书籍介绍
《边缘奇迹:相变和临界现象》通过对相变和临界现象的介绍，阐述热力学和统计物理的基本概念，从熵的引入、统计配分函数，到对称破缺、标度律和普适性。《边缘奇迹:相变和临界现象》也描述了研究相变现象的基本理论方法，包括平均场近似、标度分析、重正化群、统计模型精确解和计算机数值模拟等。书中还介绍了相变研究的最新进展，如有限系统的临界现象和量子相变。相变和临界现象是物理学中充满难题和意外发现的领域之一。精确的数字语言，使物理学上升为一种艺术。只有下功夫掌握数学语言的人，将来才可能在深入钻研之后享受这种艺术之美。千姿百态的“水”、“有没有永久的气体？”、四维以上空间才正确的理论、非平衡相变——自然界中的有序和混沌……
0℃时冰溶化成水，100℃时水沸腾成蒸气，这种现象司空见惯。仔细想想，为什么这10 23个水分子，单个水分子结构不变，相互作用不变，会“集体地”、“不约而同地”从一个相“变”到另一个相呢？“新相”在“老相”中又如何“孕育”、“形成”？
于渌，理论物理学家。出生于江苏镇江。1961年毕业于前苏联国立哈尔科夫大学理论物理专业。中国科学院理论物理研究所研究员。1990年当选为第三世界科学院院士。从理论上预言含顺磁杂质超导体中存在束缚态，开拓了磁性杂质对超导体影响的系列理论与实验研究。参与倡导闭路格林函数研究，给出了描述平衡与非平衡统计物理的统一理论框架。提出导电高分子准一维系统中孤子型元激发应满足的拓扑性边界条件。与他人合作，用骨架图展开方法计算了连续相变临界指数，准到小参量ε的3阶；发展黄昆的晶格驰豫理论，研究了准一维导体中局域性元激发的动力学和物理效应；用自洽方法研究了空穴在反铁磁背景上的运动；研究并预言电阻在转变温度附近有极大值；用规范场理论研究了高温超导体的理论。 1999年当选为中国科学院院士。
AI导读
核心看点
- 本书深入剖析相变与临界现象，阐述热力学与统计物理核心概念，涵盖熵、配分函数、对称破缺、标度律及普适性等理论，揭示微观相互作用与宏观有序结构之间的深刻联系，展现物理学中精确数学语言所蕴含的艺术之美。
- 书中系统介绍相变研究的关键理论方法，包括平均场近似、标度分析、重正化群理论、统计模型精确解及计算机数值模拟等，详细讲解伊辛模型等经典案例，帮助读者理解物理学家如何从复杂现象中提炼出普适规律与数学结构。
- 内容涉及有限系统临界现象、量子相变、非平衡相变及分形维数等前沿进展，探讨自然界中有序与混沌的边界，强调物理理论适用范围的局限性，引导读者思考科学理论在极端条件下的失效与重构，体现严谨的科学精神。
适合谁读
- 适合具备统计物理或热力学基础的高年级本科生及研究生阅读，旨在帮助专业学生填补从基础教材到前沿研究之间的认知空白，深化对相变理论、重正化群等复杂概念物理图像的理解，避免陷入纯数学推导而丧失物理直觉。
- 适合对凝聚态物理、复杂系统科学有浓厚兴趣且具备扎实数理基础的科研工作者或高级爱好者，本书可作为跨学科理论研究的参考书，提供关于临界现象、普适性及对称性破缺等基础理论思路的启发，促进不同领域知识的融会贯通。
- 不适合零基础大众读者，书中充斥大量专业术语与公式推导，缺乏通俗解释，阅读门槛极高，普通读者若无相关背景知识极易卡壳，建议仅作为了解物理学发展史与科学方法论的辅助材料，切勿当作常规科普读物阅读。
读前提醒
- 阅读前需掌握热力学与统计物理基础知识，否则难以理解书中关于自由能、熵、配分函数等核心概念的推导与讨论，建议配合专业教材同步学习，切勿跳过数学推导部分，否则将无法领会重正化群等理论的精髓与物理意义。
- 本书定位为高级科普，虽未使用繁琐场论技术，但逻辑严密、概念抽象，读者应重点关注物理图像的建立与理论适用范围的辨析，避免纠结于具体计算细节，理解作者如何通过类比与抽象揭示不同相变现象背后的统一规律。
- 书中部分内容涉及未解决的难题或错误较少的科研文献汇总，读者应保持批判性思维，注意区分已证实理论与假设性探讨，对于分形维数、量子相变等前沿章节，建议结合最新学术资料进行补充阅读，以获取更全面准确的知识体系。
读者共识
- 读者普遍认为这是中国物理学界罕见的优秀高级科普著作，作者于渌院士以严谨态度与深厚功底，清晰呈现了相变理论的发展脉络与核心思想，虽阅读难度极大，但其物理图像之清晰、理论阐述之准确，对专业学生极具启发价值，值得反复研读。
- 多数读者指出本书并非面向大众的通俗科普，而是写给有基础的专业人士或高年级学生的导论，书中缺乏对复杂公式的通俗解释，导致无基础读者难以入门，但具备相关背景者则高度评价其填补了教材与前沿研究之间的空白，极具参考价值。
- 尽管部分读者批评其作为科普读物过于晦涩、缺乏历史脉络梳理，但共识在于其科学价值极高，错误极少，是了解相变、临界现象、重正化群等理论的最佳中文入门资料之一，体现了老一辈科学家严谨治学、追求真理的科学精神与艺术追求。
本导读基于书籍简介、目录、原文摘录、短评和书评生成，不等同于全文精读。
精彩摘录
