第一篇：統(tǒng)計(jì)物理學(xué)與經(jīng)濟(jì)

統(tǒng)計(jì)物理學(xué)與經(jīng)濟(jì)、金融、網(wǎng)絡(luò)、信息等科學(xué)的交叉發(fā)展

經(jīng)濟(jì)物理學(xué)與信息物理學(xué)

1、研究領(lǐng)域界定、背景與特點(diǎn)

近十年來(lái)，統(tǒng)計(jì)物理學(xué)，尤其是開(kāi)放系統(tǒng)、系統(tǒng)或者子系統(tǒng)隨時(shí)間的演化，以及子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)等方面的基本原理和最新成果，已經(jīng)與經(jīng)濟(jì)、金融、網(wǎng)絡(luò)和信息等科學(xué)的交叉結(jié)合，并發(fā)展成為復(fù)雜系統(tǒng)中的一個(gè)重要的前沿研究領(lǐng)域，逐步形成一個(gè)所謂的經(jīng)濟(jì)與金融物理學(xué)和網(wǎng)絡(luò)與信息物理學(xué)。

許多系統(tǒng)像網(wǎng)絡(luò)、生物、信息技術(shù)、商業(yè)或者金融領(lǐng)域會(huì)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(tǒng)常常具有以下特性：無(wú)法直接預(yù)測(cè)、可以有效操作、表面上具有無(wú)規(guī)或隨機(jī)性、具有一定程度上的可恢復(fù)性，而且這些特性的出現(xiàn)通常是經(jīng)過(guò)一種自組織過(guò)程，具有一定的標(biāo)度不變特性。這種自組織過(guò)程可以是一種演化、自然選擇（例如生物系統(tǒng)）或者調(diào)節(jié)性的循環(huán)過(guò)程（例如工程和技術(shù)方面）。從傳統(tǒng)上觀念來(lái)看，科學(xué)和工程兩個(gè)層面在概念上缺少一個(gè)能理解、控制甚至能夠人為地導(dǎo)致自組織過(guò)程的框架。但是，近年來(lái)，無(wú)論在自然科學(xué)或者自然現(xiàn)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(xué)過(guò)程以及人類(lèi)對(duì)自然界的人為干預(yù)等，雖然種種問(wèn)題和現(xiàn)象表現(xiàn)出紛繁復(fù)雜，但隨著研究手段以及與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的重要進(jìn)展，科學(xué)和工程從傳統(tǒng)上的分離逐步走向結(jié)合。

從重大基礎(chǔ)研究角度來(lái)看，人們?cè)谶\(yùn)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和理論物理的近年來(lái)最新研究成果，在處理開(kāi)放系統(tǒng)、系統(tǒng)或者子系統(tǒng)隨時(shí)間的演化，以及子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)等方面已經(jīng)衍生出一系列基本的科學(xué)問(wèn)題。

這里我們所要介紹地經(jīng)濟(jì)與金融物理和網(wǎng)絡(luò)與信息物理是兩個(gè)較為典型的交叉學(xué)科前沿領(lǐng)域，已經(jīng)取得一定的進(jìn)展和成功。經(jīng)濟(jì)與金融物理實(shí)際上已經(jīng)有了多年的歷史，并為經(jīng)濟(jì)學(xué)家在從事微觀、宏觀經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的研究和為金融行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了實(shí)際幫助。值得一提是，由Challet和張翼成（瑞士福來(lái)堡大學(xué)物理系華人教授）在1997年提出的“少數(shù)者博弈論”再次在金融與經(jīng)濟(jì)引起廣泛關(guān)注。目前，一個(gè)金融物理學(xué)界已經(jīng)形成。近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，物理學(xué)家也在考慮將統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的一些原理用來(lái)衡量和提高網(wǎng)絡(luò)中信息的傳輸。

2、交叉的重要性

目前，學(xué)科之間的交叉發(fā)展的主要?jiǎng)恿υ谟冢阂环矫?，某些（如物理）基礎(chǔ)學(xué)科的自身發(fā)展已經(jīng)到達(dá)一種相當(dāng)?shù)某潭?，另一方面，其它學(xué)科（如生物、信息和金融等）的發(fā)展受到一定的限制，對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科的研究成果有相當(dāng)?shù)男枨?。這些學(xué)科之間本質(zhì)上存在著許多相通之處，但從工具與手段甚至表示方面來(lái)看，一些內(nèi)在聯(lián)系尚未能簡(jiǎn)單地建立起來(lái)。

但是，在這些年來(lái)，交叉學(xué)科研究領(lǐng)域的迅速發(fā)展，一方面是由于當(dāng)今科學(xué)研究水平和現(xiàn)代研究手段的快速提高，另一方面,也是自然科學(xué)、工程技術(shù)和人類(lèi)社會(huì)的綜合發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的必然結(jié)果?？茖W(xué)家們希望借助各個(gè)學(xué)科之間的交叉與滲透，尋求有關(guān)復(fù)雜系統(tǒng)在微觀上的自適應(yīng)性、在宏觀上的整體特性、以及宏觀態(tài)的演化和宏觀態(tài)間的轉(zhuǎn)化等方面的一般性原理和相關(guān)機(jī)理。從而，復(fù)雜系統(tǒng)的研究不僅成為現(xiàn)代社會(huì)和高技術(shù)發(fā)展的需求，成為基礎(chǔ)科學(xué)在現(xiàn)階段的一個(gè)重要前沿研究方向，而且，通過(guò)逐步解決復(fù)雜系統(tǒng)研究領(lǐng)域中的一些疑難問(wèn)題,來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)社會(huì)學(xué)科的發(fā)展和學(xué)科交叉地不斷深入。

經(jīng)濟(jì)與金融領(lǐng)域是一種開(kāi)放、自組織系統(tǒng)，其復(fù)雜性涉及內(nèi)在的不確定性、投機(jī)性、信息交換與不對(duì)稱(chēng)性，以及參與者的學(xué)習(xí)能力等特征，常常處于非平衡，有時(shí)甚至處于極端不平衡，人們需要關(guān)心部分或者整個(gè)隨時(shí)間的演化各種特征，以及它們?nèi)绾螐牟黄胶庀蚱胶膺^(guò)渡。金融物理就是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)物理學(xué)原理和及其最新研究成果來(lái)定量和有效地描述經(jīng)濟(jì)與金融領(lǐng)域中金融產(chǎn)品隨時(shí)間演化，以及子系統(tǒng)間的相互關(guān)聯(lián)對(duì)時(shí)間演化的影響等。不難想象這方

面的研究涉及統(tǒng)計(jì)力學(xué)、理論物理與金融數(shù)學(xué)之間的理論交叉，而這方面研究成果不僅僅能推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展，更重要的是能對(duì)經(jīng)濟(jì)與金融在降低決策風(fēng)險(xiǎn)和提高效率等方面產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的幫助，這在網(wǎng)絡(luò)與信息非常發(fā)達(dá)的今天尤為重要。

