、隨時間演化的體系，微小的局部擾動完全有可能導致整體的巨大變動,這是因為市場的其它局部大多會以非線性方式來響應其外部的作用。金融系統不同于一般的物理系統，用非線性動力學、分形、混沌等非線性動力學方法來研究金融系統尚有許多基本問題需要解決。

(5)對經濟與金融系統的危機模擬與預測:經濟與金融系統是一個復雜性系統，某些經濟行為，如地區發展和產業結構上差異對整個體系演化的具有積累效應，如何預警與防范金融泡沫和金融危機？這其中有些機理性的問題有待解決。

從統計力學和理論物理現有研究成果的應用角度來看，有以下幾個方面的探索需要繼續進行:

(1)經濟與金融系統中普適行為的研究：經濟與金融系統包含著大量的數據，物理學家可以通過一些必要的假設和進行深入分析，可能提供一些.普遍深入的規律。

(2)BPS模型的研究與推廣：該模型簡單地假設交易員僅僅根據最新一次市場上最新一

次交易地價格隨機地決定買賣。這是由物理學家PerBak，MayaPaczuski和經濟學MartinShubik根據統計力學原理共同提出的。這是一個描述金融市場價格形成的一個理想化模型，需要進一步深入研究和推廣。

(3)“少數者博弈論”模型的研究、推廣和應用：該模型提出以來，雖然受到廣泛的關注和研究，但至今對S&P預測率只達50％。目前，人們開始對該模型進行推廣，考慮作用者的多樣性等，以便更好地反映金融市場的動態行為。

(4)各種“自旋玻璃”的研究：“自旋玻璃”是一種非常有用的統計物理系統，這樣系統的許多特性可以運用到計算復雜性、自糾錯通訊編碼、隨機圖論、博奕論、隨機規劃、聚合物的多標度模擬等領域的研究。當前，“自旋玻璃”理論本身的發展還存在巨大的挑戰，特別具有內部結構的“自旋玻璃”系統性質的研究。

5、我國應關注的重要研究方向

（1）統計模型，尤其是各種“自旋玻璃”系統的研究；

（2）相關經濟模型，如“少數者博弈論”，BPS模型，EIFarlo酒吧模型；

（3）自組織問題的研究；

（4）市場行為的模擬與標度行為的研究；

（5）最大熵原理的運用。

6、存在的主要問題與分析

目前，根據我們所掌握的信息（不一定完整），我國在經濟與金融物理學和網絡與信息物理學方面的研究主要有是方面的問題：

（1）對國外的前沿研究缺少交流，并且以跟蹤為主；

（2）隊伍比較分散，缺少明確的整體研究對象；

（3）除了像中科院數學與系統科學研究院，這方面的研究以探索性為主，與我國經濟領域的實際問題結合較少，從而也就缺少明確的資助。

（4）從科學問題的基礎性研究角度來看，需要建立一個專業性的隊伍。

7、對策和建議

希望基金委、科學院和科技部等有關部門，能夠召集相關研究人員，調研國外的研究現狀和具體做法（平臺方面），評估研究水準和研究方向，并設立一定的科研項目，有針對性的資助。

Monte Carlo

蒙特卡羅(Monte Carlo)方法，或稱計算機隨機模擬方法，是一種基于“隨機數”的計算方法。這一方法源于美國在第二次世界大戰進研制原子彈的“曼哈頓計劃”。該計劃的主持人之

一、數學家馮·諾伊曼用馳名世界的賭城-摩納哥的Monte Carlo-來命名這種方法，為它蒙上了一層神秘色彩。

Monte Carlo方法的基本思想很早以前就被人們所發現和利用。早在17世紀，人們就知道用事件發生的“頻率”來決定事件的“概率”。19世紀人們用投針試驗的方法來決定圓周率π。本世紀40年代電子計算機的出現，特別是近年來高速電子計算機的出現，使得用數學方法在計算機上大量、快速地模擬這樣的試驗成為可能。

