В книге итальянского физика Дж. Карери в рамках единого подхода, основанного на представлении порядка и беспорядка, дано описание материальных систем, замкнутых и открытых (в термодинамическом смысле), относящихся не только к неживой, но и к живой природе. Рассматривая на качественном уровне системы все возрастающей сложности — молекулярный газ, сверхтекучие жидкости, лазеры, неравновесные и диссипативные, а также биологические и астрофизические системы, — автор дает представление о развитии и уточнении понятия порядка и беспорядка и знакомит читателя с самыми современными идеями в этой области.
Для студентов и аспирантов, изучающих естественные науки, а также для других читателей, интересующихся современными представлениями об окружающем нас мире.
**
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора перевода 5
Предисловие 8
Глава 1. Порядок и беспорядок в модельных системах 16
1.1. Идеальный молекулярный газ 17
1.2. Идеальный спиновый газ 18
1.3. Термодинамические величины спинового газа 23
1.4. Порядок в идеальном спиновом газе 28
1.5. Отрицательные температуры 31
1.6. Спонтанный порядок в неидеальном спиновом газе 35
1.7 Спиновые волны как газ квазичастиц 40
1.8. Модели агрегатных состояний молекулярных систем 43
1.9. Модель Эйнштейна 51
1.10. Газ фононов 54
1.11. Ферми-газ 58
1.12. Обобщение: беспорядок и энергетические уровни 59
1.13. Выводы и заключение 63
1.14. Замечания по поводу литературы 67
Глава 2. Сверхтекучие жидкости 69
2.1. Введение: квантовый порядок и беспорядок 69
2.2. Жидкий гелий: экспериментальный аспект 74
2.3. Жидкий гелий: двухжидкостная модель 79
2.4. Жидкий гелий. Квантованные вихри 85
2.5. Бозе- и ферми-жидкости 89
2 6. Сверхпроводящие электроны: макроскопические аспекты 94
2.7. Сверхпроводящие электроны: микроскопические свойства 100
2.8. Выводы и заключение 103
2.9. Замечания по поводу литературы 106
Глава 3. Спонтанное упорядочение вещества 107
3.1. Введение: изменение порядка при фазовых переходах 107
3.2. Описание критических явлений с помощью параметра порядка 112
3.3. Упорядочение под действием среднего поля 117
3.4. Пространственные флуктуации параметра порядка 123
3.5. Динамика переходов порядок—беспорядок 126
3.6. Нарушение симметрии при упорядочении 130
3.7. Размерность параметра порядка 132
3.8. Выводы и заключение 138
3.9. Замечания по поводу литературы 140
Глава 4. Вынужденный порядок в открытых физических системах 141
4.1. Введение: физика открытой системы 141
4.2. Лазер как коллективная открытая система 143
4.3. Обобщение и аналогии с критическими явлениями 149
4.4. Диссипативные структуры 154
4.5. От порядка к хаосу 158
4.6. Выводы и заключение 160
4.7. Замечания по поводу литературы 163
Глава 5. Функциональный порядок в биологических системах 165
5.1. Введение: функциональный порядок как корреляция существенных биохимических событий 165
5.2. Локальный функциональный порядок в субъединицах: биологические мембраны как корреляторы событий 171
5.3. Программируемые события в термостате: действие ферментов 177
5.4. Полифункциональные макромолекулы в равновесном состоянии 185
5.5. Неравновесные диссипативные биохимические циклы . 190
5.6. Выводы и заключение 194
5.7. Замечания по поводу литературы 197
Приложения 199
А. Локальные упорядоченные состояния в эволюционирующей вселенной 199
А.1. Циклические процессы в эволюции звезд: цефеиды 204
А.2. Самые упорядоченные объекты во вселенной: белые карлики и нейтронные звезды 207
Б. Идея порядка в науке 212
Б.1. Порядок в математике 213
Б.2. Порядок в физике 215
Б.3. Биологический порядок 218
Б.4. Поиск порядка в мире 220
Литература 222
Список вкладок 225
Оглавление 227