網(wǎng)絡(luò)與信息物理可以看作經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的一個(gè)重要分支，正在受到物理學(xué)家的關(guān)注。但它需要更加廣泛的學(xué)科與合作，因?yàn)檫@涉及計(jì)算科學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、社會(huì)科學(xué)、信息計(jì)算和風(fēng)險(xiǎn)投資等多學(xué)科領(lǐng)域，它試圖在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上分析信息內(nèi)容。物理學(xué)家正在探索如何平衡普通用戶在系統(tǒng)地選擇和搜尋相關(guān)信息取得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品或者服務(wù)中的判斷和評(píng)價(jià)能力。網(wǎng)絡(luò)與信息物理就是如何用統(tǒng)計(jì)物理的原理或者方法有效地描述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)在結(jié)構(gòu)的演化，信息的有效傳輸不僅會(huì)對(duì)擴(kuò)展我們對(duì)自然科學(xué)的理解和發(fā)展新的研究工具非常必要，也會(huì)對(duì)社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域（WorldWideWeb、計(jì)算機(jī)病毒、傳染病的爆發(fā)和控制，交通網(wǎng)絡(luò)等）有現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與趨勢(shì)介紹

3．1國(guó)際上的研究狀況

在過(guò)去的十年里，國(guó)際上經(jīng)濟(jì)物理的研究一直在開(kāi)展，主要集中在美國(guó)和歐洲的一些研究所和大學(xué)，甚至一些以經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)為主的公司。例如，美國(guó)圣菲研究所有專(zhuān)家專(zhuān)門(mén)從這方面的研究；法國(guó)有一個(gè)研究組在這方面較為成功，被法國(guó)CAC公司收購(gòu)等。在“少數(shù)者博弈論”被提出來(lái)后，引起了物理學(xué)界和經(jīng)濟(jì)學(xué)界的廣泛關(guān)注，這是能夠較為合理地描述資產(chǎn)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)動(dòng)力學(xué)特性的一個(gè)最簡(jiǎn)單模型，從而經(jīng)濟(jì)物理學(xué)（Econophysics）應(yīng)運(yùn)而生。目前，大約有100多人從事經(jīng)濟(jì)物理學(xué)方面的研究。自從1999年夏，歐洲物理學(xué)會(huì)開(kāi)始舉辦物理在金融中的應(yīng)用的物理學(xué)年度會(huì)議。目前，PhysicaA和Econophysics刊登這方面的最新研究成果的兩個(gè)專(zhuān)業(yè)期刊。這幾年，至少有十本有關(guān)Econophysics的專(zhuān)著，每年都有幾個(gè)有關(guān)Econophysics的學(xué)術(shù)研討會(huì)。

而且，物理學(xué)家還會(huì)為經(jīng)濟(jì)和金融界帶來(lái)的是他們?cè)诮y(tǒng)計(jì)物理方面數(shù)十年來(lái)積累起來(lái)的處理復(fù)雜系統(tǒng)的直覺(jué)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(jī)矩陣?yán)碚摰?。?jīng)濟(jì)物理學(xué)將試圖建立或修正一些經(jīng)濟(jì)模型，結(jié)合上述有效物理學(xué)工具的使用，來(lái)優(yōu)化金融市場(chǎng)的投資組合，分散或降低各種金融投資的風(fēng)險(xiǎn)，幫助建立一個(gè)可靠的風(fēng)險(xiǎn)管理的決策支持體系。

相對(duì)與經(jīng)濟(jì)與金融物理，網(wǎng)絡(luò)與信息物理發(fā)展相對(duì)較晚，大約才有五年的歷史，但人員數(shù)目在不斷增加。

3．2我國(guó)研究的特點(diǎn)

在我國(guó)，過(guò)去的十年里，也一直有一些人員隊(duì)伍在跟蹤或者從事經(jīng)濟(jì)物理的研究，例如，中國(guó)科技大學(xué)物理系非線性中心，北京師范大學(xué)管理學(xué)院系統(tǒng)科學(xué)系，浙江大學(xué)物理系、中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)院，以及北京航天航空大學(xué)物理系等。在網(wǎng)絡(luò)物理研究方面，國(guó)內(nèi)有少數(shù)人開(kāi)始轉(zhuǎn)入從實(shí)際這方面的研究。

值得一提的是，中國(guó)人民大學(xué)剛剛成立的物理系，結(jié)合人大自身文科特點(diǎn)，為加強(qiáng)學(xué)科交叉專(zhuān)門(mén)成立了一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)研究團(tuán)隊(duì)，并邀請(qǐng)張翼成教授為該團(tuán)隊(duì)學(xué)術(shù)帶頭人（今年正在為其申請(qǐng)長(zhǎng)江講座教授），此外還聘請(qǐng)了香港浸會(huì)大學(xué)物理系統(tǒng)計(jì)物理專(zhuān)家湯雷翰教授（作為學(xué)校講座教授）、聘請(qǐng)了B.Meister博士（DPFM, London ,Porfolio Manager & Researcher）為物理系副教授等從事經(jīng)濟(jì)與金融物理，和網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)科學(xué)系與中國(guó)人民大學(xué)物理系等將在CCAST聯(lián)合舉行信息網(wǎng)絡(luò)研究論壇——社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)與物理學(xué)，旨在加強(qiáng)這些方面的交流與合作，該論壇將匯聚70名來(lái)自海內(nèi)外的華人學(xué)者與專(zhuān)家。

3．3發(fā)展前景展望

在世界范圍內(nèi)，許多物理系都正在設(shè)立經(jīng)濟(jì)與金融物理學(xué)博士學(xué)位，在歐洲的一些物理

系教授已經(jīng)專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)經(jīng)濟(jì)與金融物理課程，中國(guó)人民大學(xué)物理系也設(shè)立了經(jīng)濟(jì)物理基礎(chǔ)和金融風(fēng)險(xiǎn)理論課程。

國(guó)家咨詢公司：McKinsey最近專(zhuān)門(mén)設(shè)立了一個(gè)年度研究獎(jiǎng)：社會(huì)物理和經(jīng)濟(jì)物理青年研究獎(jiǎng)。

最近，美國(guó)著名期刊《今日物理》最近（September2005）專(zhuān)門(mén)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(xiě)的一篇題為“經(jīng)濟(jì)學(xué)是下一個(gè)物理學(xué)研究領(lǐng)域嗎?”他們指出：經(jīng)濟(jì)學(xué)是建立在物理學(xué)中的幾個(gè)主要思想的基礎(chǔ)上。他們預(yù)期在今后的幾年里，一些物理系和經(jīng)濟(jì)系將會(huì)提供一個(gè)課程設(shè)置來(lái)講授經(jīng)濟(jì)學(xué)和物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),努力促進(jìn)學(xué)科交叉；物理學(xué)家將會(huì)在從宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)至微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的不同層面繼續(xù)對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)做出他們的貢獻(xiàn)，并且這些貢獻(xiàn)也將會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)政策的制定產(chǎn)生影響。

4、新的科學(xué)問(wèn)題

無(wú)論是金融物理，還是網(wǎng)絡(luò)物理，其基礎(chǔ)性的科學(xué)問(wèn)題是圍繞著如何有效地表述一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，正確地處理子系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)效應(yīng)，較準(zhǔn)確地確定系統(tǒng)或者子系統(tǒng)隨時(shí)間的演化。我們相信這不僅涉及物理學(xué)中有關(guān)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(tǒng)計(jì)力學(xué)與理論物理和經(jīng)濟(jì)與金融領(lǐng)域交叉角度來(lái)看，有以下幾個(gè)相關(guān)的基本問(wèn)題：