考慮平面上的一個邊長為1的正方形及其內部的一個形狀不規則的“圖形”，如何求出這個“圖形”的面積呢？Monte Carlo方法是這樣一種“隨機化”的方法：向該正方形“隨機地”投擲N個點,其中有M個點落于“圖形”內，則該“圖形”的面積近似為M/N。

可用民意測驗來作一個不嚴格的比喻。民意測驗的人不是征詢每一個登記選民的意見，而是通過對選民進行小規模的抽樣調查來確定可能的優勝者。其基本思想是一樣的。

科技計算中的問題比這要復雜得多。比如金融衍生產品（期權、期貨、掉期等）的定價及交易風險估算，問題的維數（即變量的個數）可能高達數百甚至數千。對這類問題，難度隨維數的增加呈指數增長，這就是所謂的“維數的災難”(Course Dimensionality)，傳統的數值方法難以對付（即使使用速度最快的計算機）。Monte Carlo方法能很好地用來對付維數的災難，因為該方法的計算復雜性不再依賴于維數。以前那些本來是無法計算的問題現在也能夠計算量。為提高方法的效率，科學家們提出了許多所謂的“方差縮減”技巧。

另一類形式與Monte Carlo方法相似，但理論基礎不同的方法-“擬蒙特卡羅方法”(Quasi-Monte Carlo方法)-近年來也獲得迅速發展。我國數學家華羅庚、王元提出的“華-王”方法即是其中的一例。這種方法的基本思想是"用確定性的超均勻分布序列(數學上稱為Low Discrepancy Sequences)代替Monte Carlo方法中的隨機數序列。對某些問題該方法的實際速度一般可比Monte Carlo方法提出高數百倍，并可計算精確度。

第二篇：統計物理學

統計物理學/力學

1、書名：平衡態和非平衡態統計熱力學

書名(英文)： Equilibrium and Non-Equilibrium Statistical Thermodynamics作/譯者： M.L.Bellac

定價： 89.00

現價： 89.00

ISBN： 978-7-5062-8301-4

本書是一部優秀的研究生教材。作者從宏觀（熱力學）和微觀（統計力學）兩方面闡述了現代平衡態和非平衡態統計熱力學中的基本問題，內容自成體系。本書前半部分介紹平衡態熱力學和統計力學，除傳統的論題外，還詳細討論了對稱性破缺、臨界現象和重整化群，介紹了相關的數值方法。后半部分則集中討論非平衡態現象，首先以流體力學為例講述一般的宏觀處理方法，然后通過分析玻爾茲曼-洛侖茲模型和玻爾茲曼方程討論非平衡態動力學理論，此外，還簡介了非平衡態統計力學中的某些論題，如線性響應理論、投影理論、朗之萬和福克-普朗克方程、以及相應的數

2、書名： 統計力學 第2版

書名(英文)： Statistical Mechanics 2nd ed.作/譯者： R.K.Pathria

定價： 79.00

現價： 79.00

ISBN： 978-7-5062-6017-6

這是一本研究生水平的統計力學經典教材。是以作者多年來在幾所大學為研究生授課的講義為藍本而寫成的。本書初版于1972年，其內容涵蓋了統計力學的標準內容，敘述清晰詳細，深受讀者歡迎。第2版對第1版的內容作了補充和刪改，重寫了關于相變理論的部分，增加了臨界現象的重正化群理論的內容，并在每章末增加了注釋。本書每章末都附有習題。目次：1.熱力學的統計基礎；2.系綜理論綱要；3.正則系綜；4.巨正則系綜；5.量子統計；6.簡單氣體的理論；7.理想玻色系統；8.理想費米系統；9.互作用系的統計力學：集團展開方法；103、書名：平衡態統計物理學 第3版

書名(英文)： Equilibrium Statistical Physics 3rd ed.作/譯者： Michael Plischke, Birger Bergersen

