内容提要

 对于研究生而言，玻璃质材料和无序固体是比结晶固体更加广泛、更加具有挑战性的研究领域，这也是迄今为止学术界还没有形成普遍共识和前后统一的理论的一个领域。本书的两位作者都是该领域的知名专家，成书之前第一作者曾在德国美因茨（Mainz）的Johannes Gutenberg大学讲课多年。可以说，这是填补该领域教科书空白的一部力作。
   全书共分5章，第一章以教科书的方式，简要评述无序物质的模型和它的统计力学的普遍概念。第二章讲述无序物质的结构和动力学。第三章为无序结构的模型，其中以无规行走来讨论柔性聚合物构型的模型，从渗滤理论出发讨论分形结构等。第四章讲述无序物质的普遍概念和物理特性，包括聚合物动力学的Rouse模型、应用渗滤问题处理物理系统、分形结构的元激发、无定形固体的物理性质、自旋玻璃体等。第五章讲述超冷流体和玻璃体相变，包括形成玻璃体的唯象模式、慢弛豫模型和玻璃体相变的模ˉ耦合理论等。各章之后都有大量参考文献，供深入研究参考。
   这本可读性较强的教科书将紧紧抓住学生的心，让你懂得如此广泛的领域具有许多共同的特征，亦即表明在统计力学的框架内可以给予很好的描述。本书同样适用于作为研究无定形材料的研究人员、理论工作者和实验人员的标准教本。 
  
作者简介

Kurt Binder
   德国Mainz的Johannes Gutenberg大学理论物理教授，德国物理学会会员、欧洲物理学会会员，德国高等教育研究联合会会员。
   1944年出生于奥地利，1962年进入维也纳技术大学学习技术物理，1965年、1967年分别取得该校学士、硕士学位。1967年进入奥地利原子物理研究所攻读博士，1969年取得博士学位。1969年进入德国慕尼黑技术大学物理系从教，其中有一年时间去瑞士苏黎世的IBM研究实验室做博士后研究，1974年以研究顾问身份访问位于美国新泽西的Bell实验室。1974年10月至1977年9月，德国Saarland大学理论物理教授。1977年10月至1983年为德国科隆大学教授，之后一直是Mainz的JohannesGutenberg大学物理研究所的理论物理教授。这期间曾兼任Mainz大学的材料研究中心协调委员会主任，德国国家基金会支持的“非金属无定形材料的玻璃态和玻璃相变”专题研究组的发言人，马克斯·普朗克学会外籍会员、奥地利科学院通讯会员。1993年获德国物理学会马克斯·普朗克奖章。出版学术专著5本。他是International Journal of Modern Physics等10多种杂志的编委，又是Phys Rev.Lett.等大量杂志的审稿人，还是德国科学基金会等很多基金组织的专家组成员。
   业余爱好:钢琴伴奏
  
   Walter Kob
   法国MontpellierⅡ大学教授，研究无序系统（超冷液体、块体玻璃、Potts玻璃、电泳、离子导电玻璃、无定形表面）的统计力学特性。
   1985年10月毕业于瑞士Basel大学凝聚态理论物理专业，1989年取得该校物理研究所凝聚态理论物理博士学位。之后在该所作了一年玻璃相变的博士后研究工作，从1990年至1994年，又去美国斯坦福大学化学系作博士后研究，专业方向是“超冷液体的动力学行为”。之后到德国Mainz大学物理所作助教，研究无序系统的统计力学特性。2000年开始，成为法国MontpellierⅡ大学教授。
   从1994年至今，培养博士生16名，发表学术论文80多篇，出版专著5本。他是法、德两国相关领域重大课题组的科学顾问、项目负责人或协调员，还是欧美各国科学基金会的顾问和Chemical Physics等众多杂志编辑部的编委或审稿人。
    出版者的话
  