(1)對(duì)經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)中“小世界”的描述：經(jīng)濟(jì)與金融系中所出現(xiàn)的報(bào)酬遞增現(xiàn)象和非理性預(yù)期現(xiàn)象。報(bào)酬遞增放大了系統(tǒng)演化過(guò)程中各種小的隨機(jī)事件的累積作用效果，系統(tǒng)的演化與歷史路徑相關(guān),實(shí)際達(dá)到的結(jié)果是不可預(yù)測(cè)的。傳統(tǒng)的金融市場(chǎng)理論假設(shè)理性預(yù)期——市場(chǎng)參與者采取統(tǒng)一的預(yù)測(cè)模型并且認(rèn)為模型在平均意義下是有效的，但是在實(shí)際中,理性預(yù)期存在著較嚴(yán)重的缺陷(例如Arthur的EIFarlo酒吧模型)。除此之外，羊群效應(yīng)、群體心理、有限理性等多種因素也都是經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)中“小世界”的具體表現(xiàn)。

(2)對(duì)經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)中的“自組織”性：金融系統(tǒng)是由眾多子系統(tǒng)組成的，每個(gè)子系統(tǒng)都有自身的“策略”。不同子系統(tǒng)都會(huì)根據(jù)其它子系統(tǒng)的“策略”來(lái)決策。這些說(shuō)明子系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)或者某種相互作用,每一個(gè)單元的變化都會(huì)受到其他單元的影響,并會(huì)引起其他單元的改變。金融系統(tǒng)的演化發(fā)展歷史,是那些子系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。這種相互作用一定意義上是一種自旋玻璃系統(tǒng)中所謂的“失錯(cuò)”現(xiàn)象。

(3)對(duì)經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)的非均衡性描述:均衡的存在,是經(jīng)典經(jīng)濟(jì)學(xué)的一個(gè)重要假設(shè)。但是遞增回報(bào)效應(yīng)、路徑依存、經(jīng)濟(jì)泡沫、市場(chǎng)崩潰等現(xiàn)象表明,這種均衡的假設(shè)存在著嚴(yán)重的缺陷。金融系統(tǒng)在實(shí)際演化過(guò)程中，均衡是相對(duì)而且短暫的，而絕大多數(shù)情況下,都是處于非均衡狀態(tài)，這實(shí)質(zhì)上是一種較為復(fù)雜的輸運(yùn)行為。

(4)對(duì)經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)的非線性行為描述：由于經(jīng)濟(jì)和金融系統(tǒng)常常是一個(gè)開(kāi)放、隨時(shí)間演化的體系，微小的局部擾動(dòng)完全有可能導(dǎo)致整體的巨大變動(dòng),這是因?yàn)槭袌?chǎng)的其它局部大多會(huì)以非線性方式來(lái)響應(yīng)其外部的作用。金融系統(tǒng)不同于一般的物理系統(tǒng)，用非線性動(dòng)力學(xué)、分形、混沌等非線性動(dòng)力學(xué)方法來(lái)研究金融系統(tǒng)尚有許多基本問(wèn)題需要解決。

(5)對(duì)經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)的危機(jī)模擬與預(yù)測(cè):經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜性系統(tǒng)，某些經(jīng)濟(jì)行為，如地區(qū)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上差異對(duì)整個(gè)體系演化的具有積累效應(yīng)，如何預(yù)警與防范金融泡沫和金融危機(jī)？這其中有些機(jī)理性的問(wèn)題有待解決。

從統(tǒng)計(jì)力學(xué)和理論物理現(xiàn)有研究成果的應(yīng)用角度來(lái)看，有以下幾個(gè)方面的探索需要繼續(xù)進(jìn)行:

(1)經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)中普適行為的研究：經(jīng)濟(jì)與金融系統(tǒng)包含著大量的數(shù)據(jù)，物理學(xué)家可以通過(guò)一些必要的假設(shè)和進(jìn)行深入分析，可能提供一些.普遍深入的規(guī)律。

(2)BPS模型的研究與推廣：該模型簡(jiǎn)單地假設(shè)交易員僅僅根據(jù)最新一次市場(chǎng)上最新一

次交易地價(jià)格隨機(jī)地決定買(mǎi)賣(mài)。這是由物理學(xué)家PerBak，MayaPaczuski和經(jīng)濟(jì)學(xué)MartinShubik根據(jù)統(tǒng)計(jì)力學(xué)原理共同提出的。這是一個(gè)描述金融市場(chǎng)價(jià)格形成的一個(gè)理想化模型，需要進(jìn)一步深入研究和推廣。

(3)“少數(shù)者博弈論”模型的研究、推廣和應(yīng)用：該模型提出以來(lái)，雖然受到廣泛的關(guān)注和研究，但至今對(duì)S&P預(yù)測(cè)率只達(dá)50％。目前，人們開(kāi)始對(duì)該模型進(jìn)行推廣，考慮作用者的多樣性等，以便更好地反映金融市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)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(tǒng)計(jì)物理系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)的許多特性可以運(yùn)用到計(jì)算復(fù)雜性、自糾錯(cuò)通訊編碼、隨機(jī)圖論、博奕論、隨機(jī)規(guī)劃、聚合物的多標(biāo)度模擬等領(lǐng)域的研究。當(dāng)前，“自旋玻璃”理論本身的發(fā)展還存在巨大的挑戰(zhàn)，特別具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“自旋玻璃”系統(tǒng)性質(zhì)的研究。

5、我國(guó)應(yīng)關(guān)注的重要研究方向

（1）統(tǒng)計(jì)模型，尤其是各種“自旋玻璃”系統(tǒng)的研究；

（2）相關(guān)經(jīng)濟(jì)模型，如“少數(shù)者博弈論”，BPS模型，EIFarlo酒吧模型；

（3）自組織問(wèn)題的研究；

（4）市場(chǎng)行為的模擬與標(biāo)度行為的研究；

（5）最大熵原理的運(yùn)用。

6、存在的主要問(wèn)題與分析

目前，根據(jù)我們所掌握的信息（不一定完整），我國(guó)在經(jīng)濟(jì)與金融物理學(xué)和網(wǎng)絡(luò)與信息物理學(xué)方面的研究主要有是方面的問(wèn)題：

（1）對(duì)國(guó)外的前沿研究缺少交流，并且以跟蹤為主；

（2）隊(duì)伍比較分散，缺少明確的整體研究對(duì)象；

（3）除了像中科院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院，這方面的研究以探索性為主，與我國(guó)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題結(jié)合較少，從而也就缺少明確的資助。

（4）從科學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)性研究角度來(lái)看，需要建立一個(gè)專(zhuān)業(yè)性的隊(duì)伍。

7、對(duì)策和建議

希望基金委、科學(xué)院和科技部等有關(guān)部門(mén)，能夠召集相關(guān)研究人員，調(diào)研國(guó)外的研究現(xiàn)狀和具體做法（平臺(tái)方面），評(píng)估研究水準(zhǔn)和研究方向，并設(shè)立一定的科研項(xiàng)目，有針對(duì)性的資助。