定價： 79.00

現價： 79.00

ISBN： 978-7-5100-2400-9

本書是一部介紹統計物理學的教程，這是第3版，其第1版分別于1994，1999年出版。與第2版相比，書中的內容有了極大的擴展，其中強作用凝聚態系統部分講述的十分詳細，增加了全新的一章講述隨機過程，Fokker-planck 方程的應用。相變的現代理論在書中占據了較為核心的地位。重正化群的章節做了很大的改動，包括了基本概念和大量計算的例子。書中引進了計算機模擬計算的基本工具，蒙特卡洛模擬和分子動力學，也增加了一部分講述布朗動力學。每章末附有大量的問題。

4、書名： 統計力學 第2版

書名(英文)： Statistical Mechanics made Simple 2nd ed.作/譯者： Daniel C.Mattis，Robert H.Swendsen

定價： 49.00

現價： 49.00

ISBN： 978-7-5100-4280-5

本書是第二版，在第一版的基礎上做了大量的擴展和改進，廣受好評。對統計概念的原始講述，使得本書對理論物理的發展產生了深刻的影響，并且為現代熱動力學觀點的形成奠定了基礎。書中通過經典例子解釋理想牛頓物理定律和量子物理在噪音和熱波動現實世界中應用的原理和簡單邏輯。在新版中增加了相變多體理論的重要應用，將更好地為現代學生服務；同時也為老師的教學提供了更廣泛的話題，如，從熱動力學和隨機矩陣到熱動力格林函數和臨界現象，從聲音在固體和流體中傳播到量子流和變換矩陣中的準粒子本質。目次：統計和概率的基本概念；Ising模型和晶格氣；熱動力學基礎；統計力學；玻色子世界；有關費米子：金屬理論、超導體和半導體；運動理論；變換矩陣；蒙特卡洛模擬和其他計算機模擬方法；臨界現象和重正化群；量子場論在統計物理中的一些應用。讀者對象：數學、力學、物理專業的學生、老師以及廣大的科研人員。

5、書名： 統計力學 第2版

書名(英文)： Statistical Mechanics 2nd ed.作/譯者： G.Morandi

定價： 82.00

現價： 82.00

ISBN： 7-5062-6621-

6、書名： 統計物理學 第1卷

書名(英文)： Statistical Physics 1 2nd ed.作/譯者： Toda

定價： 40.00

現價： 40.00

ISBN： 7-5062-3395-9

書名： 統計物理學 第2卷

書名(英文)： Statistical Physics 2 2nd ed.作/譯者： Kubo

定價： 44.00

現價： 44.00

ISBN： 7-5062-3396-77、書名： 統計物理學:平衡態、動力學與重正化

書名(英文)： Statistical Physics:Statics, Dynamics and Renormalization作/譯者： L.P.Kadanoff

定價： 96.00

現價： 96.00

ISBN： 7-5062-5937-08、書名： 統計物理學方法

書名(英文)： Methods of Statistical Physics

作/譯者： T.Tanaka

定價： 78.00

現價： 78.00

ISBN： 7-5062-6012-3

本書主要介紹計算相互作用多粒子系統關聯函數的各種方法,特別著重介紹了由R.Kikuchi, T.Morita 和作者本人所發展的變分集團展開方法。書中用三分之二的篇幅介紹了這一方法及其應用。為使全書內容完整，便于閱讀，書中前幾章還介紹了熱力學和統計系綜理論的基本知識，給出了量子力學及二次量子化表述的要點。本書每章末附有習題，書后有參考文獻。目次：⑴熱力學定律；⑵熱力學關系；⑶系綜理論；⑷系統的哈密頓量；⑸密度矩陣；⑹集團變分法；⑺關聯函數的無窮級數表示；⑻擴展的平均場近似；⑼嚴格的伊辛點陣恒等式；⑽短程

