微流和纳米流的原理与模拟 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] George Karniadakis（G.卡尼亚达克斯） 著

图书标签:

• 微流控
• 纳米流控
• 流体动力学
• 数值模拟
• COMSOL
• Fluent
• 微尺度流体
• 生物微流体
• MEMS
• 芯片技术

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787519203191

版次：1

商品编码：12010916

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　近几年来，微流和纳米流不但在应用研究方面而且在其原理与模拟的研究方面都取得了重大的进展。该书综述了流体流在微纳结构重大变化。在以前的《微流：原理与模拟》一书中，作者讲述了微米尺度上的流体流变化，在新书中，作者涵盖了纳米尺度上流体流变化的内容。在依然将基本原理及半分析、试验和数据结果作为重点的同时，该书还介绍了这些原理和结果与模拟分析功能器件的关联性。

作者简介

　　George Karniadakis(G. 卡尼亚达克斯, 美国)，是国际知名学者，在数学界享有盛誉。本书凝聚了作者多年科研和教学成果，适用于科研工作者、高校教师和研究生。

前言/序言

好的，这是一本关于“量子纠缠与非定域性”的图书简介，旨在深入探讨量子力学中最引人入胜且最具挑战性的概念之一。 --- 图书简介：量子纠缠与非定域性：超越经典实在的界限 ISBN： 978-7-XXXX-XXXX-X 定价： 128.00 元 页数： 约 650 页 开本： 16 开 内容概述 本书是一部全面而深入的专著，聚焦于现代物理学的两大基石——量子纠缠（Quantum Entanglement）与非定域性（Non-locality）。它不仅梳理了这些概念的理论起源、历史发展和数学基础，更详尽地阐述了它们在信息科学、基础物理检验以及哲学诠释层面的前沿应用与争议。本书旨在为物理学研究生、高年级本科生、理论物理研究人员，以及对量子信息和基础物理有浓厚兴趣的专业人士提供一个权威的参考平台。 核心章节与内容深度 全书结构清晰，分为五个主要部分，层层递进，由基础概念推向复杂的前沿实验与理论构建。 第一部分：纠缠的诞生与数学框架 本部分奠定了理解纠缠现象所需的数学工具和历史背景。 1. 经典关联到量子叠加： 回顾了从拉普拉斯决定论到普朗克、爱因斯坦关于完备性的早期辩论。详细介绍了量子态空间（希尔伯特空间）、张量积结构（Tensor Product Structure）在描述复合系统中的核心作用。 2. 纠缠的定义与度量： 严格定义了可分离态（Separable States）与纠缠态（Entangled States）。重点探讨了纠缠的量化指标，包括纠缠熵（Entanglement Entropy），如冯·诺依曼熵（Von Neumann Entropy）和奇点熵（Entropies of Rényi），及其在描述多体系统基态性质中的应用。 3. 纠缠的分类与结构： 深入分析了最大纠缠态（Maximally Entangled States），如贝尔态（Bell States）和GHZ态（Greenberger–Horne–Zeilinger States），并探讨了多粒子纠缠的复杂拓扑结构。 第二部分：非定域性的物理表征：贝尔不等式及其检验 这是本书的理论核心，聚焦于量子力学区别于所有经典定域实在论的决定性证据。 1. EPR佯谬的再审视： 详细重述了爱因斯坦、波多尔斯基和罗森在1935年提出的“EPR佯谬”，分析了“定域性”和“实在性”的哲学内涵。 2. 贝尔定理的数学推导： 详尽推导了贝尔不等式（Bell Inequalities）（如CHSH不等式、Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式）的数学形式，清晰展示了定域隐变量理论对这些不等式所施加的约束。 3. 实验验证的里程碑： 详细回顾了自1970年代初以来所有关键的实验检验，包括Aspect实验、“无漏洞”实验（Loophole-free tests），以及最新一代利用光纤网络和卫星链路实现的长距离非定域性验证。对实验中可能引入的系统误差和“漏洞”（如定域性漏洞、探测效率漏洞）进行了批判性分析。 第三部分：纠缠的操控与应用基础 本部分转向实际应用，探讨如何利用纠缠这一资源。 1. 量子隐形传态（Quantum Teleportation）： 详尽描述了利用纠缠对实现未知量子态传输的过程，并分析了其与信息传递速度的限制（即不能超光速传递经典信息）。 2. 量子密钥分发（QKD）与安全： 阐述了基于纠缠的QKD协议（如E91协议），说明纠缠如何提供理论上无条件安全的加密机制，以及如何通过测量量子通道的关联性来检测窃听行为。 3. 纠缠的生成与纯化： 探讨了实验中常见的纠缠态制备技术（如自发参量下转换SPDC、量子点耦合），并介绍了纠缠纯化（Entanglement Purification）等提高低质量纠缠态有效性的方法。 第四部分：多体系统中的涌现行为 将纠缠的概念扩展到凝聚态物理和统计物理领域。 1. 拓扑量子计算与序（Topological Order）： 探讨了纠缠在定义拓扑相变中的作用。详细分析了张量网络态（Tensor Network States），如MPS（Matrix Product States）和PEPS（Projected Entangled Pair States），作为描述低能态的有效工具。 2. 热力学与纠缠： 研究了纠缠在量子信息热力学中的角色，如何通过纠缠来理解量子系统的热化过程（Thermalization）以及信息丧失（如黑洞信息悖论的量子信息视角）。 3. 量子场论中的纠缠： 探讨了在量子场论中，真空态本身的纠缠结构，特别是视界处的纠缠（Entanglement at the Horizon）如何与霍金辐射的半经典描述相关联。 第五部分：理论诠释与前沿挑战 本书的最后部分深入探讨了围绕纠缠和非定域性的哲学和理论争议。 1. 实在性与定域性的权衡： 重新审视了试图调和量子力学与经典直觉的各种诠释，包括多世界诠释（Many-Worlds Interpretation）和退相干理论（Decoherence）。 2. 信息的边界： 探讨了“信息不可克隆定理”（No-Cloning Theorem）与纠缠之间的深刻联系，以及信息作为物理实体（It from Bit）的哲学立场。 3. 引力与量子信息： 介绍了新兴的ER=EPR猜想，探讨了虫洞（Wormholes）与纠缠之间的几何联系，这代表了连接量子引力的最前沿探索方向之一。 读者对象与特点 本书的特点在于其理论的严谨性和对实验进展的紧密跟踪。作者没有回避复杂的数学推导，但同时通过大量的图表和直观的类比，帮助读者建立对非定域性这一反直觉现象的深刻理解。它不仅仅是一本教科书，更是一部深入探讨现代物理学最深层奥秘的学术专著。 ---