   复旦大学出版社出版英文影印版《研究生教学参考书系》，主要基于以下几点考虑。
   1.　(新加坡)世界科技出版公司以出版科技专著闻名于世，同我社已有10多年的友好交往。从20世纪90年代以来，尤其是1995年该公司并购了伦敦帝国学院出版社（Imperial College Press）51%的股份（近年已经完成了100%的股份收购）之后，这两大出版机构在潘国驹教授的集中指挥下，充分发挥了编辑学术委员会的职能，使得出书范围不断拓宽，图书层次逐渐丰富，因此从中遴选影印图书的空间更大了，再加上该公司在上海设有办事机构，相关工作人员工作细致，服务周到，给两个单位的合作交流带来极大的便利。
   2.　研究生教育是创新人才培养的关键，教材建设直接关系到研究生科学水平的根本。从2003年开始，我社陆续出版了Fudan Series in Graduate Textbooks这套丛书，国内的读者反响很好。但限于作者人力，这套丛书涵盖的学科和门类都严重不足。为此，我们想到再借助国外出版力量，引进一批图书作为硕士研究生的补充教材，（新加坡）世界科技出版公司与我社的合作，恰好提供了这样一个良好的机会。我们从该公司提供的近期书目中，遴选30多本样书，经过专家审读后，最终确定了其中的11种作为首批《研究生教学参考书系》影印出版。这11种图书的作者来自美、英、法、德、加拿大5个国家的10多所高校或研究部门，他们既是相关学科科研的领军人物，又是高年级本科生和研究生教学的杰出教授。各门教材既考虑到深入浅出的认知规律，又突出了前沿学科的具体应用，每本书都有充实的文献资料，有利于读者和研究人员深入探索。这其中6本教材配有习题，还包括一本具有物理背景的人员都需要了解的高级科普读物——《理解宇宙——从夸克到宇宙学》。
   3. 为了有利于广大读者和图书管理人员、图书采购销售人员的使用，特请龚少明编审为每本影印书编写出中文内容介绍和作者概况，并由他将preface（序言）全文译成中文。序言是一本书的总纲，它涉及写作要旨、逻辑体系、内容特色和研读指导等等，我们将其译成中文至少有利于读者浏览和选购，避免买书仓促带来的失误，毕竟英语是多数读者的第二种语言。
   4.　原版书价格较贵，大大超出读者的购买能力，即使图书馆或大学资料室也会受到经费不足的制约。出版影印本的书价大约只有原价的十分之一，无疑会给需要这些书的研究生和图书馆带来真正的实惠,这也是（新加坡）世界科技出版公司与我们合作的目的之一。
   5.　考虑到物理类图书是（新加坡）世界科技出版公司的第一品牌，我们首次引进的11本书，都属大物理的范畴。这一尝试如果得到读者和专家认可，今后再陆续开辟其他学科的影印渠道。
   欢迎读者批评指正，并提出有益的建议。
  
   复旦大学出版社
   2006年9月
  
  
   序 言
  
   理解无序材料的物理性质及弄懂从超冷液体转变为无定形固体的本质都是极为困难的，同时也是当代最有挑战性和最有魅力的问题。因此，针对这个课题开展了大量的科学活动:通过实验的、经过解析理论的，以及采用计算机模拟的。撇开这些努力不谈，至今对这一问题还没有出现被普遍认可和前后一致的看法。这也是造成迄今为止还没有关于这一课题的有代表性的教科书产生的原因，这同凝聚态物理的其他大多数课题（结晶固体、简单流体以及聚合物复杂流体——液晶）形成了鲜明对照。大多数已有的教科书讲述范围都相当狭窄，有些只强调无序的结构模型，有些只涉及唯象热力学方面，甚至只热衷于对这些系统提供复杂弛豫现象的文献资料。因而，我们想用我们这本专题论述来填补这一空白，重点是讲述玻璃体相变和材料的无定形状态的统计力学方法，同时对无序固态物理学中的重要概念（渗滤、分形，诸如自旋玻璃等无序磁性模型系统等）提出符合教学要求的论述。我们感到本书的题材选取是十分自然的，因为无序固态与形成玻璃系统的统计力学包括很多共同的内容，简单问题的许多概念都能够解释出现在玻璃系统中的更加复杂的现象。比如，人们不断努力试图用渗滤理论去解释玻璃体结构和玻璃体相变问题，同样地，人们还试图采用从自旋玻璃有关问题中获得的洞察力去描述结构玻璃的物理学。
   因此，本书在重点突出无序凝聚态系统的那些共同性的方面，强调以统计热力学作为普遍的理论框架，考虑到发展切实可行的解析方法的困难，以计算机模拟（Monte Carlo和分子动力学方法）的经典方法作为实际研究工具的核心。注意到在处理同二级相变有关的临界现象等问题时，人们已经建立了诸如平均场理论和重整化群等等很好的方法，这些方法都能够在定性，甚至定量的基础上描述现象。与此形成对照的是，关于玻璃体和玻璃相变的情况，我们还没有能够准确描述现象的平均场理论。
   不管怎么说，由于过去数十年的大力研究，我们对玻璃体和其他无序固态的了解已经大大地进步了，因此本书就要努力反映这些进展，并对现在确立的基本事实作出前后一致的描述。反过来说，那些还停留在猜测水准上的很多概念并未作仔细讨论。同样，像电子结构和电子激发、无定形固态的光学特性等等许多相关方面，本书也未加讨论。因此，本书的选材在一定程度上反映了专家和作者的偏爱，因此这里未加讨论的论题不一定就是无关紧要的。 本书选材范围的限制，反而有利于已经掌握基本统计热力学基础知识的研究生和博士后研究人员更易理解，因为没有必要去读更专门的知识了。事实上，作者之一（K.B.）已经就这一课题在美因茨（Mainz）的Johannes Gutenberg大学已经讲过很多次课了，因此我们认为这是类似课程中的一本极有用的基础教程。同时，本书各章末尾的大量文献，即使对于高级研究人员而言也是极有用的参考资料。实际上，我们希望本书在某种程度上将会对玻璃体物理的深入研究产生深刻的影响，因此书中归纳性的事实描述和模型描述的有关知识有利于为将来的研究工作提出正确的问题。
   最后，我们很高兴对合作者表示极大的谢意，他们对我们在这一课题中的研究工作作出了重大的贡献，很多同事的观点和卓有成效的讨论使我们受益匪浅，最后但不是不重要的是，我们要感谢A.Chase女士，感谢她在打印手稿中对我们的宝贵帮助。
  