9、書名： 熱物理學

書名(英文)： Thermal Physics

作/譯者： Ralph Baierlein

定價： 69.00

現價： 69.00

ISBN： 978-7-5100-2402-3

本書是一部介紹熱物理學的入門教程。作者是一名很有經驗的教師，書中全面講述熱動力學，統計力學和運動力學三個方面，前四章復習和加強基礎知識的學習，知識體系從簡單到抽象，熵理論的引入比較早，每個新概念的引入都是跟核心理論-熵和熱動力學第二定律、典型概率分布、配分函數和化學勢聯系在一起。書中也包括了最新研究成果，如Bose-Einstein凝聚和臨界現象，分子結構知識彈性較大，可以有選擇性的學習。每章都對主要觀點和關鍵方程重點講述，并且每章都有難易不同的問題。

11、書名： 相變動力學

書名(英文)： Phase Transition Dynamics

作/譯者： A.Onuki

定價： 125.00

現價： 125.00

ISBN： 7-5062-5939-7

相變動力學是統計物理和凝聚態物理的一個重要分支，具有重要的基礎意義與應用價值。本書是一本系統介紹相變動力學的專著，其內容涉及物理、化學、冶金及高分子科學中的許多問題，介紹了臨界動力學，相有序化，缺陷動力學，成核動力學，斑圖動力學，超臨界流體動力學，臨界點附近的沸騰，固體結構相變中的介觀動力學等問題，對Ginzburg-Landau理論及重正化群理論也作了系統的介紹，并系統地應用。目次：(一)平衡態：自旋系統與流體；臨界現象與標度；平均場理論；平衡態相變的近代理論。(二)動力學模型及流體與高分子中的動力學

12、書名： 統計物理學中的蒙特卡羅模擬入門

書名(英文)： A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics

作/譯者： D.P.Landau

定價： 89.00

現價： 89.00

ISBN： 7-5062-6571-0

書名： 統計物理學中的蒙特卡羅方法

書名(英文)： A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics 2nd ed.作/譯者： David P.Landau

定價： 79.00

現價： 79.00

ISBN： 978-7-5062-9210-8

本書詳述了在凝聚態物理學、統計力學及相關領域中遇到的復物理系統蒙特卡羅模擬的各個方面，書中各章有應用實例、例題、思考題和習題，以便于讀者深刻理解書中所述內容。本書可作為物理學中的計算模擬研究生教科書。讀者對象：物理學和物理化學專業的研究生及研究人員。目次：導論；基礎理論；簡單抽樣蒙特卡羅方法；重要抽樣蒙特卡羅方法；格點系統用的重要抽樣蒙特卡羅方法；偏格點模型；重權（reweighting）方法；量子蒙特卡羅方法；蒙特卡羅重正化群方法；非平衡不可逆過程；點規模型簡介；其它計算機模擬方法綜述；物

13、書名： 統計動力學

書名(英文)： Statistical Dynamics

作/譯者： Balescu

定價： 39.00

現價： 39.00

ISBN： 7-5062-4721-614、書名： 統計物理學中的定標和重正化

書名(英文)： Scaling & Renormalization in Statistical Physics

作/譯者： Cardy

定價： 39.00

現價： 39.00

ISBN： 7-5062-3822-515、書名： 分數統計與量子理論

書名(英文)： Fractional Statistics and Quantum Theory

作/譯者： Khare

定價： 38.00

現價： 38.00

ISBN： 7-5062-4719-4

書名： 熱動力學

書名(英文)： The Dynamics of Heat

作/譯者： Fuchs

定價： 110.00

現價： 110.00

ISBN： 7-5062-1462-8

第三篇：熱力學與統計物理學教學大綱

《熱力學與統計物理學》教學大綱

Thermodynamics and Statistical Mechanics

課程編號：適用專業：物理學（本科）

學時數：64學分數：4執筆者：鄭燕

一、課程性質和目的1、課程的性質：

熱力學與統計物理學是物理學專業一門理論必修主干課。

2、課程的目的：

本課程的目的在于針對熱運動的特點，建立一套熱力學和統計物理的基本知識和思想方法，從而為研究熱運動的規律、與熱運動有關的物性及宏觀物質系統的演化打下基礎，為進一步學習固體物理、天體物理等學科作好準備。

