Statistische Mechanik
Schwabl
Statistische Mechanik
Von F. Schwabl.
Springer-Lehrbuch, Springer, Heidelberg 2000. XVI + 589 S., 189 Abb., 26 Tab., 186 Aufgaben, Broschiert,
ISBN 3-540-67158-7
Das bestechende an diesem Buch ist die Grundidee, die gesamte statistische Mechanik und Thermodynamik für Gleichgewichtssyteme aus dem mikrokanonischen Formalismus zu entwickeln. Nach der Bereitstellung der statistischen Werkzeuge wird direkt das zentrale Konzept des Gleichgewichtsensembles angesteuert und als fundamentale Hypothese die Form der mikrokanonischen Gesamtheit eingeführt, gefolgt von Defini tion und Diskussion der grundlegenden Zustandsvariablen und der kanonischen und großkanonischen Gesamtheiten. Es folgen die charakteristischen Begrifflichkeiten und Argumentationsweisen der Thermodynamik einschließlich einer Herleitung der Hauptsätze. Als weitere wichtige Anwendungen werden ideale Quanten-Gase, reale Flüssigkeiten und Gase, Magnetismus sowie Phasenübergänge und kritische Phänomene vertieft behandelt.
Nichtgleichgewichtssysteme werden anhand von Fokker-Planck-Prozessen und der Boltzmann-Gleichung illustriert. Den Abschluss bilden einige grundlegende Betrachtungen zum Problem der Irreversibilität.
Das Buch eignet sich ausgezeichnet als Grundlage oder Ergänzungslektüre für eine theoretische Vorlesung ab dem 5. Semester. Es deckt praktisch alle in diesem Zusammenhang üblichen Inhalte ab, geht aber teilweise auch wesentlich darüber hinaus. Einzig einige Worte zu numerischen Verfahren und zur Thermodynamik für Systeme nahe am Gleichgewicht könnte man vielleicht vermissen.
Sowohl der Text als auch die Rechnungen sind sorgfältig ausgearbeitet. Einige wenige kleinere Versehen fallen da kaum ins Gewicht. Zuweilen wären jedoch einige zusätzliche Querverbindungen auch über mehrere Kapitel hinweg leicht herstellbar und sehr instruktiv. So wird man in Kap. 2 den Eindruck nicht ganz los, als ob sich der mikrokanonische Formalismus "ableiten" ließe und dabei die endliche Dauer realer Messungen eine wichtige Rolle spiele. Obwohl daraus später der 2. Hauptsatz folgt, wird kein Zusammenhang mit Kap. 10 über Irreversibilität hergestellt. Auch ein Vergleich der komplizierten KAM-Phasenraumstrukturen mit der mikrokanonischen Dichte könnte hier aufschlussreich sein. Weitere Zusammenhänge z.B. zum Thema Nicht extensivität ließen sich zwischen den Abschnitten 1.2.2 (zentraler Grenzwertsatz), 3.1.3 (Gibbs-Duhem-Relation), 3.9.4 (Oberflächenspannung von Tröpfchen) und 6.6 (Formabhängigkeiten in Magneten) herstellen.
Zusammenfassend kann dieses Buch sowohl als Begleittext zu einer Vorlesung als auch als Nachschlagewerk wärmstens empfohlen werden.
Priv.-Doz. Dr. Peter Reimann, Theoretische Physik I, Universität Augsburg
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