- "相互作用导致有序和组织，热运动引起无序和混乱。这两种矛盾的倾向，在统计物理描述中表现为波尔兹曼因子里Ei和kT的对比，在热力学理论中表现为U和TS的消长。相变是在一种倾向盖过另一种倾向时发生的突变。"
- "这种在相变点才表现出来的汽化热，是一种相变潜热。潜热转化为分子动能，使得气相比液相更无序"
- "相互作用是有序的起因，热运动是无序的来源 每当一种相互作用的特征能量足以和热运动能量kT相比时，物质的宏观状态就可能发生突变。换句话说，每当温度低到一种程度，以致热运动不能再破坏某种特定相互作用造成的秩序时，就可能出现一个新相 大多数广延量和强度量是成对出现的...每一对变量的乘积，都具有能量的量纲。它们又称为共轭变量。"
- "我们在上一章里看到，相变的现象和原因极为错综复杂。然而，在不同的相变点附近，各种物理量的奇异性彼此十分相似。只要恰当选择比例尺，单轴磁性材料的比热尖峰可以重叠在气液相变临界点的比热曲线上。采用临界点的压力、体积和温度作单位之后，各种气体都相当好地遵从同一个状态方程（这句话的普遍性超过范德瓦尔斯方程本身，因为即使范德瓦尔斯方程不适用，相变点附近的普适性仍然存在）。 现象的共性要求建立普遍的理论。长期以来，人们用“平均场理论”来描述连续相变。我们在第三章里多次看到，这个理论的基本出发点是用一个“平均了的场”，即“内场”来代替其他粒子对某个特定粒子的作用，从而把复杂的多提问题近似地化为单体问题。直到"
- "任何正确的理论都有一定的适用范围。超出这个范围，它可能与实验不符，但在适用范围内应该很好地描写客观世界。例如，描述质点运动的牛顿力学对于高速运动的物体不适用，而由爱因斯坦的相对论取代。同样，它也不适用于微观粒子的运动，那里要借助于量子力学。但是，对于不作高速运动的宏观物体，牛顿力学确是很好的近似。那么，平均场理论是不是正确的理论，他的适用范围究竟如何呢？"
- "在第四章中已经讲过，平均场的基本精神是将其他粒子对某个粒子的作用以一种“平均了的场”来代替。“平均”就是不考虑涨落。可是，在临界点附近涨落很大，正是这种涨落造成比热和磁化率的发散，导致临界乳光等现象。为了考虑这些效应，可以把涨落作为小量来“修正”平均场理论，我们在第四章中已做过介绍。能不能用平均场理论自身来估计一下它的适用范围呢。关键是抓住“只能处理小涨落”这一条限制。"
- "对称性质的突然降低，称为对称的破缺。物理系统只能具有或不具有某种对称性质。“有”与“无”之间只有突变，没有渐变，但突变可由某个参数的渐变引起。物理参数的无穷小变化引起对称的破缺，这是连续相变的本质。前面已经提到，通常低温相是具有低对称的更有序的相，高温相是具有高对称的较无序的相。"
作者简介
于渌，理论物理学家。出生于江苏镇江。1961年毕业于前苏联国立哈尔科夫大学理论物理专业。中国科学院理论物理研究所研究员。1990年当选为第三世界科学院院士。从理论上预言含顺磁杂质超导体中存在束缚态，开拓了磁性杂质对超导体影响的系列理论与实验研究。参与倡导闭路格林函数研究，给出了描述平衡与非平衡统计物理的统一理论框架。提出导电高分子准一维系统中孤子型元激发应满足的拓扑性边界条件。与他人合作，用骨架图展开方法计算了连续相变临界指数，准到小参量ε的3阶；发展黄昆的晶格驰豫理论，研究了准一维导体中局域性元激发的动力学和物理效应；用自洽方法研究了空穴在反铁磁背景上的运动；研究并预言电阻在转变温度附近有极大值；用规范场理论研究了高温超导体的理论。 1999年当选为中国科学院院士。
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用户评论
相變是有序和無序兩種傾向鬥爭的表現；相互作用是有序的起因，熱運動是無序的來源；
熱力學平衡條件下自由能達到極小，這是內能和熵兩個因素競爭的結果。前者代表有序，反映相互作用；反對者代表無序，反映熱運動；
这是物理类硬科普写的最好的几本书之一，错误很少因为很多是从科研文献翻译汇总而来。强烈推荐。
经典的中文科普书，适合大学生阅读。
由气液相变引入，按时间顺序展开相变理论的发展：平均场理论，伊辛模型，普适标度，重正化群，KT相变。最后略谈分形维数，量子相变和湍流理论。插入了不少公式来推导结论，但对推导过程的解释太少，导致很多内容难以理解。
系统地学过RG和相变理论之后再回过头翻阅这一本书，感受更加震撼。这本书肯定不是写给一般大众的科普读物，而更像是写给准备学习凝聚态物理的低年级研究生的入门性导论。刚入门的研究生最容易迷失在各种场论技术的计算里面，只知道如何算而不知其中的所以然。这本书极好地填补了中间的缺失。
补标。虽然看不懂里面非常专业的公式和推论。但还是非常的有收获。
科普写道这份上真是不容易..
很专业，很有深入的书，推荐
可读性很高的科普，或者说是一个导论。内容有阅读门槛，适合研究生或本科高年级
非常详尽地讲述了相变以及相变理论的发展过程，物理图像清晰，帮助我重新认识了热力学与统计力学中的一些细节问题，一本比较专业的科普书
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