  
  
   Contents
  
   Preface
  
   1. Introduction
   1.1 Models of Disordered Matter: A Brief Overview
   1.2 General Concepts on the Statistical Mechanics of Disordered Matter
   1.2.1 Lattice Models
   1.2.2 Averaging in Random Systems: Quenched versus
   Annealed Disorder
   1.2.3 "Symmetry Breaking" and "Ergodicity Breaking"
   1.2.4 Configurational Entropy versus "Complexity",and the Kauzmann Paradox
  
   2. Structure and Dynamics of Disordered Matter
   2.1 Pair Distribution Functions and the Static Structure Factor
   2.2 Topological Disorder and Bond Orientational Correlations
   2.3 General Aspects of Dynamic Correlation Functions and Transport Properties
  
   3. Models of Disordered Structures
   3.1 Random Walks: A Simple Model for the Configurations of Flexible Polymers
   3.2 Percolation: A First Example of a Fractal Structure
   3.2.1 The Percolation Probability and Percolation Threshold
   3.2.2 Diluted Magnets and Critical Exponents
   3.2.3 The Fractal Dimensionality and the Concept of Finite Size Scaling
   3.2.4 Scaling of the Cluster Size Distribution
   3.2.5 Percolation for Low and High Lattice Dimensions
   3.2.6 Rigidity Percolation
   3.3 Other Fractals (Diffusion-Limited Aggregation, Random Surfaces, etc.)
   3.3.1 General Concepts on Fractal Geometry
   3.3.2 Diffusion-Limited Aggregation
   3.3.3 Growth of Random Interfaces
   3.4 Random Close Packing
   3.5 Continuous Random Networks
   3.6 Chemically Realistic Models of Structural Glasses
  
   4. General Concepts and Physical Properties of Disordered Matter
   4.1 The Rouse Model for Polymer Dynamics: A Simple Example for the Consequences of the Random Walk Picture
   4.2 Application of the Percolation Problem to Physical Systems
   4.2.1 Percolation Conductivity and a Naive Treatment of the Elasticity of Polymer Networks
   4.2.2 Excitations of Diluted Magnets Near the Percolation Threshold
   4.2.3 Effective Medium Theory
   4.3 Elementary Excitations of Fractal Structures
   4.3.1 Diffusion on a Percolation Cluster: The "Ant in the Labyrinth"
   4.3.2 The Spectral Dimension and Fracton Excitations
   4.3.3 The Sol-Gel Transition Revisited
   4.4 Physical Properties of Amorphous Solids
   4.4.1 Two-Level Systems
   4.4.2 Anomalies of Glasses at Intermediate Temperatures:Excess Specific Heat, Thermal Conductivity Plateau, and Boson Peak
   4.5 Spin Glasses
   4.5.1 Some Experimental Facts about Spin Glasses:Systems and Physical Properties
   4.5.2 Theoretical Models
   4.5.3 The Replica Method and the Mean Field Theory of the Ising Spin Glass
   4.5.4 Replica Symmetry Breaking
   4.5.5 Spin Glasses Beyond Mean Field Theory
   4.6 Variants and Extensions of Spin Glasses
   4.6.1 p-Spin Interaction Spin Glasses and the Random Energy Model
   4.6.2 Potts Glasses
   4.6.3 Quadrupolar Glasses as Models for Diluted Molecular Crystals
   4.6.4 Atomistically Realistic Models of Diluted Molecular Crystals
   4.6.5 Spin Models with Quenched Random Fields
  
   5. Supercooled Liquids and the Glass Transition
   5.1 Phenomenology of Glass-Forming Systems
   5.2 Models for Slow Relaxation
   5.2.1 The Theory of Adam and Gibbs
   5.2.2 The Free Volume Theory
   5.2.3 Kinetically Constrained Models
   5.3 The Mode-Coupling Theory of the Glass Transition
   5.3.1 The Zwanzig-Mori Projection Operator Formalism
   5.3.2 The Mode-Coupling Approximations
   5.3.3 The Mode-Coupling Theory of the Glass Transition
   5.3.4 Predictions of Mode-Coupling Theory
   5.3.5 The Relaxation Dynamics of Glass-Forming Liquids and Test of the Predictions of MCT
   5.3.6 Concluding Remarks on Mode-Coupling Theory
  
   Index

商品属性
[作者]	[德]Kurt Binder [法]Walter Kob
[出版社]	复旦大学出版社
[图书书号/ISBN]	W096
[出版日期]	2006-11
[字数]	250千字
[图书装订]	平装
[开本]	16
[图书页数]	442页