Monte Carlo

蒙特卡羅(Monte Carlo)方法，或稱(chēng)計(jì)算機(jī)隨機(jī)模擬方法，是一種基于“隨機(jī)數(shù)”的計(jì)算方法。這一方法源于美國(guó)在第二次世界大戰(zhàn)進(jìn)研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”。該計(jì)劃的主持人之

一、數(shù)學(xué)家馮·諾伊曼用馳名世界的賭城-摩納哥的Monte Carlo-來(lái)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(fā)現(xiàn)和利用。早在17世紀(jì)，人們就知道用事件發(fā)生的“頻率”來(lái)決定事件的“概率”。19世紀(jì)人們用投針試驗(yàn)的方法來(lái)決定圓周率π。本世紀(jì)40年代電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，特別是近年來(lái)高速電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得用數(shù)學(xué)方法在計(jì)算機(jī)上大量、快速地模擬這樣的試驗(yàn)成為可能。

考慮平面上的一個(gè)邊長(zhǎng)為1的正方形及其內(nèi)部的一個(gè)形狀不規(guī)則的“圖形”，如何求出這個(gè)“圖形”的面積呢？Monte Carlo方法是這樣一種“隨機(jī)化”的方法：向該正方形“隨機(jī)地”投擲N個(gè)點(diǎn),其中有M個(gè)點(diǎn)落于“圖形”內(nèi)，則該“圖形”的面積近似為M/N。

可用民意測(cè)驗(yàn)來(lái)作一個(gè)不嚴(yán)格的比喻。民意測(cè)驗(yàn)的人不是征詢每一個(gè)登記選民的意見(jiàn)，而是通過(guò)對(duì)選民進(jìn)行小規(guī)模的抽樣調(diào)查來(lái)確定可能的優(yōu)勝者。其基本思想是一樣的。

科技計(jì)算中的問(wèn)題比這要復(fù)雜得多。比如金融衍生產(chǎn)品（期權(quán)、期貨、掉期等）的定價(jià)及交易風(fēng)險(xiǎn)估算，問(wèn)題的維數(shù)（即變量的個(gè)數(shù)）可能高達(dá)數(shù)百甚至數(shù)千。對(duì)這類(lèi)問(wèn)題，難度隨維數(shù)的增加呈指數(shù)增長(zhǎng)，這就是所謂的“維數(shù)的災(zāi)難”(Course Dimensionality)，傳統(tǒng)的數(shù)值方法難以對(duì)付（即使使用速度最快的計(jì)算機(jī)）。Monte Carlo方法能很好地用來(lái)對(duì)付維數(shù)的災(zāi)難，因?yàn)樵摲椒ǖ挠?jì)算復(fù)雜性不再依賴于維數(shù)。以前那些本來(lái)是無(wú)法計(jì)算的問(wèn)題現(xiàn)在也能夠計(jì)算量。為提高方法的效率，科學(xué)家們提出了許多所謂的“方差縮減”技巧。

另一類(lèi)形式與Monte Carlo方法相似，但理論基礎(chǔ)不同的方法-“擬蒙特卡羅方法”(Quasi-Monte Carlo方法)-近年來(lái)也獲得迅速發(fā)展。我國(guó)數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)上稱(chēng)為L(zhǎng)ow Discrepancy Sequences)代替Monte Carlo方法中的隨機(jī)數(shù)序列。對(duì)某些問(wèn)題該方法的實(shí)際速度一般可比Monte Carlo方法提出高數(shù)百倍，并可計(jì)算精確度。

第二篇：統(tǒng)計(jì)物理學(xué)

統(tǒng)計(jì)物理學(xué)/力學(xué)

1、書(shū)名：平衡態(tài)和非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)

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

定價(jià)： 89.00

現(xiàn)價(jià)： 89.00

ISBN： 978-7-5062-8301-4

本書(shū)是一部?jī)?yōu)秀的研究生教材。作者從宏觀（熱力學(xué)）和微觀（統(tǒng)計(jì)力學(xué)）兩方面闡述了現(xiàn)代平衡態(tài)和非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)中的基本問(wèn)題，內(nèi)容自成體系。本書(shū)前半部分介紹平衡態(tài)熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)，除傳統(tǒng)的論題外，還詳細(xì)討論了對(duì)稱(chēng)性破缺、臨界現(xiàn)象和重整化群，介紹了相關(guān)的數(shù)值方法。后半部分則集中討論非平衡態(tài)現(xiàn)象，首先以流體力學(xué)為例講述一般的宏觀處理方法，然后通過(guò)分析玻爾茲曼-洛侖茲模型和玻爾茲曼方程討論非平衡態(tài)動(dòng)力學(xué)理論，此外，還簡(jiǎn)介了非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)力學(xué)中的某些論題，如線性響應(yīng)理論、投影理論、朗之萬(wàn)和?？?普朗克方程、以及相應(yīng)的數(shù)

2、書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)力學(xué) 第2版

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

定價(jià)： 79.00

現(xiàn)價(jià)： 79.00

ISBN： 978-7-5062-6017-6

這是一本研究生水平的統(tǒng)計(jì)力學(xué)經(jīng)典教材。是以作者多年來(lái)在幾所大學(xué)為研究生授課的講義為藍(lán)本而寫(xiě)成的。本書(shū)初版于1972年，其內(nèi)容涵蓋了統(tǒng)計(jì)力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，敘述清晰詳細(xì)，深受讀者歡迎。第2版對(duì)第1版的內(nèi)容作了補(bǔ)充和刪改，重寫(xiě)了關(guān)于相變理論的部分，增加了臨界現(xiàn)象的重正化群理論的內(nèi)容，并在每章末增加了注釋。本書(shū)每章末都附有習(xí)題。目次：1.熱力學(xué)的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)；2.系綜理論綱要；3.正則系綜；4.巨正則系綜；5.量子統(tǒng)計(jì)；6.簡(jiǎn)單氣體的理論；7.理想玻色系統(tǒng)；8.理想費(fèi)米系統(tǒng)；9.互作用系的統(tǒng)計(jì)力學(xué)：集團(tuán)展開(kāi)方法；103、書(shū)名：平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)物理學(xué) 第3版

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

定價(jià)： 79.00

現(xiàn)價(jià)： 79.00

ISBN： 978-7-5100-2400-9

本書(shū)是一部介紹統(tǒng)計(jì)物理學(xué)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(shū)中的內(nèi)容有了極大的擴(kuò)展，其中強(qiáng)作用凝聚態(tài)系統(tǒng)部分講述的十分詳細(xì)，增加了全新的一章講述隨機(jī)過(guò)程，F(xiàn)okker-planck 方程的應(yīng)用。相變的現(xiàn)代理論在書(shū)中占據(jù)了較為核心的地位。重正化群的章節(jié)做了很大的改動(dòng)，包括了基本概念和大量計(jì)算的例子。書(shū)中引進(jìn)了計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算的基本工具，蒙特卡洛模擬和分子動(dòng)力學(xué)，也增加了一部分講述布朗動(dòng)力學(xué)。每章末附有大量的問(wèn)題。

