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统计力学

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2019年12月14日更新。到目前为止,我已经在哈佛大学教过三次本科生热力学。我把我的课堂笔记写成了一本书,而且把书发到网上

以下是我现在的部分内容:

每堂课的主题列表(2011年秋季)

es181中未使用的注释

关于这个主题的许多书都列在目录的末尾关于熵的说明

我对热力学和统计物理书籍的评论

评论

普拉迪普·夏尔马的照片

中国,

JP Sethna最近出版了一本关于统计力学的书。我发现它非常好,特别是因为它统一了statmech与不同学科(黑洞与经济学)的相关性。其中有一章是(经转述)"如何为任何事物构建朗道模型"这本书当然值得一读,尤其是对学生来说。很长一段时间以来,这本书在作者的网站上都是免费的。链接出现了在这里

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谢谢你,普拉迪普。我刚从你指出的网站下载了Sethna的书,用这个链接。这本书看起来很有趣,但读起来难度很大。

龚晓燕的照片

多亏了这两者。统计学在耐久性领域有着广泛的应用。有人能推荐一本这方面的好书吗?

志刚,有没有想过把耐久性作为一章写进书里?

龚晓燕博士

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们已经:

我没有系统地研究过统计学,因此无法推荐一本好书。这是我研究过的多佛的一本书:《统计学原理》,M.G.布尔默著。我刚刚注意到亚马逊上的读者评论非常好。显然,其他人也从阅读中受益。

如果你想找点乐子,统计漫画指南可能会给你一个主题的快速概述。作为一本漫画书,这本书涵盖了严肃的内容。

也许其他技工会给你更多的建议。万博体育平台

N. Sukumar的照片

小燕,我推荐Sivia的书关于贝叶斯数据分析,直观地了解数据/统计分析。它使用贝叶斯方法(概率是一种相信程度,并且总是有条件的),而不是经典的(频率论)方法。这本书是所有订阅贝叶斯统计学派的人一致推荐的,在阅读本书的部分内容时,我得出了同样的结论。这本书很简洁(约200页),写得很好,并以一种非常系统的方式消除了学校里教的标准统计学的神秘感。以上链接为1996年版;我注意到2006年出版了新版(斯基林是合著者),所以如果有人想买这本书的话,这可能是更好的选择。在1996年版中有评论者的评论,因此我提供了一个链接。首先,我认为这样的工具可能与从可用的实验数据中估计材料参数(例如,本构理论)相关。考虑到实际材料存在固有的可变性(结构、性质和由此产生的响应),这样的工具似乎是有用的。如果没有的话,它将为您提供新的视角,并指出除了经典统计(以及其中的许多特别测试)之外,还有其他选项可以处理数据和不确定性。 In spite of my obvious bias, I hope this helps?

mohammedlamine的照片

龚老师好!

如果可靠性是已知的,你必须定义你的事件,然后识别相应的随机变量。在独立事件的情况下,用概率方法可以很容易地进行分析。在其他情况下,你需要使用条件概率。使用概率方法的书籍对应于您的应用程序。下学期,我将在campusvirtuel.usthb.dz上发布我关于“机械可靠性”课程的第二部分。你可以找到可以计算任何系统可靠性的统计应用程序。

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我希望我知道。人们对我写的这些学习笔记给予了热情的反馈,我写这些笔记是为了自学。对于一个工程和科学专业的大学生来说,也许正确的起点是“孤立系统”这一节。这一节会让你想起什么是量子态,并告诉你统计力学的基本假设。

因此,整个统计力学就是对基本假设的精心应用的集合。第一个原型应用程序是Temperature的定义,您可以将其作为第二部分来阅读。这一节将基本假设与我们如何测量温度和基本量(如热量和量子态的数量)联系起来。这一节还提醒人们,温度应该和能量有相同的单位,而玻尔兹曼常数只是两个温度单位之间的转换因子,就像1.6是英里和公里之间的转换因子一样。这些单位是由人组成的,没有根本的意义。认为玻尔兹曼常数是自然的基本常数是对自然和人类的滥用。