二、課程的基本要求

（1）首先必須使學生建立概率論方法的觀念。熱力學統計物理研究由大量微觀粒子或準粒子組成的，具有大量隨機變化自由度的宏觀系統。由于系統的自由度數目非常大和自由度的隨機性，即使我們徹底地掌握了單個粒子的運動規律和粒子間相互作用的規律，也不可能寫出全部運動方程，更無法準確知道并利用全部初始條件求解運動方程。必須明確的是，不能用純粹力學方法研究有大量隨機自由度的宏觀系統，不僅是由于技術上的困難，更重要的是，由于大量隨機自由度的存在，導致性質上出現全新的規律。因此研究這類系統的方法必須有本質上的改變，即由確定論的方法改變為概率論的方法。

（2）掌握熱力學的基本規律和統計物理的基本理論，理解系統的各種平衡條件和正則分布，了解系統的相變理論，非平衡態統計和漲落理論。會用來解決一些基本的和專業有關的熱運動方面的問題。

（3）使學生掌握科學的學習方法，真正達到從學會到會學。可采用從“滲透式”逐步推廣到“體會式”的教學法，培養學生有較強的獨立思考能力和創造能力，較快進入科學發展的前沿，養成辯證唯物主義的世界觀和方法論。

三、課程教學基本內容及各章的基本要求

按照課程建設的總體要求，本著“先進、有效、有用”的原則，按照刪、并、減、增、留的“五字方針”對物理學專業的重要基礎理論主干課程《熱力學與統計物理學》進行認真清理與重構，在此基礎上編寫出本教學大綱。講授內容和學時分配如下。

第零章緒論（1學時）

基本要求

（1）熱力學與統計物理學的研究對象、研究方法及發展的前沿動態；

（2）學習熱力學與統計物理學的意義、目標、方法。

第一章熱力學的基本定律（12學時）

1、基本要求

本章是熱力學與統計物理學的基礎，以熱力學第一定律、熱力學第二定律和熱力學基本方程為重點講授內容；將熱力學系統的平衡態及其描述、平衡定律和溫度、物態方程、準靜態功、熱力學第一定律、熱容量和焓、理想氣體的內能、絕熱過程、卡諾循環、熱力學第二定律作為自學內容，這些內容在熱學都已學過。

2、教學內容

（1）熱力學系統的平衡態及其描述；

（2）平衡定律和溫度；

（3）物態方程；

（4）準靜態功；

（5）熱力學第一定律；

（6）熱容量和焓；

（7）理想氣體的內能、絕熱過程、卡諾循環；

（8）熱力學第二定律；

（9）卡諾定理與熱力學溫標；

（10）克勞修斯等式和不等式；

（11）熵和熱力學基本方程；

（12）理想氣體的熵；

（13）熱力學第二定律的普遍表述；

（14）熵增加原理的簡單應用；

（15）自由能和吉布斯函數。

3、本章重難點

（1）本章重點是熱力學第二定律和熱力學基本方程；內能、焓、熵、自由能和吉布斯函數；

（2）本章的難點為建立熵的概念，應強調其物理意義。

第二章均勻物質的熱力學性質（5學時）

1、基本要求

本章是熱力學與統計物理的重點內容,以特性函數及其基本微分方程和麥克斯韋關系為重點講授內容，刪去低溫的獲得一節，將氣體的節流過程和絕熱膨脹過程作為自學內容。

2、教學內容

（1）內能、焓、自由能和吉布斯函數的全微分；

（2）麥克斯韋關系的簡單應用；

（3）氣體的節流過程和絕熱膨脹過程；

（4）基本熱力學函數的確定；

（5）特性函數；

（6）平衡輻射的熱力學；

（7）磁介質的熱力學。

3、本章重難點

本章重點是特性函數及其基本微分方程和麥克斯韋關系

第三章單元系的相變（6學時）

1、基本要求

本章是熱力學與統計物理較為重點的內容,以開放的熱力學基本方程為基礎重點講授單元系的復相平衡條件和平衡性質等內容，刪去臨界現象和臨界指數、朗道連續相變理論兩節，將臨界點和氣液兩相的轉變作為自學內容。