4、書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)力學(xué) 第2版

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

定價(jià)： 49.00

現(xiàn)價(jià)： 49.00

ISBN： 978-7-5100-4280-5

本書(shū)是第二版，在第一版的基礎(chǔ)上做了大量的擴(kuò)展和改進(jìn)，廣受好評(píng)。對(duì)統(tǒng)計(jì)概念的原始講述，使得本書(shū)對(duì)理論物理的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響，并且為現(xiàn)代熱動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)的形成奠定了基礎(chǔ)。書(shū)中通過(guò)經(jīng)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(dòng)現(xiàn)實(shí)世界中應(yīng)用的原理和簡(jiǎn)單邏輯。在新版中增加了相變多體理論的重要應(yīng)用，將更好地為現(xiàn)代學(xué)生服務(wù)；同時(shí)也為老師的教學(xué)提供了更廣泛的話題，如，從熱動(dòng)力學(xué)和隨機(jī)矩陣到熱動(dòng)力格林函數(shù)和臨界現(xiàn)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(zhǔn)粒子本質(zhì)。目次：統(tǒng)計(jì)和概率的基本概念；Ising模型和晶格氣；熱動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；統(tǒng)計(jì)力學(xué)；玻色子世界；有關(guān)費(fèi)米子：金屬理論、超導(dǎo)體和半導(dǎo)體；運(yùn)動(dòng)理論；變換矩陣；蒙特卡洛模擬和其他計(jì)算機(jī)模擬方法；臨界現(xiàn)象和重正化群；量子場(chǎng)論在統(tǒng)計(jì)物理中的一些應(yīng)用。讀者對(duì)象：數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理專(zhuān)業(yè)的學(xué)生、老師以及廣大的科研人員。

5、書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)力學(xué) 第2版

書(shū)名(英文)： Statistical Mechanics 2nd ed.作/譯者： G.Morandi

定價(jià)： 82.00

現(xiàn)價(jià)： 82.00

ISBN： 7-5062-6621-

6、書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)物理學(xué) 第1卷

書(shū)名(英文)： Statistical Physics 1 2nd ed.作/譯者： Toda

定價(jià)： 40.00

現(xiàn)價(jià)： 40.00

ISBN： 7-5062-3395-9

書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)物理學(xué) 第2卷

書(shū)名(英文)： Statistical Physics 2 2nd ed.作/譯者： Kubo

定價(jià)： 44.00

現(xiàn)價(jià)： 44.00

ISBN： 7-5062-3396-77、書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)物理學(xué):平衡態(tài)、動(dòng)力學(xué)與重正化

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

定價(jià)： 96.00

現(xiàn)價(jià)： 96.00

ISBN： 7-5062-5937-08、書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)方法

書(shū)名(英文)： Methods of Statistical Physics

作/譯者： T.Tanaka

定價(jià)： 78.00

現(xiàn)價(jià)： 78.00

ISBN： 7-5062-6012-3

本書(shū)主要介紹計(jì)算相互作用多粒子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)函數(shù)的各種方法,特別著重介紹了由R.Kikuchi, T.Morita 和作者本人所發(fā)展的變分集團(tuán)展開(kāi)方法。書(shū)中用三分之二的篇幅介紹了這一方法及其應(yīng)用。為使全書(shū)內(nèi)容完整，便于閱讀，書(shū)中前幾章還介紹了熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)系綜理論的基本知識(shí)，給出了量子力學(xué)及二次量子化表述的要點(diǎn)。本書(shū)每章末附有習(xí)題，書(shū)后有參考文獻(xiàn)。目次：⑴熱力學(xué)定律；⑵熱力學(xué)關(guān)系；⑶系綜理論；⑷系統(tǒng)的哈密頓量；⑸密度矩陣；⑹集團(tuán)變分法；⑺關(guān)聯(lián)函數(shù)的無(wú)窮級(jí)數(shù)表示；⑻擴(kuò)展的平均場(chǎng)近似；⑼嚴(yán)格的伊辛點(diǎn)陣恒等式；⑽短程

9、書(shū)名： 熱物理學(xué)

書(shū)名(英文)： Thermal Physics

作/譯者： Ralph Baierlein

定價(jià)： 69.00

現(xiàn)價(jià)： 69.00

ISBN： 978-7-5100-2402-3

本書(shū)是一部介紹熱物理學(xué)的入門(mén)教程。作者是一名很有經(jīng)驗(yàn)的教師，書(shū)中全面講述熱動(dòng)力學(xué)，統(tǒng)計(jì)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)力學(xué)三個(gè)方面，前四章復(fù)習(xí)和加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，知識(shí)體系從簡(jiǎn)單到抽象，熵理論的引入比較早，每個(gè)新概念的引入都是跟核心理論-熵和熱動(dòng)力學(xué)第二定律、典型概率分布、配分函數(shù)和化學(xué)勢(shì)聯(lián)系在一起。書(shū)中也包括了最新研究成果，如Bose-Einstein凝聚和臨界現(xiàn)象，分子結(jié)構(gòu)知識(shí)彈性較大，可以有選擇性的學(xué)習(xí)。每章都對(duì)主要觀點(diǎn)和關(guān)鍵方程重點(diǎn)講述，并且每章都有難易不同的問(wèn)題。

11、書(shū)名： 相變動(dòng)力學(xué)

書(shū)名(英文)： Phase Transition Dynamics

作/譯者： A.Onuki

定價(jià)： 125.00

現(xiàn)價(jià)： 125.00

ISBN： 7-5062-5939-7

相變動(dòng)力學(xué)是統(tǒng)計(jì)物理和凝聚態(tài)物理的一個(gè)重要分支，具有重要的基礎(chǔ)意義與應(yīng)用價(jià)值。本書(shū)是一本系統(tǒng)介紹相變動(dòng)力學(xué)的專(zhuān)著，其內(nèi)容涉及物理、化學(xué)、冶金及高分子科學(xué)中的許多問(wèn)題，介紹了臨界動(dòng)力學(xué)，相有序化，缺陷動(dòng)力學(xué)，成核動(dòng)力學(xué)，斑圖動(dòng)力學(xué)，超臨界流體動(dòng)力學(xué)，臨界點(diǎn)附近的沸騰，固體結(jié)構(gòu)相變中的介觀動(dòng)力學(xué)等問(wèn)題，對(duì)Ginzburg-Landau理論及重正化群理論也作了系統(tǒng)的介紹，并系統(tǒng)地應(yīng)用。目次：(一)平衡態(tài)：自旋系統(tǒng)與流體；臨界現(xiàn)象與標(biāo)度；平均場(chǎng)理論；平衡態(tài)相變的近代理論。(二)動(dòng)力學(xué)模型及流體與高分子中的動(dòng)力學(xué)

12、書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中的蒙特卡羅模擬入門(mén)

書(shū)名(英文)： A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics

作/譯者： D.P.Landau

定價(jià)： 89.00

現(xiàn)價(jià)： 89.00

ISBN： 7-5062-6571-0

書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中的蒙特卡羅方法

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

定價(jià)： 79.00

現(xiàn)價(jià)： 79.00

ISBN： 978-7-5062-9210-8

本書(shū)詳述了在凝聚態(tài)物理學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域中遇到的復(fù)物理系統(tǒng)蒙特卡羅模擬的各個(gè)方面，書(shū)中各章有應(yīng)用實(shí)例、例題、思考題和習(xí)題，以便于讀者深刻理解書(shū)中所述內(nèi)容。本書(shū)可作為物理學(xué)中的計(jì)算模擬研究生教科書(shū)。讀者對(duì)象：物理學(xué)和物理化學(xué)專(zhuān)業(yè)的研究生及研究人員。目次：導(dǎo)論；基礎(chǔ)理論；簡(jiǎn)單抽樣蒙特卡羅方法；重要抽樣蒙特卡羅方法；格點(diǎn)系統(tǒng)用的重要抽樣蒙特卡羅方法；偏格點(diǎn)模型；重權(quán)（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(guò)程；點(diǎn)規(guī)模型簡(jiǎn)介；其它計(jì)算機(jī)模擬方法綜述；物

