Коллеги теоретики.

Подскажите, пожалуйста, грамотную, современную, желательно доступную литературу по стат. физике.
Необходимо для углубления знаний, а также для сравнения с Квасниковым.

Заранее спасибо.

Если книгу Квасникова уже читали, то попробую привести более-менее полный список литературы (то есть список классиков термодинамики и статистической физики - ведь именно с них должны писаться учебники!). Выложу список как-нибудь на своем сайте http://statphys.newmail.ru А то действительно списка литературы там очень недоставало...

Предыстория термодинамики.

Статьи 17-18 века вошли в сборник

Г.М.Голин, С.Р.Филонович. Классики физической науки. М. ВШ. 1989.

В плане термодинамики представляют интерес работы Бойля (17 век), Ломоносова и Дж.Блэка (конец 18-го века). В работе Блэка введены основные калориметрические понятия (теплоемкость, теплота фазового перехода) и явно сформулирован принцип термодинамической транизитивности (две системы в тепловом равновесии с третьей системой будут находиться в тепловом равновесии друг с другом), который, по мнению некоторых современных авторов, был открыт аж после третьего начала термодинамики (!).

Также классической является работа Г.В.Рихмана (1744), помещенная в его сборник "Труды по физике" (1956), в которой автор получает формулу для температуры смесей порций воды с разными температурами - собственно, с этой работы и началась калориметрия.

Начала термодинамики.

Здесь отметим сборник статей "Второе начало термодинамики" (М, 1934), куда вошли работы Карно "Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу" (1824), Клаузиуса и Томсона (1850) по первому и второму началам термодинамики. Видно, кстати, что принцип термодинамической транзитивности во времена Клаузиуса и Томсона был настолько неоспорим, что его даже не стали включать в список начал термодинамики. Интересно проследить, как Карно на полном серьезе считал, что все тепло в полном объеме перетекает от нагревателя к холодильнику и тем не менее все равно тепловая машина совершает положительную работу, и как с открытием принципа эквивалентности теплоты и работы (Майер, Джоуль, Гельмгольц) это утверждение трансформировалось в невозможность вечных двигателей второго рода.

Дальнейшее развитие начал термодинамики можно проследить по сборнику "Развитие современной физики" (М 1964). Туда включена работа Каратеодори (1909) с комментариями Борна (1921). Обзор проблем аксиоматики термодинамики содержится у Афанасьевой-Эренфест (Журнал прикладной физики, 1928, т.5, вып.3-4).

Историю третьего начала термодинамики можно проследить по книге автора данного начала

В.Нернст. Теоретические и опытные основания нового теплового закона. М.-Л. 1929

Применения термодинамики.

Применениями термодинамики к многофазным системам и смесям веществ занимался Гиббс. Его работа
"О равновесии гетерогенных веществ" (1876)
помещена в сборнике Дж.Гиббс. Термодинамика. Статистическая механика. М.1982

По работе Гиббса можно отследить атмосферу того времени. В качестве эпиграфа Гиббс выбрал следующую цитату из Клаузиуса: "Энергия мира постоянна. Энтропия мира стремится к максимуму." Именно эта очень краткая формулировка начал термодинамики и позволила Гиббсу развить термодинамику смесей вещств, многофазных систем и химическую термодинамику.

Из работы Гиббса мы также узнаем, что понятие характеристической функции (функции состояния, однозначно определяющей все термодинамические свойства вещества) предложил Массье (1869), он же получил основные формулы метода термодинамических потенциалов (в частности, "формула Гиббса-Гельмгольца" принадлежит Массье).

В работе Гиббса содержится подробное обсуждение "парадокса Гиббса", причем сам Гиббс этот парадокс к парадоксам не относил.

Термодинамику растворов и химических реакций также развивал Я.Вант-Гофф. В его сборник статей "Избранные труды по химии..." (1984) вошли, в частности, статьи "Химическое равновесие в системах газов и разбавленных растворов" (1885) и "Как возникла теория растворов" (1894).

Обсуждение парадокса Гиббса и химической термодинамики можно найти также в книге Планка "Термодинамика" М.1925.

Элементы молекулярно-кинетической теории.

Параллельно термодинамике своим ходом развивалась и молекулярно-кинетическая теория. Здесь отметим сборник статей

"Основатели кинетической теории материи" (МЛ, 1937).

В сборник вошли: работа Джоуля (1848) с обоснованием формулы pV = 2E/3 в предположении, что молекулы летают параллельно стенкам, один из поздних обзоров Клаузиуса, содержащих обзор его оригинальных работ по более строгому обоснованию формулы pV = 2E/3 и оценке длины свободного пробега, элементарной теории эффектов переноса и работы Лошмидта (1865) по оценке размеров и масс молекул (по порядку величины) из длины свободного пробега. Также в сборнике имеется работа Максвелла (1860), где он угадал распределение, названное его именем, и выразил коэффициент вязкости через длину свободного пробега.