2、教學內容

（1）熱動平衡判據；

（2）開系的熱力學基本方程；

（3）單元系的復相平衡條件；

（4）單元復相系的平衡性質；

（5）臨界點和氣液兩相的轉變；

（6）液滴的形成；

（7）相變的分類。

3、本章重難點

（1）本章重點是開系的熱力學基本方程、單元系的復相平衡條件和平衡性質；

（2）本章難點是液滴的形成、二級相變。

第四章多元系的復相平衡和化學平衡（4學時）

1、基本要求

本章是熱力學與統計物理中非重點的內容,以多元系的熱力學函數和熱力學方程為基礎重點講授多元系的復相平衡條件、吉布斯相律、熱力學第三定律等內容，刪去化學平衡條件和理想氣體的化學平衡兩節，將二元系相圖舉例和混合理想氣體的性質作為自學內容。

2、教學內容

（1）多元系的熱力學函數和熱力學方程；

（2）多元系的復相平衡條件；

（3）吉布斯相律；

（4）二元系相圖舉例；

（5）化學平衡條件；

（7）熱力學第三定律。

3、本章重難點

（1）本章重點是多元系的熱力學函數和熱力學方程、吉布斯相律；

（2）本章難點是熱力學第三定律。

第六章近獨立粒子的最概然分布（13學時）

1、基本要求

本章是統計物理的基礎內容,是學好后續章節的根本，應作為重點內容講授，重點掌握粒子和系統運動狀態的描述、分布與微觀態的關系、三種分布。將等概率原理作為自學內容。

2、教學內容

（1）粒子運動狀態的經典描述；

（2）粒子運動狀態的量子描述；

（3）系統微觀運動狀態的描述；

（4）等概率原理；

（5）分布和微觀狀態；

（6）玻耳茲曼分布；

（7）玻色分布和費米分布；

（8）三種分布的關系。

3、本章重難點

（1）本章重點是分布和微觀狀態的關系、玻耳茲曼分布、玻色分布和費米分布；

（2）本章難點是分布和微觀狀態的關系，熟練掌握玻耳茲曼分布、玻色分布和費米分布以及三種分布的關系。

第七章玻耳茲曼統計（9學時）

1、基本要求

本章是熱力學與統計物理的重點內容,是統計物理的核心章節，以玻耳茲曼分布為基礎重點掌握熱力學量的統計表達式、統計物理處理問題的方法、玻耳茲曼統計的廣泛應用。刪去順磁性固體、負溫度狀態兩節，將理想氣體的熵作為自學內容。

2、教學內容

（1）熱力學量的統計表達式；

（2）理想氣體的物態方程；

（3）麥克斯韋速度分布律；

（4）能量均分定理；

（5）理想氣體的內能和熱容量；

（6）理想氣體的熵；

（7）固體熱容量的愛因斯坦理論。

3、本章重難點

（1）本章重點是熱力學量的統計表達式、玻耳茲曼統計處理問題的方法；

（2）本章難點是理想氣體的內能和熱容量、固體熱容量的愛因斯坦理論。

第八章玻色統計和費米統計（6學時）

1、基本要求

本章是熱力學與統計物理的重點內容,以玻色分布和費米分布為基礎重點掌握熱力學量的統計表達式；對光子氣體、自由電子氣體等應用。刪去簡并理想費米氣體簡例、準二維電子氣體與量子霍爾效應兩節，本章無自學要求。