13、書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)動(dòng)力學(xué)

書(shū)名(英文)： Statistical Dynamics

作/譯者： Balescu

定價(jià)： 39.00

現(xiàn)價(jià)： 39.00

ISBN： 7-5062-4721-614、書(shū)名： 統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中的定標(biāo)和重正化

書(shū)名(英文)： Scaling & Renormalization in Statistical Physics

作/譯者： Cardy

定價(jià)： 39.00

現(xiàn)價(jià)： 39.00

ISBN： 7-5062-3822-515、書(shū)名： 分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)與量子理論

書(shū)名(英文)： Fractional Statistics and Quantum Theory

作/譯者： Khare

定價(jià)： 38.00

現(xiàn)價(jià)： 38.00

ISBN： 7-5062-4719-4

書(shū)名： 熱動(dòng)力學(xué)

書(shū)名(英文)： The Dynamics of Heat

作/譯者： Fuchs

定價(jià)： 110.00

現(xiàn)價(jià)： 110.00

ISBN： 7-5062-1462-8

第三篇：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)教學(xué)大綱

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》教學(xué)大綱

Thermodynamics and Statistical Mechanics

課程編號(hào)：適用專(zhuān)業(yè)：物理學(xué)（本科）

學(xué)時(shí)數(shù)：64學(xué)分?jǐn)?shù)：4執(zhí)筆者：鄭燕

一、課程性質(zhì)和目的1、課程的性質(zhì)：

熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是物理學(xué)專(zhuān)業(yè)一門(mén)理論必修主干課。

2、課程的目的：

本課程的目的在于針對(duì)熱運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，建立一套熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理的基本知識(shí)和思想方法，從而為研究熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、與熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物性及宏觀物質(zhì)系統(tǒng)的演化打下基礎(chǔ)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)固體物理、天體物理等學(xué)科作好準(zhǔn)備。

二、課程的基本要求

（1）首先必須使學(xué)生建立概率論方法的觀念。熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理研究由大量微觀粒子或準(zhǔn)粒子組成的，具有大量隨機(jī)變化自由度的宏觀系統(tǒng)。由于系統(tǒng)的自由度數(shù)目非常大和自由度的隨機(jī)性，即使我們徹底地掌握了單個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和粒子間相互作用的規(guī)律，也不可能寫(xiě)出全部運(yùn)動(dòng)方程，更無(wú)法準(zhǔn)確知道并利用全部初始條件求解運(yùn)動(dòng)方程。必須明確的是，不能用純粹力學(xué)方法研究有大量隨機(jī)自由度的宏觀系統(tǒng)，不僅是由于技術(shù)上的困難，更重要的是，由于大量隨機(jī)自由度的存在，導(dǎo)致性質(zhì)上出現(xiàn)全新的規(guī)律。因此研究這類(lèi)系統(tǒng)的方法必須有本質(zhì)上的改變，即由確定論的方法改變?yōu)楦怕收摰姆椒ā?/p>

（2）掌握熱力學(xué)的基本規(guī)律和統(tǒng)計(jì)物理的基本理論，理解系統(tǒng)的各種平衡條件和正則分布，了解系統(tǒng)的相變理論，非平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)和漲落理論。會(huì)用來(lái)解決一些基本的和專(zhuān)業(yè)有關(guān)的熱運(yùn)動(dòng)方面的問(wèn)題。

（3）使學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，真正達(dá)到從學(xué)會(huì)到會(huì)學(xué)?？刹捎脧摹皾B透式”逐步推廣到“體會(huì)式”的教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生有較強(qiáng)的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)造能力，較快進(jìn)入科學(xué)發(fā)展的前沿，養(yǎng)成辯證唯物主義的世界觀和方法論。

三、課程教學(xué)基本內(nèi)容及各章的基本要求

按照課程建設(shè)的總體要求，本著“先進(jìn)、有效、有用”的原則，按照刪、并、減、增、留的“五字方針”對(duì)物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的重要基礎(chǔ)理論主干課程《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》進(jìn)行認(rèn)真清理與重構(gòu)，在此基礎(chǔ)上編寫(xiě)出本教學(xué)大綱。講授內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下。

第零章緒論（1學(xué)時(shí)）

基本要求

（1）熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究對(duì)象、研究方法及發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)；

（2）學(xué)習(xí)熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的意義、目標(biāo)、方法。

第一章熱力學(xué)的基本定律（12學(xué)時(shí)）

1、基本要求

本章是熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基礎(chǔ)，以熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)基本方程為重點(diǎn)講授內(nèi)容；將熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡態(tài)及其描述、平衡定律和溫度、物態(tài)方程、準(zhǔn)靜態(tài)功、熱力學(xué)第一定律、熱容量和焓、理想氣體的內(nèi)能、絕熱過(guò)程、卡諾循環(huán)、熱力學(xué)第二定律作為自學(xué)內(nèi)容，這些內(nèi)容在熱學(xué)都已學(xué)過(guò)。

2、教學(xué)內(nèi)容

（1）熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡態(tài)及其描述；

（2）平衡定律和溫度；

（3）物態(tài)方程；

（4）準(zhǔn)靜態(tài)功；

（5）熱力學(xué)第一定律；

（6）熱容量和焓；

（7）理想氣體的內(nèi)能、絕熱過(guò)程、卡諾循環(huán)；

（8）熱力學(xué)第二定律；

（9）卡諾定理與熱力學(xué)溫標(biāo)；

（10）克勞修斯等式和不等式；

（11）熵和熱力學(xué)基本方程；

（12）理想氣體的熵；

（13）熱力學(xué)第二定律的普遍表述；

（14）熵增加原理的簡(jiǎn)單應(yīng)用；

（15）自由能和吉布斯函數(shù)。

3、本章重難點(diǎn)

（1）本章重點(diǎn)是熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)基本方程；內(nèi)能、焓、熵、自由能和吉布斯函數(shù)；

（2）本章的難點(diǎn)為建立熵的概念，應(yīng)強(qiáng)調(diào)其物理意義。

第二章均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)（5學(xué)時(shí)）

1、基本要求

本章是熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理的重點(diǎn)內(nèi)容,以特性函數(shù)及其基本微分方程和麥克斯韋關(guān)系為重點(diǎn)講授內(nèi)容，刪去低溫的獲得一節(jié)，將氣體的節(jié)流過(guò)程和絕熱膨脹過(guò)程作為自學(xué)內(nèi)容。

2、教學(xué)內(nèi)容

（1）內(nèi)能、焓、自由能和吉布斯函數(shù)的全微分；

（2）麥克斯韋關(guān)系的簡(jiǎn)單應(yīng)用；

（3）氣體的節(jié)流過(guò)程和絕熱膨脹過(guò)程；

（4）基本熱力學(xué)函數(shù)的確定；

（5）特性函數(shù)；

（6）平衡輻射的熱力學(xué)；

（7）磁介質(zhì)的熱力學(xué)。

3、本章重難點(diǎn)

