《统计力学》第3版译者前言

按语：应中国高等教育出版社二年前的邀请，我再次重译《统计力学》第3版.昨天王编辑到我家里取走我翻译的618页书稿。该新版将于明年正式出版。这里由我撰写新书前言，简介和评述该书的来龙去脉，以帮助读者了解过去和现在，以及该书的作用，以便我国高校和科研院所的师生能更好利用这个长期以来在美国等许多国家享有很高声誉的著名经典教科书。

《统计力学》中译本（上、下册）是1985年由中国高等教育出版社首次出版，译者湛垦华和方锦清是根据该书作者R. K. Pathria (R.K. P)1977年的《统计力学》修订本翻译的。迄今，该书在我国高等教育中已经沿用30年了，它在我国统计力学教学和科研中已经发挥了良好的作用，产生了比较广泛的影响。但是，随着现代科学技术的突飞猛进，从20世纪80年代开始，特别是1986年以后，国际上统计力学相关的许多课题发生了巨大变化，并取得了重要进展。为了反映这些最新的科研成果，作者于1996年修订出版了《统计力学》第2版。2009年作者Pathria又邀请 Paul B Beale(P.D.B.)作为共同作者，对于原书进行了大量的补充完善工作，这次中译本就是根据2012年他俩合作出版的最新《统计力学》英文第3版重新翻译出版的。由于中译本的原来译者之一湛垦华先生已经辞世多年了，因此本人作为合作译者，经与高等教育出版社商定，聘请一位年轻的博士参加合作翻译《统计力学》第3版。现在经过2年来的努力，这本新版《统计力学》终于与广大读者见面了。

统计力学的理论和方法，博大精深，普适性大，应用广泛。国内外对于统计物理知识的需求一直非常迫切，任何新的成果进展都倍受到国内外各个领域的高度重视和普遍关注，并不断推动着新兴科学的诞生和发展。

第3版《统计力学》首先增加了一个重要课题是，玻色-爱因斯坦凝聚现象及其理论方法。20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦早在1920年代就提出玻色-爱因斯坦凝聚（BEC)现象的科学预言，但是一直到现代科技高度发展的90年代才在超冷气体中实现了BEC，尔后在2000年代又在简并费米气体中实现BEC，这些突破性进展导致了不少学科，诸如原子物理、分子物理、光学和复杂网络等出现了革命变化，也为人们理解复杂系统，尤其是凝聚态系统的量子行为和复杂性提供了一条宝贵途径和有力的理论武器。现在已经建立了一套解析理论来研究有限系统中玻色-爱因斯坦凝聚的行为(如玻色-爱因斯坦凝聚的有限尺度行为)。

非常有趣和巧合的是，在《统计力学》第3版里，首先增加的新内容就是“在超冷原子气体中玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）和简并费米气体行为”。新兴交叉科学的一个典型是，21世纪与20世纪之交，复杂网络的研究取得了突破性进展,其中统计力学方法就是一个重要有力武器。其突出表现在1999年物理学家艾伯特-拉斯洛·巴拉巴西（A. L. Barabasi）和他的博士生阿尔伯特（R. Albert）合作正是利用统计物理方法发现了现实复杂网络系统中普遍广泛存在的无标度网络及其无标度（幂律）特性。而在1998年博士生瓦茨（Watts）与他的导师史蒂文·斯托罗加茨（Strogatz）发现的小世界网络，由于上述两大发现标志着一门崭新的广泛的交叉科学——现代网络科学诞生了，十几年来，它正以迅猛之势在国内外继续深入发展，其应用前景非常广阔。

令人惊奇的是，在一些真实世界的动态演化复杂网络中也发现了类似的玻色-爱因斯坦凝聚现象。正是复杂网络中的BEC的发现将复杂网络的研究从过去长期由图论占主导地位一下子推到了物理学的怀抱。例如，具有重要价值的复杂网络适应性模型能够和玻色气体之间建立精确的数理对应关系。这意味着，适应性网络和玻色气体在控制行为的原理上是相同的。适应性取代了BEC中的能量，网络中的每个节点都对应玻色气体中的一个能量级。复杂网络和巨大的量子气团相似，其中的链接行为类似于亚原子粒子。这种对应关系带来的最重要结果是，某些实际网络会出现BEC现象。显然，复杂网络的一些特性及其带来的效应将微观和宏观世界有机地联系在一起，这正是统计力学方法的魅力和惊奇所在。

2002年无尺度网络的发现者A. L. Barabasi与R. Albert在美国顶级刊物《现代物理评论》发表了长篇评述：“复杂网络的统计力学”   Statistical mechanics ofcomplex networks, Rev. Mod. Phys. 74, 47-98 (2002)），系统评介了统计力学理论方法及其在复杂网络中的应用。2011年毕桥和作者的合著《网络科学与统计物理方法》（北京大学出版社）也结合我们网络科学研究的实践和进展，评述了统计力学对网络科学研究的具体表现和贡献。毫无疑问，迄今统计力学方法与数学图论已经并列成为网络科学的最重要二个理论支柱（基石）。毫不夸张地说，物理学家与不同领域的学者共同合作在现代网络科学这个最大跨学科及其应用中，已经发挥和必将继续发挥着举足轻重的作用。

 另一个值得注意的是，第3版《统计力学》特别增加了三章新内容，系统全面地论述了复杂系统里的一个关键课题：相变理论，分别总结了：临界性、普适性和标度性（第12章）；各种模型的严格结果（第13章）和重正化群方法（第14章）。第15章涨落与非平衡统计力学，比原来新增一节关于涨落-耗散定理，突出了非平衡统计力学问题，当然对这个令人关注的课题还有待深入发展。另外，第3版还增加二章涉及早期宇宙的热力学和计算机模拟（方法），以及各章补充了习题和附件等，这样使得第3版《统计力学》内容更加丰富，课题更加先进，方法更为完善。因此，我愿意把该书推荐给我国高校和科研院所的广大读者，希望有利于大家在学习和借鉴的基础上，举一反三，开拓创新，推动我国科学教育事业的进一步繁荣和发展。

 

方锦清研究员

写于中国原子能科学研究院2014年11月24日

 

 

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