2、教學內容

（1）熱力學量的統計表達式；

（2）弱簡并玻色氣體和費米氣體；

（3）光子氣體；

（4）玻色-愛因斯坦凝聚；

（5）金屬中的自由電子氣體；

（6）簡并理想費米氣體簡例。

3、本章重難點

（1）本章重點是熱力學量的統計表達式、光子氣體；

（2）本章難點是玻色-愛因斯坦凝聚、金屬中的自由電子氣體。

第九章系綜理論（8學時）

1、基本要求

在所研究的問題中計及粒子之間的相互作用，系統的能量表達式包含粒子間的相互作用的勢能。

2、教學內容

（1）相空間 劉維爾定理；

（2）微正則分布；

（3）微正則分布的熱力學公式；

（4）正則分布；

（5）正則分布的熱力學公式；

（6）巨正則分布的熱力學公式；

（7）巨正則分布的簡單應用。

3、本章重難點

本章重點是正則分布、正則分布、巨正則分布的熱力學公式

四、先修課程要求：

高等數學、普通物理、理論力學

五、考核方式

1、成績評定總則

期末總評成績由平時成績和期末卷面成績構成2、平時成績評定

平時成績由作業、提問、考勤、期中成績累加構成3、期末考核評定

期末總評成績=平時成績（占10％）+期末卷面成績（占90％）

六、建議教材及教學參考書：

教材：

汪志誠，《熱力學·統計物理》（第三版），高等教育出版社，2003 主要教學參考書目：

1、馬本堃，《熱力學與統計物理學》，高等教育出版社，19952、劉連壽，《理論物理基礎教程》，高等教育出版社，20033、王竹溪，《熱力學教程》，人民教育出版社，19794、王竹溪，《統計物理學導論》，人民教育出版社，19795、L.E.雷克（黃韻等譯），《統計物理現代教程》，北京大學出版社，19836、Walter Greiner，《Thermodynamics And Statistical Mechanics》，Springer，2004

第四篇：熱力學統計物理學考試大綱

2012年全日制專業學位研究生考試

《熱力學與統計物理》考試大綱

科目名稱：熱力學與統計物理

適用專業：熱能動力系統節能及環境控制、新能源開發及應用，低溫與制冷 參考書目：（1）馬本昆、高尚惠、孫煜編，《熱力學與統計物理學》，高

等教育出版社．（2）汪志誠，《熱力學、統計物理》，人民教

育出版社，考試時間：180分鐘

考試方式：筆試閉卷

總分：150分

考試題型及分數：名詞解釋題：20分；選擇填空題：40分；綜合分析及計算題：90分

考試要求：要求考生系統掌握《熱力學與統計物理》基本概念、基本理論、基本方法；掌握由大量粒子所構成的系統的統計規律性，并掌握分析這類系統的有效方法。要求考生掌握系統微觀運動狀態的描述方法，要求考生具有一定的抽象思維能力和邏輯思維能力。能給出具體問題的微觀描述與宏觀描述的關系。考查要點：

主要考試內容為：熱力學基本定律，熱力學函數及其應用，不可逆過程熱力學，玻耳茲曼統計分布，系綜理論，量子統計分布。

1.熱力學基本定律

考試內容：溫度及物態方程；準靜態功；熱力學第一定律、第二定律；卡諾定理；熱力學溫標；克勞修斯等式和不等式；熵與熱力學基本方程；熵差計算；熵增加原理的簡單應用、不可逆過程的判斷。

考試要求:（1）掌握熱力學方法的特點、基本概念（2）掌握功與循環的相關計算、物態方程的確定（3）掌握系統熵函數的計算、系統狀態變化的方向。

2.均勻物質的熱力學性質

考試內容：內能、焓、自由能和吉布斯函數；Maxwell關系及簡單應用；基本熱力學函數的確定；特性函數；平衡輻射的熱力學；磁介質系統熱力學；電介質系統熱力學；開系熱力學基本方程。

