给物理化学界师生推荐几本书
化学中,多数专业强调知识在广度上的累积,少数专业却强调知识在深度上的提高,即知识的“质”的提升。物理化学专业属于后面这少数专业之一。人们在物化学术的进步中还经常会面临难以跨越的几道坎。为此,有的书是必读的,甚至要系统地精读(这点与其他化学专业很不一样)。不读几本关键的书是不行的。否则会导致学术目光落后,抱残守缺。以下给物理化学界师生推荐几本书
(1)物理化学习题集:
[1] Noyes, A. A.; Sherrill, M. S., A Course of Study in Chemical Principles, New York: Macmillan, 1st ed. in 1922, 2nd ed. in 1938.
[2] Adamson, A.W., Understanding Physical Chemistry, Benjamin, 1964; Addison Wesley, 1969。中译本:郭青松等译,《物理化学精析》,内蒙古人民出版社,1987年。
【Noyes是Ostwald的嫡传弟子,美国物理化学学派的创始人。他这本书得到好几代学者赞赏,包括徐光宪、L. Pauling。但毕竟年代久远,故我推荐Adamson的书。70年代中期,我把此书全部习题做一遍,前后贯通想一遍,再把笔记翻一遍。三遍之后,从此就不再有被关在物化门外的感觉了。】
(2)热力学:
[3] Callen, H. B., Thermodynamics and An Introduction to Thermostatistics, 2nd. Ed., John Wiley & Sons, New York, 1985.
【60年代至今,此书还是美国物理系研究生热力学的头牌参考书。Callen本人就是“耗散-涨落定理”的发现者。化学系师生看后,又被提升一步的感觉。当然是“一步”,不是“两步”。】
(3)电子的密度泛函理论:
[4] Parr R G, Yang W. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules. New York: Oxford University Press, 1989.
【看完此书,请比较一下您心目中的理论与Parr心目中的理论有什么不同?为什么?进而想想我们追求的科学应该是怎么样的?】
(4)统计力学:
[5] 唐有祺,《统计力学:及其在物理化学中的应用》,科学出版社,北京,1964年。
[6] Hill, T. L., Introduction to Statistical Thermodynamics, Addison-Wesley Pub Co., 1960.
[7] McQuarrie A D. Statistical Mechanics. New York: Harper & Row, 1976.
[8] Chandler D. Introduction to Modern Statistical Mechanics. New York: Oxford University Press, 1987.
[9] Zwanzig, R., Nonequilibrium Statistical Mechanics, Oxford University Press, 2001.
[10] Wilde R E, Singh S. Statistical Mechanics: Fundamentals and Modern Applications. New York: John Wiley & Sons, 1998.
[11] Widom B. Statistical Mechanics: A Concise Introduction for Chemists. New York: Cambridge University Press, 2002.
[12] Tuckerman M E. Statistical Mechanics: Theory and Molecular Simulation. New York: Oxford University Press, 2010.
[13] Hynes, J. T., Deutch, J. M., Nonequilibrium Problems: Projection Operator Techniques, in Physical Chemistry, an Advanced Treatise, Vol. 11B, ( ed. by D. Henderson ), Academic Press, New York, 1975, Ch.11.
[14] 陈敏伯,《统计力学:理论化学用书》,北京:科学出版社,2012年。
【化学领域的统计力学方面,中文书至今还首推唐有祺先生的书。当年此书可与同时代T. L. Hills[6]和G. S. Rushbrooke (1949年)的书媲美。80-90年代国外广泛采用McQuarrie的书[7],其中开始介绍非平衡统计力学。后来,化学系研究生的统计力学书要推D. Chandler[8]和R. E. Wilde[10]。名家Widow的书虽通俗,但读后仍多有启发[11]。名家Zwanzig的书很难读,原因是他偏不承认Liouville算符的厄米性,故意另辟蹊径[9]。因他是化学界统计力学中的开拓者,他的书还不能不读,只是苦了读者。倒是数学家出身的Tuckerman的统计力学突出与分子模拟的联系,颇具特色[12]。学过唐有祺先生的书之后,可以读陈敏伯的《统计力学:理论化学用书》[14]。从此书可看到在唐书50年之后,统计力学又上了一个台阶:通篇出发点是信息论和变分原理两条,突出了理论的公理化结构,尽可能突出统计力学经典形式与量子形式的统一(见附图)。
其实,因为只要化学家关注宏观现象的微观解释,那么就必定要用到统计力学。所以化学问题中,大约2/3需要统计力学,仅仅用量子化学就可以解释的毕竟是少数,约1/3。过去,中国化学界对统计力学的注意不够,那是因为历史条件,也是因为长途跋涉需要一步一步走。路越走多了,学者的眼光也就越宽广了。】
(5)分子光谱理论:
[15] Wilson E B Jr., Decius J C, Cross P C. Molecular Vibrations, the Theory of Infrared and Raman Vibrational Spectra. New York: McGraw Hill, 1955;中译本:《分子振动:红外和拉曼振动光谱理论》,科学出版社,1985年。
[16] Mukamel S., Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy, Oxford University Press, New York, 1995.
[17] 梁映秋,赵文运,《分子振动和振动光谱》,北京大学出版社,1990年。
【看了Mukamel的书,就会领教科学理论的统一性,不统一就难以号称“理论”。】
(6)溶液理论:
[18] Hansen, J. -P., McDonald, I. R., Theory of Simple Liquids, 3rd. ed., Elsevier (USA), 2006.
[19] Evans, D. J., Morriss, G. P., Statistical Mechanics of Nonequilibrium Liquids, 2nd ed. London: Academic Press, 2008.
(7)NMR理论:
[20] 黄永仁,《核磁共振理论原理》,华东师范大学出版社,上海,1992年。
【核磁共振理论的书,当然首推R. Ernst的书“Principles of Nuclear Magnetic Resonance in One and Two Dimensions”(也有中译本),但是那书太厚。我推荐看华东师范大学黄永仁教授的书《核磁共振理论原理》[20]。华东师范大学从老一辈郑一善先生开始分子光谱是全国的强项。80年代黄永仁教授直接受业于Ernest学派,看此书如同看Ernst的书。对于化学家,应该注意:若不学懂中级水平的量子力学,则无论看什么NMR书,都只能停留在操作仪器的水平。】
(8)化学动力学:
[21] Eyring, H,Lin, S. H., Lin, S. M., Basic Chemical Kinetics,John Wiley & Sons,1980,中译本:《基础化学动力学》,王作新,潘强余译,北京:科学出版社,1984年。
[22] 赵学庄等,《化学反应动力学原理》(上、下册)北京,高等教育出版社,1984。
[23] 金家骏,《分子化学反应动态学》,上海交通大学出版社,1989年。
[24] 赵新生,《化学反应理论导论》,北京:北京大学出版社,2003年。
[25] Henriksen N.E., Hansen F.Y., Theories of Molecular Reaction Dynamics, New York: Oxford University Press, 2008.
文献[14]的全书脉络
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