С кинетическим уравнением Больцмана можно ознакомиться по статье Больцмана "Дальнейшие исследования теплового равновесия между молекулами газа" (1872), вошедшей в сборник трудов Больцмана "Избранные труды" (1984).

Именно с помощью кинетического уравнения Больцман дал последовательный вывод распределения, угаданного ранее Максвеллом.

Более подробное изложении кинетической теории газов приведено в книге Больцмана "Лекции по теории газов" (1898), М.1956.

Статистический метод Больцмана и Гиббса.

Обосновывая распределение Максвелла с помощью своего кинетического уравнения, Больцман доказал Н-теорему, согласно которой Н-функция Больцмана с течением времени может только убывать, но не возрастать, и что только после установления равновесия эта функция перестает убывать. Вспомнив про принципы Клаузиуса, Больцман отождествил H-функцию с минус энтропией и стал думать, как обосновать явный вид этой Н-функции с позиций микроскопической теории (первоначально Н-функция находилась путем подбора). В результате Больцман пришел к своей знаменитой формуле - о связи энтропии и логарифма статистического веса.

Статистический метод Больцмана излагается в его работе

"О связи между вторым началом механической теории теплоты и теорией вероятностей в теоремах о тепловом равновесии" (1877), в сборнике.

В этой работе Больцман впервые ввел квантовую гипотезу (до Планка!): он предположил, что скорость молекулы газа принимает дискретные значения. При этом он писал: "Это допущение, конечно, фиктивно и не выполняется ни для одной из реальных механических задач".. Да, вот так Больцман упустил свой шанс стать первооткрывателем квантовой теории... Между прочим, Больцман сначала попытался получить формулу для энтропии в предположении, что квантуются не компоненты скорости, а энергия, и пришел к неправильному ответу, - и только тогда предположил, что квантуются проекции скорости, так что тут даже и обоснование правила квантования есть. Но в то время не было возможности сравнить формулу с экспериментом и определить элементарный квант скорости... (это проделали Сакур и Тетроде в 1912 г.)

Следует отметить также, что каноническое распределение Гиббса открыл Больцман (прослеживается по его "Лекциям по теории газов"). Работа же Гиббса рассматривалась самим Гиббсом как обзор работ Клаузиуса, Максвелла и Больцмана. Лично Гиббсу принадлежит большое каноническое распределение, формула F=-kT ln Z и ее аналог для большой статистической суммы.

Работа Гиббса "Основные принципы статистической механики, разработанные со специальным применением к рациональному обоснованию термодинамики" (1902) включена в его сборник трудов (1982).

Термодинамика излучения.

Здесь упомянем работу Больцмана "Вывод закона Стефана о зависимости теплового излучения от температуры и электромагнитная теория света" (1884), в сборнике, - там приведен вывод свойства pV=E/3 и закона Стефана-Больцмана.

Важную роль в изучении распределения энергии излучения по частотам сыграл закон Вина (1894). Правда, основополагающая работа Вина

Ann. Phys. Bd 52 1894 p.132-165

так и не переведена на русский язык (в нашей библиотеке есть, читал). Закон Вина позволяет свести исследование функции от двух переменных (частоты и температуры) к изучению функции от одной переменной, что существенно упрощает анализ экспериментальных данных.

Результат Вина был использован Планком. Статьи Планка вошли в его сборник "Избранные труды..." Сначала, в статье "Об одном улучшении закона излучения Вина" (1900) Планк получил свою формулу путем анализа экспериментальных данных. В своей следующей работе "К теории распределения энергии излучения нормального спектра" (1900) Планк дал теоретическое обоснование формулы на основе статистического метода Больцмана. При этом Планк предположил, что квантуется энергия излучения, и получил, что закон Вина выполнялся только в том случае, если энергия кванта излучения пропорциональна частоте.

Сравниаая свою формулу с опытом, Планк оценил значение не только постоянной Планка, но и постоянной Больцмана, - тем самым он нашел также и число Авогадро, и элементарный заряд. Метод Планка определения числа Авогадро сразу же перекрыл метод Лошмидта: методом Планка можно было оценить это число с точностью порядка нескольких процентов, тогда как метод Лошмидта давал оценку только по порядку величины... Опыт Милликена, проведенный позже, никакого уж очень принципиального значения для развития теории электричества не имел... так как давал точность ниже, чем у Планка. Аналогичный комментарий и про опыт Перрена определения размеров молекул из теории броуновского движения...

Закон Рэлея-Джинса никакого влияния на развитие термодинамики излучения не оказал, так как получил широкую известность только после выхода в свет работы Планка. Да и не поверил бы никто в правильность результата Рэлея и Джинса: с экспериментом все равно не сходился...

Продолжение следует...