考試要求：（1）掌握如何確定系統的特性函數；（2）掌握如何確定系統的基本熱力學函數；（3）掌握磁致伸縮和壓磁效應的本質；（4）了解開放系統的熱力學基本不等式。

3.相變理論基礎

考試內容：單元二相系統的平衡，兩相的轉變；臨界現象；復相系的平衡性質、相律、相圖；朗道連續相變理論；理想氣體的化學反應、平衡條件；熱力學第零三定律；

考試要求：（1）掌握熱動平衡判據的理論和方法；（2）掌握單元和多元系的熱力學基本方程；（3）掌握復相系的平衡性質和朗道連續相變理論；（4）了解理想氣體的化學反應、平衡條件；（5）掌握熱力學第零三定律。

4.不可逆過程熱力學簡介

考試內容：局域熵產生率；昂薩格關系；溫差電現象；

考試要求：掌握不可逆過程熱力學的基本思想和基本方法。

5.玻爾茲曼分布

考試內容：粒子配分函數；熱力學量的玻耳茲曼統計表達式；理想氣體的物態方程；理想氣體的內能和熱容量；理想氣體的熵；能量均分定理，氣體和固體熱容的經典理論；氣體熱容的量子理論。

考試要求：（1）理解μ空間；（2）掌握玻爾茲曼統計分布率；（3）掌握熱力學公式；（4）掌握單分子理想氣體；（5）掌握能量均分定律，氣體和固體熱容的經典理論；（6）掌握氣體熱容的量子理論。（7）了解非理想氣體的物態方程。

6.系綜理論

考試內容：相空間；劉維爾定理；微正則分布；微正則分布的熱力學公式；正則分布及熱力學公式；固體的熱容量；巨正則分布及熱力學公式。

考試要求：（1）掌握系綜理論的基本思想和統計方法；（2）掌握系綜理論與最概然理論的關系；（3）理解并掌握Γ空間，劉維定理，微正則分布，孤立系統的熵；（4）掌握正則分布；（5）掌握熱力學公式；（6）了解非理想氣體的物態方程。

7.量子統計學

考試內容：熱力學量的統計表達式；弱簡并玻色氣體和費米氣體；光子氣體；固體比熱；金屬中的自由電子氣體；熱電子發射 接觸電勢差 泡利順磁性；量子霍爾效應；

考試要求：（1）掌握費米 狄拉克分布與玻色 愛因斯坦分布；（2）了解金屬中的自由電子；（3）掌握理想玻色氣體的性質；（4）掌握固體比熱，聲子。

8.漲落理論

考試內容：漲落的半熱力學理論。

考試要求：了解漲落的半熱力學理論。

第五篇：統計物理學專業自我鑒定

統計物理學專業自我鑒定

四年的學園生涯,在良師益友的相互幫助下,自身綜合素質一定得到提高。為實現人生的價值打下堅實的基礎。

在學習上，對統計物理專業的學習，需要的知識面廣了，涉及技術、材料性質、設備等方面的內容。學習專業課程，需要與實際結合，更需要認真的學習態度，細心、謹慎的性格。有一點特別的是，統計物理與經濟相掛鉤。我的學習成績在班上名列前茅。這些源于我對學習的熱愛，我認為做任何事情都要有興趣，特別是學習，沒興趣就學不好。我認為對專業課學習不應只停留在課本上，還應該多閱讀課外書。所以我經常對市場做調查。我覺得這樣才能學好專業知識。

思想上，令我最自豪的事情是經過不斷的努力學習和提高自己，我順利的加入了中國共產黨。待人誠懇，能較好處理人際關際，處事冷靜穩健，能合理地統籌安排生活中的事務。并且一直在追求人格的升華，注重自己的品行。四年里我不斷的自我反省,改善自身不足之處,始終以提高自身的綜合素質為目標，以自我的全面發展為努力方向，樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀。面對現在，我努力拼搏；面對將來，我期待更多的挑戰。戰勝困難，抓住每一個機遇，相信自己一定會演繹出精彩的一幕。