- 統計力学
- Statistical Mechanics
- 九州大学教授 理博 小田垣 孝 著
- Ａ５判／240頁／定価2730円（本体2600円＋税5％）／2003年11月
- ISBN978-4-7853-2220-5 （旧ISBN4-7853-2220-9）
- 本書は，初めて統計力学を学ぶ人のために，基本的概念から専門的知識までをわかりやすく体系的に解説した教科書である．
統計力学という分野は，微視状態の数を求めるという馴染みの薄い計算が必要となったり，数式がいったい何を表しているのか，どんな現象が起こっているのかなど，理解するためのハードルが非常に高い面がある．それを少しでも補い，初学者の直観的理解を助けるために，同著者による 『基礎科学のための 数学的手法』に続き，本書でもバーチャルラボラトリーを導入した．
著者の研究室のホームページ上に置かれたバーチャルラボラトリー内のコンピューターグラフィックスを利用した仮想実験が本書と連動した形で取り入れられており，それが有効と思われる本文中の箇所に 【アニメ】 という記号を付け，読者がより理解を深めることができるような工夫がなされている．
なお，各章末には豊富な演習問題もあり，巻末には詳しい解答が用意されている．
- 読者対象 大学３年生くらい 〜
- → バーチャルラボラトリー へ（九州大学 物性理論研究室）
- → 第1版正誤表 （pdfファイル）（九州大学 物性理論研究室）
- → 第2版正誤表 （pdfファイル）（九州大学 物性理論研究室）
- 【目 次】
- 1 熱力学の要点
- 1.1 平衡状態と過程
- 1.2 熱力学の基本法則
- 1.3 いくつかの定義と公式
- 1.4 相転移
- 演習問題
- 2 熱力学から統計力学へ
- 2.1 2つの系の熱的接触
- 2.2 微視的エントロピー
- 2.3 古典理想気体
- 演習問題
- 3 アンサンブル理論とミクロカノニカルアンサンブル
- 3.1 アンサンブル理論
- 3.2 リウビルの定理
- 3.3 ミクロカノニカルアンサンブル
- 3.4 2準位系
- 3.5 ビリアル定理
- 演習問題
- 4 カノニカルアンサンブル
- 4.1 熱溜に接した系
- 4.2 分配関数の物理的意味
- 4.3 古典理想気体
- 4.4 調和振動子の集団
- 4.4.1 古典系
- 4.4.2 量子系
- 4.5 常磁性体
- 4.5.1 一般的な考察
- 4.5.2 古典系
- 4.5.3 量子系
- 4.6 2準位系再考 −負の温度−
- 4.6.1 熱溜に接した2準位系
- 4.6.2 負の温度
- 4.7 エネルギーのゆらぎと比熱
- 4.8 いくつかの応用
- 4.8.1 固体と気体の相平衡
- 4.8.2 ビリアル定理
- 演習問題
- 5 グランドカノニカルアンサンブル
- 5.1 熱・粒子溜に接した系
- 5.2 いくつかの応用
- 5.2.1 古典理想気体
- 5.2.2 局在した粒子系
- 5.2.3 固体と気体の相平衡再考
- 5.3 粒子数のゆらぎと圧縮率
- 演習問題
- 6 T ‐P アンサンブル
- 6.1 熱・圧力溜に接した系
- 6.2 いつくかの応用
- 6.2.1 古典理想気体
- 6.2.2 鎖状高分子の状態方程式
- 6.2.3 1次元気体の状態方程式
- 6.3 体積のゆらぎ
- 演習問題
- 7 量子統計力学入門
- 7.1 密度演算子
- 7.2 いろいろなアンサンブル
- 7.3 カノニカルアンサンブルの例
- 7.4 多粒子系
- 7.5 ボース分布とフェルミ分布
- 7.6 理想気体
- 演習問題
- 8 多原子分子気体の性質
- 8.1 多原子分子
- 8.2 異核2原子分子
- 8.3 等核2原子分子
- 演習問題
- 9 理想フェルミ気体
- 9.1 基本公式
- 9.2 絶対零度における性質
- 9.3 有限温度における性質
- 9.3.1 一般的考察
- 9.3.2 高温および低温の極限における性質
- 演習問題
- 10 理想ボース気体
- 10.1 基本公式
- 10.2 高温極限における性質
- 10.3 低温における振舞とボース‐アインシュタイン凝縮
- 10.4 いくつかの応用
- 10.4.1 空洞放射
- 10.4.2 格子振動のデバイ模型
- 演習問題
- 11 相転移
- 11.1 はじめに
- 11.2 イジング模型の相転移と平均場近似
- 11.3 ランダウ理論
- 11.3.1 2次相転移
- 11.3.2 1次相転移
- 11.3.3 平均場近似の妥当性
- 11.4 スケーリング理論
- 11.5 実空間くり込み群の方法
- 演習問題
- 付録
- A. ルジャンドル変換
- B. 位相空間における平均
- C. 磁気モーメントの運動
- D. ルジャンドル変換とラブラス変換
- E. フェルミ‐ディラック積分
- F. ボース‐アインシュタイン積分
- 演習問題解答
- 索 引
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