然后你就可以开始读玻尔兹曼分布了。

关于概率的部分是为那些想要快速复习数学的人准备的,就像我们经常在固体力学课程开始时讨论张量一样。当然,概率论和张量论各自都是美丽的学科。但没有必要让它们掩盖机制,因为机制更加美丽。也许我应该把这一节列为附录。

然而,关于熵的部分可能是一个不必要的邪恶。你当然不需要它来读其他的笔记。我把它放在概率后面只是为了提醒大家熵是一个与任何概率分布相关的量。我没有区分信息熵、热力学熵和与掷骰子有关的熵。因为没有区别。熵就是当你有一个概率分布时计算出来的一个数字。不多不少。你可能会在餐桌上发现很多关于熵的东西,让别人印象深刻。

这种情况很像对一个函数求导。这是一个数学运算:如果你有一个光滑的函数,你可以求微分。你可能会在工程学和经济学中做出有趣的应用,但区分工程师的区别和经济学家的区别是没有意义的。区别在于应用,而不是区别的概念本身。

总之,一个简单的阅读顺序是

  • 孤立的系统
  • 温度
  • 玻耳兹曼分布

看一眼概率来刷新你的记忆,顺便看一下熵。如果这些笔记有帮助,请告诉我。

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你是否也可以把你的笔记贴在一些比Doc更便携的格式上,比如PDF?我的Doc阅读器把符号弄得很乱。

非常感谢,

Kaushik

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亲爱的考希克:非常感谢你的关心。我刚刚上传了pdf文件。

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亲爱的中国,

非常感谢您花时间将您的笔记转换成PDF格式。我对学习一些统计力学很感兴趣,但是我被通常的课本弄糊涂了。我希望你的力学观点能让我更容易理解。

Kaushik

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亲爱的Kaushik:

我刚刚在我的课上讲完这些部分先进的弹性。每个部分大致相当于一个90分钟的讲座。在我的课上,我没有包括概率和熵的部分。

看这部分的时候,请慢慢走孤立系统在关于温度。一旦你看透了这两个部分,也许热力学的神话就会消失。其余的都是相同思想的相当迷人的技术应用。

如果我的笔记没有帮到你,请不要太失望。它们是为我在课堂上教这门课而写的。我不确定它们是否可以用于自学。

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亲爱的中国,

谢谢你的建议和警告。我可能会用一篇自习的常规文章来补充阅读你们的笔记。

Kaushik

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Kaushik,如果你对连续介质力学的观点感兴趣,你可以看看Weiner那本不太出名的书,《弹性统计力学》。它现在在多佛有售(25美元),在我看来是一颗真正的宝石。

前几章回顾了经典连续介质力学和热力学,为第一次学习统计力学的力学家提供了一个很好的温暖模糊的感觉。万博体育平台我的一些学生既上过物理的统计机械课,也读过这本书,他们倾向于支持韦纳。

Kaushik Dayal的照片

谢谢你的推荐,Pradeep。

很有趣的是,现在工程学院开设了统计力学课程。据我所知,统计力学包括物理学的基本主题——热力学、相变、重整化理论、流体力学等。然而,近年来,由于应用力学的兴起,纳米力学引起了人们的兴趣,统计力学被认为是理解纳米尺度物体力学的基础背景。

以我为例,当我在UT读博士时,我选择了物理系提供的统计力学。在那段时间里,该课程使用了当时授课的琳达·e·赖克尔(Linda E. Reichl)撰写的教科书《统计物理现代课程》(ISBN 0-471-59520-9)。Reichl的书不仅对物理专业的学生很好读,而且对工程专业的学生也很好读。

另外,我喜欢j.h. Weiner写的《弹性统计力学》(ISBN 0-486-42260-7)一书。这本书包括热弹性,橡胶弹性,晶体晶格,基本量子力学等主题。这本书很容易理解,没有任何物理背景,工程专业的学生。

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