量子输运：纳米科学导论（英文影印版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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　　《量子输运——纳米科学导论（英文影印版）》是影印版英文专著，原书由剑桥大学出版社于2009年出版。量子输运是纳米科技关键而富有挑战性的部分，其概念和方法对纳米尺度器件的成功制作至关重要。本书宽广的视野和深邃的分析将对纳米科学领域的研究者提供有力的帮助。

内容简介

　　《量子输运——纳米科学导论（英文影印版）》是对于快速发展的内容繁杂的量子输运领域的综合性介绍。量子输运在纳米器件中糅合了很多看似互相矛盾的概念，如量子与经典、导电性与绝缘性等等。作者在书中提供了宽广的理论背景和奠定该领域基础的开创性的实验。
　　本书适合纳米科学、纳米技术领域的研究人员作为参考，也可用作研究生教材。

作者简介

　　(荷)纳扎罗夫（Y. V. Nazarov）、(荷)布兰特（E.M.Blanter），荷兰代尔夫特理工大学教授。

目录

Preface page vii
Introduction 1
1 Scattering 7
1.1 Wave properties of electrons 7
1.2 Quantum contacts 17
1.3 Scattering matrix and the Landauer formula 29
1.4 Counting electrons 41
1.5 Multi-terminal circuits 49
1.6 Quantum interference 63
1.7 Time-dependent transport 81
1.8 Andreev scattering 98
1.9 Spin-dependent scattering 114
2 Classical and semiclassical transport 124
2.1 Disorder, averaging, and Ohm's law 125
2.2 Electron transport in solids 130
2.3 Semiclassical coherent transport 137
2.4 Current conservation and Kirchhoff rules 155
2.5 Reservoirs, nodes, and connectors 165
2.6 Ohm's law for transmission distribution 175
2.7 Spin transport 187
2.8 Circuit theory of superconductivity 193
2.9 Full counting statistics 205
3 Coulomb blockade 211
3.1 Charge quantization and charging energy 212
3.2 Single-electron transfers 223
3.3 Single-electron transport and manipulation 237
3.4 Co-tunneling 248
3.5 Macroscopic quantum mechanics 264
3.6 Josephson arrays 278
3.7 Superconducting islands beyond the Josephson limit 287
4 Randomness and interference 299
4.1 Random matrices 299
4.2 Energy-level statistics 309
4.3 Statistics of transmission eigenvalues 324
4.4 Interference corrections 336
4.5 Strong localization 363
5 Qubits and quantum dots 374
5.1 Quantum computers 375
5.2 Quantum goodies 386
5.3 Quantum manipulation 397
5.4 Quantum dots 406
5.5 Charge qubits 427
5.6 Phase and flux qubits 436
5.7 Spin qubits 445
6 Interaction, relaxation, and decoherence 457
6.1 Quantization of electric excitations 458
6.2 Dissipative quantum mechanics 470
6.3 Tunneling in an electromagnetic environment 487
6.4 Electrons moving in an environment 499
6.5 Weak interaction 513
6.6 Fermionic environment 523
6.7 Relaxation and decoherence of qubits 538
6.8 Relaxation and dephasing of electrons 549
Appendix A Survival kit for advanced quantum mechanics 562
Appendix B Survival kit for superconductivity 566
Appendix C Unit conversion 569
References 570
Index 577

