邊緣奇跡：相變和臨界現象

序言
再版前言
初版前言
第一章 「物含妙理總堪尋」
千姿百態的「水」
「微觀」和「宏觀」
喜鵲搭橋：統計物理的妙用
第二章 從物質的三態變化談起
理想氣體
臨界點
范德瓦耳斯方程
三相點
水的特殊性
第三章 千奇百怪的相變現象
廣延量和強度量
鐵磁和反鐵磁相變
合金的有序-無序相變
變化多端的中間相——液晶
「巧奪天工」：極低溫揭開的秘密
玻色-愛因斯坦凝聚
有沒有永久氣體
一種「幾何」相變：滲流
第四章 平均場理論
相變的分類
被多次「發明」的理論
序參量
朗道理論
漲落和關聯
對稱的破缺和恢復
連續相變的物理圖像
第五章 簡單而艱難的統計模型
平衡態統計物理的三部曲
統計物理究竟能不能描述相變?
伊辛模型的曲折歷史
復數和四元數
統計模型展覽
闖到「收斂圓」的外面去!
第六章 概念的飛躍——標度律與普適性
實驗家的挑戰
四維以上空間才正確的理論
是偶然的巧合嗎?
標度假定
自相似變換
普適到什麽程度?
第七章 一條新路——「重正化群」
不動點
再談幾何相變
重正化變換
奇怪的展開參數
重正化群理論的實驗驗證
第八章 空間維數的意義
漲落和空間維數的關系
理論物理怎樣「鑽」進了非整數維空間
連續變化的空間維數
三類幾何對象的豪斯道夫維數
布朗粒子的軌跡是幾維的?
上邊界維數和下邊界維數
第九章 特殊的「雙二維」空間
一場爭論
能實現二維系統嗎?
相位漲落與准長程序
拓撲性的元激發：渦線
能量與熵的競爭
第十章 有限系統的臨界現象
有限尺度標度律
高於上臨界維數有限系統的臨界現象
有限系統臨界現象的實驗研究
第十一章 量子相變
測不准關系和量子漲落
量子比特體系的相變
光阱中稀薄原子的「超流——絕緣體」轉變
第十二章 非平衡相變——自然界中的有序和混沌
x從對流現象談起
耗散結構
走向湍流的道路
確定論方程中的內在隨機性
結束語
後記

20世紀是科技創新的世紀。

世紀上葉，物理界出現了前所未見的觀念和思潮，為現代科學的發展打下了堅實的基礎。接著， 一波又一波的科技突破，全面改造了經濟、文化和社會，把世界推進了嶄新的時代。進入21世紀，科技發展的勢頭有增無減，無窮盡的新知識正在靜候著青年們去追求、發現和運用。

早在1978年——我國改革開放起步之際，一些老一輩的物理學家就看到「科教興國」的必然性。他們深知科技力量的建立必須來自各方各面，不能單靠少數精英。再說，精英本身產生於高素質的溫床。群眾的知識面要廣、教育水平高，才會不斷出現拔尖的人才。科普讀物的重要性不言而喻。「物理學基礎知識叢書」的編輯和出版，是在這種共識下發動的。當時在一群老前輩跟前還是「小伙子」的我，雖然身在美國，但是經常回來與科學院的同事們交往、切磋，感受到老前輩們高尚的風格和無私的熱情，也就斗膽參加了他們的隊伍。

一瞬間，27年就這樣過去了。這27年來，我國出現了驚人的、可喜的變遷，用「天翻地覆」來形容，並不過甚。雖然老一輩的物理學家已經退的退了、走的走了，他們當時的共識卻深入人心。科學的地位在很多領域里達到了高峰；科普的重要性更加顯著。可是在新的經濟形勢下，願意投入心血撰寫科普讀物的在職教授專家，看來反而少了。或許「物理改變世界」這套修訂再版的叢書，能夠為青年學子和社會人士——包括政界、工商界、文化界的決策層——提供一些扎實而有趣的參考讀物，重燃科普的當年火頭。

2005年是「世界物理年」。低頭想想，我們這個13億人口的大國，為現代物理所做的貢獻，實在不算很多。歸根結底還是群眾的科學底子太薄；而經濟起飛當前，不少有識之士又過分急功近利。或許在這當兒發行一些高質量的科普讀物能夠加強公眾對物理的認識，從而激勵對基礎科學的熱情。

這一次在「物理改變世界」名下發行的5本書，是編輯們從22種「物理學基礎知識叢書」里精選出來的，可以說是代表了「物理學基礎知識叢書」作者和編委的心聲。子淥、郝柏林、馮端、陸琰等都是當年常見的好朋友。見其文如見其人，我在急促期待中再次閱讀了他們的大作，重溫了多年來給行政工作淹沒幾盡的物理知識。

這一批應該只是個開端。但願「物理改變世界」得到年輕一代的支持、推動和參與，在為國為民為專業的情懷下，書種越出越多，內容越寫越好。