Buchempfehlung für Nichtgleichgewichts-Thermo/Stat-Mech

Ich mache ein Bachelor-Forschungsprojekt, das an der Schnittstelle von Biologie und Nichtgleichgewichts-Thermodynamik liegt, aber ich fange an zu erkennen, dass fast nichts von meinem Wissen über Gleichgewichts-Thermo-/Stat-Mechs übertragen wird.

Was ist ein gutes Buch zu diesem Thema, das sowohl Ergebnisse nahe am Gleichgewicht (z. B. lineare Antwort) als auch neuere Ergebnisse fern vom Gleichgewicht (z. B. Jarzynski- und Crooks-Gleichungen) abdeckt? Die Abdeckung stationärer Nichtgleichgewichtszustände und Simulationsmethoden ist ein Plus.

Ich strebe nach einem physikalischen Verständnis, nicht nach vollständiger mathematischer Strenge; Ich kenne reelle/komplexe Analysis, aber nicht etwa Wahrscheinlichkeitstheorie oder Funktionsanalyse.

Ich werde keine Empfehlungen geben, aber ich werde eine Warnung aussprechen. Die Nichtgleichgewichtsthermodynamik ist größtenteils eine Ad-hoc-Disziplin. Ob ein bestimmter Ansatz für ein bestimmtes Problem funktioniert, wird nur durch die Ergebnisse des spezifischen Experiments validiert, das man durchführt. Mein Verständnis ist, dass viele Probleme in der Biophysik (wie Protein- oder DNA/RNA-Faltung/Entfaltung, optische Pinzetten usw.) im Wesentlichen zufällige Wanderungen in einem festgelegten niederdimensionalen effektiven Potenzial sind. Dies ist eine sehr spezielle Untergruppe von viel schwierigeren Nichtgleichgewichtsproblemen, die Phasenübergänge und Dimensionsänderungen zeigen.

Antworten (3)

Vielleicht möchten Sie „Elements of Non-Equilibrium Statistical Mechanics“ von V. Balakrishnan lesen. Das Buch deckt keinen allzu großen Bereich ab, sondern konzentriert sich auf die grundlegenden probabilistischen Werkzeuge des Themas. Es enthält zahlreiche Anhänge, damit der Leser nicht durch technische Details abgelenkt wird. Sein ansprechendstes Merkmal ist, dass es dem Leser das Gefühl gibt, dass das Thema logisch aus bekannter grundlegender Physik folgt, anstatt einen Sprung in das Thema zu machen, indem man von Onsager-Beziehungen und dergleichen ausgeht.

Ich bin sicher, dass es vollständigere oder einfachere Bücher zu diesem Thema gibt, aber ich fand es sehr aufschlussreich, das erste Kapitel von Puris Buch über die Kinetik der Phasenübergänge zu lesen. Ich denke insbesondere, dass dies ein Buch ist, das von einem Forscher geschrieben wurde, der mit Phasenübergängen von Mischungen arbeitet, was besonders relevant sein kann für diejenigen, die Nichtgleichgewichtsphysik in biologischen Systemen studieren. Er arbeitet in Indien, aber ich habe eine Version des ersten Kapitels in diesem Link von der University of Kentucky gefunden: http://www.pa.uky.edu/~murthy/INES2011Kolkata/Lectures/Sanjay-Puri-Ch1.pdf . Das Buch richtet sich an Forscher, aber ich würde sagen, dass die ersten Zeilen nützlich sein könnten, um ein allgemeines Bild der wichtigsten universellen Schritte zu bekommen, die an der Nichtgleichgewichtsanalyse thermodynamischer Systeme beteiligt sind.

Nonequilibrium Statistical Mechanics von Robert Zwanzig (berühmt für die „Zwanzig-Gleichung“, obwohl dies nicht das Thema dieses Buches ist) muss in diese Liste aufgenommen werden, da er einer der Pioniere auf diesem Gebiet ist. Das Buch ist von 2004, also kein "altes Buch".

Es umfasst Langevin-Gleichungen, die mehrere Versionen des Fluktuationsdissipationssatzes ableiten, Fokker-Planck- und Master-Gleichungen, den Schutzoperator-Formalismus, den er zum Trennen von langsamen Grad eingeführt hat. Freiheit und vieles mehr.

Das Erwähnen von Themen wird schnell zu viel, daher sage ich nur, dass das Buch sehr kurz ist (~ 220 Seiten Inhalt), aber schnell viel Boden abdeckt.

Das ist auch einer der Nachteile des Buches, denn obwohl die Theorie von Beispielen zu allgemeineren Ideen entwickelt wird, wird nicht viel Zeit darauf verwendet, die mathematischen Objekte zu definieren, mit denen wir uns befassen, was mich oft verwirrte. Es enthält keine Übungen und richtet sich wirklich an einen selbstständigen Leser.

Dies ist meiner Meinung nach ein schwieriges Buch, aber wenn Sie ein Forscher sind, kann es eine großartige Quelle sein. Ich plane, es eines Tages mit einer Funktionsanalyse im Ärmel erneut zu lesen, damit ich allem folgen kann. Es wird sehr schnell sehr komplex Lassen Sie sich also nicht von den ersten Seiten täuschen.