评分☆☆☆☆☆

《微流和纳米流的原理与模拟》这本书的模拟部分，简直是为我这种动手能力不强的研究者量身打造的！我一直对数值模拟很感兴趣，但苦于没有一个清晰的入门途径，而且各种模拟软件的功能和参数设置也让人望而却步。这本书非常系统地介绍了流体模拟的理论基础，包括有限元法、有限体积法等常用的数值离散方法，以及它们在微流体模拟中的应用。作者还详细讲解了如何构建几何模型、选择合适的网格划分策略、设置边界条件和求解器参数等关键步骤。让我印象深刻的是，书中并没有直接抛出复杂的代码，而是通过对各种软件（例如COMSOL Multiphysics）在微流体模拟中的应用场景进行剖析，并给出了一些典型的案例分析，让读者能够循序渐进地掌握模拟技术。我迫不及待地想要尝试书中的案例，相信这本教材能帮助我快速上手，解决我在实际研究中遇到的模拟难题。

评分☆☆☆☆☆

这本《微流和纳米流的原理与模拟》简直是为我量身定做的！我一直对微流控技术在生物医学领域的应用充满好奇，尤其是那些能够实现单细胞分离、药物递送甚至基因编辑的微流控芯片。我曾尝试阅读一些国外的综述文章，但总觉得概念太跳跃，缺乏系统性的理论基础。这本书正好填补了我的知识空白。它从最基础的流体力学原理讲起，比如Navier-Stokes方程在微尺度下的简化和适用性，泊肃叶定律在微通道中的体现，以及表面张力、毛细现象等在微流体行为中的关键作用。我特别喜欢书中对伯努利方程在微流体中的解释，虽然我知道这个方程，但从未想过它能在这么小的尺度下展现出如此重要的物理意义。同时，作者还深入浅出地介绍了各种微流控器件的设计理念，从简单的Y形分流器到复杂的集成化芯片，每一种都配有详细的原理说明和性能分析，让我对如何设计和优化微流控芯片有了更清晰的认识。我甚至开始构思自己的微流控实验了，简直是跃跃欲试！

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到《微流和纳米流的原理与模拟》这本书，我有点担心会过于理论化，充斥着大量的数学公式和抽象概念。毕竟，流体力学本身就不是一门轻松的学科。然而，阅读过程中的惊喜不断。作者在讲解复杂的物理原理时，总是能巧妙地穿插实际的应用案例，比如微流控在化学分析、环境监测、甚至食品安全领域的应用。这让我看到了理论与实践的紧密结合，也更加理解了学习这些基础知识的必要性。尤其是关于“粘滞主导”这一概念的阐述，作者通过生动的比喻和清晰的图示，让我深刻理解了在微纳尺度下，粘性力的重要性远超惯性力，这与我们宏观世界的直觉完全不同。书中对德雷登数、雷诺数等无量纲参数的详细解释，以及它们如何影响微流体的流动模式，也让我受益匪浅。我发现，很多看似微小的现象，背后都有着深刻的物理规律支撑，而这本书就是揭示这些规律的绝佳钥匙。

评分☆☆☆☆☆

我是一名纳米材料的研究者，对于纳米流体在不同载体中的行为特性非常关注。《微流和纳米流的原理与模拟》这本书，尤其是在纳米流动的章节，提供了我一直以来所寻找的深度和广度。书中对纳米尺度下流体行为的独特现象进行了详尽的阐述，例如表面效应的显著增强、量子力学效应的初步显现，以及与宏观流体截然不同的扩散机制。我特别着迷于关于“流体在纳米通道内的电动力学行为”这一部分，它解释了电场如何影响纳米流体的流动，以及电渗流、电泳等现象在微纳器件中的重要作用。这本书不仅提供了扎实的理论基础，还通过对纳米颗粒在流体中运动的模拟分析，让我对纳米尺度下的输运过程有了更直观的理解。我开始思考如何将这些理论知识应用到我自己的纳米材料制备和性能表征中，为我的研究开辟新的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常合理，从基础的宏观流体动力学概念，逐步深入到微流和纳米流的复杂现象，最后落脚于实际的模拟应用。每一章都循序渐进，没有让人感到突兀的地方。我喜欢书中对“界面现象”的详细讨论，因为在微纳尺度下，液体与固体、液体与气体之间的界面行为往往比体积行为更加重要。例如，书中对润湿性、接触角、蒸发等现象在微流控芯片中的影响进行了深入的分析，这对我理解芯片的设计和性能优化至关重要。此外，作者还探讨了在微纳尺度下，粘弹性流体、非牛顿流体等复杂流体的行为特性，以及如何通过数值模拟来预测和控制这些行为。这本书的价值在于，它不仅提供了知识，更激发了思考，让我能够将所学知识融会贯通，应用到更广泛的领域。