本章重點(diǎn)是特性函數(shù)及其基本微分方程和麥克斯韋關(guān)系

第三章單元系的相變（6學(xué)時(shí)）

1、基本要求

本章是熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理較為重點(diǎn)的內(nèi)容,以開(kāi)放的熱力學(xué)基本方程為基礎(chǔ)重點(diǎn)講授單元系的復(fù)相平衡條件和平衡性質(zhì)等內(nèi)容，刪去臨界現(xiàn)象和臨界指數(shù)、朗道連續(xù)相變理論兩節(jié)，將臨界點(diǎn)和氣液兩相的轉(zhuǎn)變作為自學(xué)內(nèi)容。

2、教學(xué)內(nèi)容

（1）熱動(dòng)平衡判據(jù)；

（2）開(kāi)系的熱力學(xué)基本方程；

（3）單元系的復(fù)相平衡條件；

（4）單元復(fù)相系的平衡性質(zhì)；

（5）臨界點(diǎn)和氣液兩相的轉(zhuǎn)變；

（6）液滴的形成；

（7）相變的分類(lèi)。

3、本章重難點(diǎn)

（1）本章重點(diǎn)是開(kāi)系的熱力學(xué)基本方程、單元系的復(fù)相平衡條件和平衡性質(zhì)；

（2）本章難點(diǎn)是液滴的形成、二級(jí)相變。

第四章多元系的復(fù)相平衡和化學(xué)平衡（4學(xué)時(shí)）

1、基本要求

本章是熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理中非重點(diǎn)的內(nèi)容,以多元系的熱力學(xué)函數(shù)和熱力學(xué)方程為基礎(chǔ)重點(diǎn)講授多元系的復(fù)相平衡條件、吉布斯相律、熱力學(xué)第三定律等內(nèi)容，刪去化學(xué)平衡條件和理想氣體的化學(xué)平衡兩節(jié)，將二元系相圖舉例和混合理想氣體的性質(zhì)作為自學(xué)內(nèi)容。

2、教學(xué)內(nèi)容

（1）多元系的熱力學(xué)函數(shù)和熱力學(xué)方程；

（2）多元系的復(fù)相平衡條件；

（3）吉布斯相律；

（4）二元系相圖舉例；

（5）化學(xué)平衡條件；

（7）熱力學(xué)第三定律。

3、本章重難點(diǎn)

（1）本章重點(diǎn)是多元系的熱力學(xué)函數(shù)和熱力學(xué)方程、吉布斯相律；

（2）本章難點(diǎn)是熱力學(xué)第三定律。

第六章近獨(dú)立粒子的最概然分布（13學(xué)時(shí)）

1、基本要求

本章是統(tǒng)計(jì)物理的基礎(chǔ)內(nèi)容,是學(xué)好后續(xù)章節(jié)的根本，應(yīng)作為重點(diǎn)內(nèi)容講授，重點(diǎn)掌握粒子和系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述、分布與微觀態(tài)的關(guān)系、三種分布。將等概率原理作為自學(xué)內(nèi)容。

2、教學(xué)內(nèi)容

（1）粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的經(jīng)典描述；

（2）粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子描述；

（3）系統(tǒng)微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述；

（4）等概率原理；

（5）分布和微觀狀態(tài)；

（6）玻耳茲曼分布；

（7）玻色分布和費(fèi)米分布；

（8）三種分布的關(guān)系。

3、本章重難點(diǎn)

（1）本章重點(diǎn)是分布和微觀狀態(tài)的關(guān)系、玻耳茲曼分布、玻色分布和費(fèi)米分布；

（2）本章難點(diǎn)是分布和微觀狀態(tài)的關(guān)系，熟練掌握玻耳茲曼分布、玻色分布和費(fèi)米分布以及三種分布的關(guān)系。

第七章玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)（9學(xué)時(shí)）

1、基本要求

本章是熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理的重點(diǎn)內(nèi)容,是統(tǒng)計(jì)物理的核心章節(jié)，以玻耳茲曼分布為基礎(chǔ)重點(diǎn)掌握熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式、統(tǒng)計(jì)物理處理問(wèn)題的方法、玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)的廣泛應(yīng)用。刪去順磁性固體、負(fù)溫度狀態(tài)兩節(jié)，將理想氣體的熵作為自學(xué)內(nèi)容。

2、教學(xué)內(nèi)容

（1）熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式；

（2）理想氣體的物態(tài)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(nèi)能和熱容量；

（6）理想氣體的熵；

（7）固體熱容量的愛(ài)因斯坦理論。

3、本章重難點(diǎn)

（1）本章重點(diǎn)是熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式、玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)處理問(wèn)題的方法；

（2）本章難點(diǎn)是理想氣體的內(nèi)能和熱容量、固體熱容量的愛(ài)因斯坦理論。

第八章玻色統(tǒng)計(jì)和費(fèi)米統(tǒng)計(jì)（6學(xué)時(shí)）

1、基本要求

本章是熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理的重點(diǎn)內(nèi)容,以玻色分布和費(fèi)米分布為基礎(chǔ)重點(diǎn)掌握熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式；對(duì)光子氣體、自由電子氣體等應(yīng)用。刪去簡(jiǎn)并理想費(fèi)米氣體簡(jiǎn)例、準(zhǔn)二維電子氣體與量子霍爾效應(yīng)兩節(jié)，本章無(wú)自學(xué)要求。

2、教學(xué)內(nèi)容

（1）熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式；

（2）弱簡(jiǎn)并玻色氣體和費(fèi)米氣體；

（3）光子氣體；

（4）玻色-愛(ài)因斯坦凝聚；

（5）金屬中的自由電子氣體；

（6）簡(jiǎn)并理想費(fèi)米氣體簡(jiǎn)例。

3、本章重難點(diǎn)

（1）本章重點(diǎn)是熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式、光子氣體；

（2）本章難點(diǎn)是玻色-愛(ài)因斯坦凝聚、金屬中的自由電子氣體。

第九章系綜理論（8學(xué)時(shí)）

1、基本要求

在所研究的問(wèn)題中計(jì)及粒子之間的相互作用，系統(tǒng)的能量表達(dá)式包含粒子間的相互作用的勢(shì)能。

2、教學(xué)內(nèi)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(xué)公式；

（4）正則分布；

（5）正則分布的熱力學(xué)公式；

（6）巨正則分布的熱力學(xué)公式；

（7）巨正則分布的簡(jiǎn)單應(yīng)用。

3、本章重難點(diǎn)

本章重點(diǎn)是正則分布、正則分布、巨正則分布的熱力學(xué)公式

四、先修課程要求：

高等數(shù)學(xué)、普通物理、理論力學(xué)

五、考核方式

1、成績(jī)?cè)u(píng)定總則

期末總評(píng)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末卷面成績(jī)構(gòu)成2、平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定