前言/序言

探索宏观与微观的交汇：经典物理学与热力学基础 内容概要： 本书旨在为初学者和希望巩固基础的读者提供一个全面而深入的经典物理学和热力学框架。我们不再聚焦于新兴的量子效应，而是将目光投向了构建现代物理学大厦的坚实基石。全书结构严谨，内容覆盖了从牛顿力学到能量守恒的宏观世界规律，再到统计力学对微观粒子行为的概率性描述，确保读者能够清晰地理解支配日常现象和工程应用的基本原理。 第一部分：牛顿力学的精炼与深化 本部分将彻底回顾和强化伽利略和牛顿所确立的运动学和动力学基础。我们从对矢量、运动方程的精确描述开始，随后深入探讨描述物体间相互作用的核心——力。重点章节将分析保守力和非保守力的区分，以及这些概念在复杂系统中的应用，例如摩擦力的实际处理和阻尼振动的周期性衰减。 运动与时空： 详述匀速圆周运动与简谐振动的数学模型。我们不仅停留在求解微分方程，更着重于几何意义的理解，特别是瞬时速度和加速度的定义，为后续的场论打下基础。 功、能与守恒定律： 功的概念被提升到核心地位，作为能量传递的桥梁。动能定理和势能的引入，使我们能够以能量的角度而非仅仅是力的角度来分析系统的演化。对机械能守恒的深入探讨将辅以大量的实例，包括斜面上的摩擦和弹性碰撞的完全分析。 动量与角动量： 动量守恒原理在处理碰撞和爆炸问题中的威力将得到充分展示。角动量部分的讲解将细致区分线动量和角动量，特别是在刚体转动中的应用，如转动惯量的计算和转轴变化对角动量影响的分析，为理解陀螺仪的稳定性提供理论支撑。 第二部分：振动、波与流体的宏观行为 经典物理学的第二大支柱在于描述物质的集体行为——波动和流体的运动。本部分将这些看似不同的现象统一在偏微分方程的框架下。 振动与波动理论： 从最简单的无阻尼谐振子出发，逐步过渡到受迫振动与共振现象。重点分析共振的物理意义及其在工程中的破坏性与应用价值。波动部分涵盖了机械波的传播特性，如波速、频率、波长之间的关系，并详细讨论了干涉、衍射和多普勒效应的经典解释。 流体力学基础： 本章聚焦于理想流体和粘性流体。对伯努利方程的详细推导及其在压力与速度相互转化中的应用占据重要篇幅，例如机翼升力的基本原理。对于粘性流体的分析，将引入牛顿内摩擦定律，解释流体内部的能量耗散机制。 第三部分：热力学——从经验到严谨的逻辑 热力学是连接微观分子运动与宏观可测量量的关键桥梁。本书将严格按照热力学的基本定律进行阐述，强调其不可违背的经验基础。 热力学第一定律： 内能、热量和功的定义在热力学过程中的相互关系。书中将详细区分准静态过程、可逆过程与不可逆过程，并用P-V图清晰展示功的计算。对理想气体的状态方程及其等温、等压、等容、绝热过程的分析将作为核心案例。 热力学第二定律的深度剖析： 这是理解自然界时间箭头和方向性的关键。我们将从克劳修斯和开尔文表述出发，深入探讨熵（Entropy）的概念。熵的统计力学意义在初步阶段仅作引述，主要强调其作为系统无序程度和信息缺失的宏观量度。对卡诺循环和热机效率的分析，将揭示能量利用的根本限制。 热力学第三定律与热力学潜力： 介绍热力学第三定律——绝对零度不可达的论断。随后，本书将详细介绍亥姆霍兹自由能（Helmholtz Free Energy）和吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）的定义及其在判断化学反应和相变自发性中的应用，这是理解化学热力学的基础。 第四部分：统计物理学的初步视角 虽然本书主体基于经典描述，但为了理解热力学定律的微观起源，我们需要引入统计物理学的基本概念，以解释宏观性质的统计涨落。 分子运动论： 阐述气体分子动理论，推导出压强与分子平均动能的关系，从而在微观层面验证理想气体定律。深入分析分子速度的分布（麦克斯韦分布），并探讨温度在分子动能中的本质含义。 统计集合的引入： 简要介绍系综（Ensemble）的概念，区分微正则系综、正则系综。重点讲解概率在描述大量粒子系统中的必要性，以及如何从概率分布中导出宏观可测的热力学量。 本书特色与目标读者： 本书的编写风格旨在清晰、逻辑连贯，避免引入过于复杂的现代数学工具，专注于概念的物理图像构建。通过大量的经典案例分析（如摆锤运动、弹簧振子、蒸汽机工作原理等），读者将建立起对物理世界运行机制的稳固、直观的理解。本书适合所有物理、化学、材料科学及工程类专业本科生作为入门教材或复习参考，为未来深入学习凝聚态物理、固体物理或更高级的热力学与统计力学课程打下坚实的基础。它强调的是“为什么”和“如何做”，而非仅仅“是什么”。