平時(shí)成績(jī)由作業(yè)、提問(wèn)、考勤、期中成績(jī)累加構(gòu)成3、期末考核評(píng)定

期末總評(píng)成績(jī)=平時(shí)成績(jī)（占10％）+期末卷面成績(jī)（占90％）

六、建議教材及教學(xué)參考書(shū)：

教材：

汪志誠(chéng)，《熱力學(xué)·統(tǒng)計(jì)物理》（第三版），高等教育出版社，2003 主要教學(xué)參考書(shū)目：

1、馬本堃，《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》，高等教育出版社，19952、劉連壽，《理論物理基礎(chǔ)教程》，高等教育出版社，20033、王竹溪，《熱力學(xué)教程》，人民教育出版社，19794、王竹溪，《統(tǒng)計(jì)物理學(xué)導(dǎo)論》，人民教育出版社，19795、L.E.雷克（黃韻等譯），《統(tǒng)計(jì)物理現(xiàn)代教程》，北京大學(xué)出版社，19836、Walter Greiner，《Thermodynamics And Statistical Mechanics》，Springer，2004

第四篇：熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)考試大綱

2012年全日制專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生考試

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》考試大綱

科目名稱(chēng)：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理

適用專(zhuān)業(yè)：熱能動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能及環(huán)境控制、新能源開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，低溫與制冷 參考書(shū)目：（1）馬本昆、高尚惠、孫煜編，《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》，高

等教育出版社．（2）汪志誠(chéng)，《熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理》，人民教

育出版社，考試時(shí)間：180分鐘

考試方式：筆試閉卷

總分：150分

考試題型及分?jǐn)?shù)：名詞解釋題：20分；選擇填空題：40分；綜合分析及計(jì)算題：90分

考試要求：要求考生系統(tǒng)掌握《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理》基本概念、基本理論、基本方法；掌握由大量粒子所構(gòu)成的系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，并掌握分析這類(lèi)系統(tǒng)的有效方法。要求考生掌握系統(tǒng)微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)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(wèn)題的微觀描述與宏觀描述的關(guān)系。考查要點(diǎn)：

主要考試內(nèi)容為：熱力學(xué)基本定律，熱力學(xué)函數(shù)及其應(yīng)用，不可逆過(guò)程熱力學(xué)，玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)分布，系綜理論，量子統(tǒng)計(jì)分布。

1.熱力學(xué)基本定律

考試內(nèi)容：溫度及物態(tài)方程；準(zhǔn)靜態(tài)功；熱力學(xué)第一定律、第二定律；卡諾定理；熱力學(xué)溫標(biāo)；克勞修斯等式和不等式；熵與熱力學(xué)基本方程；熵差計(jì)算；熵增加原理的簡(jiǎn)單應(yīng)用、不可逆過(guò)程的判斷。

考試要求:（1）掌握熱力學(xué)方法的特點(diǎn)、基本概念（2）掌握功與循環(huán)的相關(guān)計(jì)算、物態(tài)方程的確定（3）掌握系統(tǒng)熵函數(shù)的計(jì)算、系統(tǒng)狀態(tài)變化的方向。

2.均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)

考試內(nèi)容：內(nèi)能、焓、自由能和吉布斯函數(shù)；Maxwell關(guān)系及簡(jiǎn)單應(yīng)用；基本熱力學(xué)函數(shù)的確定；特性函數(shù)；平衡輻射的熱力學(xué)；磁介質(zhì)系統(tǒng)熱力學(xué)；電介質(zhì)系統(tǒng)熱力學(xué)；開(kāi)系熱力學(xué)基本方程。

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

3.相變理論基礎(chǔ)

考試內(nèi)容：?jiǎn)卧嘞到y(tǒng)的平衡，兩相的轉(zhuǎn)變；臨界現(xiàn)象；復(fù)相系的平衡性質(zhì)、相律、相圖；朗道連續(xù)相變理論；理想氣體的化學(xué)反應(yīng)、平衡條件；熱力學(xué)第零三定律；

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

4.不可逆過(guò)程熱力學(xué)簡(jiǎn)介

考試內(nèi)容：局域熵產(chǎn)生率；昂薩格關(guān)系；溫差電現(xiàn)象；

考試要求：掌握不可逆過(guò)程熱力學(xué)的基本思想和基本方法。

5.玻爾茲曼分布

考試內(nèi)容：粒子配分函數(shù)；熱力學(xué)量的玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)表達(dá)式；理想氣體的物態(tài)方程；理想氣體的內(nèi)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(jīng)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(tǒng)計(jì)分布率；（3）掌握熱力學(xué)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(jīng)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(tài)方程。

6.系綜理論

考試內(nèi)容：相空間；劉維爾定理；微正則分布；微正則分布的熱力學(xué)公式；正則分布及熱力學(xué)公式；固體的熱容量；巨正則分布及熱力學(xué)公式。

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

7.量子統(tǒng)計(jì)學(xué)

考試內(nèi)容：熱力學(xué)量的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式；弱簡(jiǎn)并玻色氣體和費(fèi)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(fā)射 接觸電勢(shì)差 泡利順磁性；量子霍爾效應(yīng)；

考試要求：（1）掌握費(fèi)米 狄拉克分布與玻色 愛(ài)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(zhì)；（4）掌握固體比熱，聲子。

8.漲落理論

考試內(nèi)容：漲落的半熱力學(xué)理論。

考試要求：了解漲落的半熱力學(xué)理論。

第五篇：統(tǒng)計(jì)物理學(xué)專(zhuān)業(yè)自我鑒定

統(tǒng)計(jì)物理學(xué)專(zhuān)業(yè)自我鑒定

四年的學(xué)園生涯,在良師益友的相互幫助下,自身綜合素質(zhì)一定得到提高。為實(shí)現(xiàn)人生的價(jià)值打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在學(xué)習(xí)上，對(duì)統(tǒng)計(jì)物理專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)，需要的知識(shí)面廣了，涉及技術(shù)、材料性質(zhì)、設(shè)備等方面的內(nèi)容。學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程，需要與實(shí)際結(jié)合，更需要認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，細(xì)心、謹(jǐn)慎的性格。有一點(diǎn)特別的是，統(tǒng)計(jì)物理與經(jīng)濟(jì)相掛鉤。我的學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)诎嗌厦星懊?。這些源于我對(duì)學(xué)習(xí)的熱愛(ài)，我認(rèn)為做任何事情都要有興趣，特別是學(xué)習(xí)，沒(méi)興趣就學(xué)不好。我認(rèn)為對(duì)專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)不應(yīng)只停留在課本上，還應(yīng)該多閱讀課外書(shū)。所以我經(jīng)常對(duì)市場(chǎng)做調(diào)查。我覺(jué)得這樣才能學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

思想上，令我最自豪的事情是經(jīng)過(guò)不斷的努力學(xué)習(xí)和提高自己，我順利的加入了中國(guó)共產(chǎn)黨。待人誠(chéng)懇，能較好處理人際關(guān)際，處事冷靜穩(wěn)健，能合理地統(tǒng)籌安排生活中的事務(wù)。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(zhì)為目標(biāo)，以自我的全面發(fā)展為努力方向，樹(shù)立正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀。面對(duì)現(xiàn)在，我努力拼搏；面對(duì)將來(lái)，我期待更多的挑戰(zhàn)。戰(zhàn)勝困難，抓住每一個(gè)機(jī)遇，相信自己一定會(huì)演繹出精彩的一幕。