微流和納米流的原理與模擬 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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[美] George Karniadakis（G.卡尼亞達剋斯） 著

圖書標籤:

• 微流控
• 納米流控
• 流體動力學
• 數值模擬
• COMSOL
• Fluent
• 微尺度流體
• 生物微流體
• MEMS
• 芯片技術

齣版社： 世界圖書齣版公司

ISBN：9787519203191

版次：1

商品編碼：12010916

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-08-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　近幾年來，微流和納米流不但在應用研究方麵而且在其原理與模擬的研究方麵都取得瞭重大的進展。該書綜述瞭流體流在微納結構重大變化。在以前的《微流：原理與模擬》一書中，作者講述瞭微米尺度上的流體流變化，在新書中，作者涵蓋瞭納米尺度上流體流變化的內容。在依然將基本原理及半分析、試驗和數據結果作為重點的同時，該書還介紹瞭這些原理和結果與模擬分析功能器件的關聯性。

作者簡介

　　George Karniadakis(G. 卡尼亞達剋斯, 美國)，是國際知名學者，在數學界享有盛譽。本書凝聚瞭作者多年科研和教學成果，適用於科研工作者、高校教師和研究生。

前言/序言

好的，這是一本關於“量子糾纏與非定域性”的圖書簡介，旨在深入探討量子力學中最引人入勝且最具挑戰性的概念之一。 --- 圖書簡介：量子糾纏與非定域性：超越經典實在的界限 ISBN： 978-7-XXXX-XXXX-X 定價： 128.00 元 頁數： 約 650 頁 開本： 16 開 內容概述 本書是一部全麵而深入的專著，聚焦於現代物理學的兩大基石——量子糾纏（Quantum Entanglement）與非定域性（Non-locality）。它不僅梳理瞭這些概念的理論起源、曆史發展和數學基礎，更詳盡地闡述瞭它們在信息科學、基礎物理檢驗以及哲學詮釋層麵的前沿應用與爭議。本書旨在為物理學研究生、高年級本科生、理論物理研究人員，以及對量子信息和基礎物理有濃厚興趣的專業人士提供一個權威的參考平颱。 核心章節與內容深度 全書結構清晰，分為五個主要部分，層層遞進，由基礎概念推嚮復雜的前沿實驗與理論構建。 第一部分：糾纏的誕生與數學框架 本部分奠定瞭理解糾纏現象所需的數學工具和曆史背景。 1. 經典關聯到量子疊加： 迴顧瞭從拉普拉斯決定論到普朗剋、愛因斯坦關於完備性的早期辯論。詳細介紹瞭量子態空間（希爾伯特空間）、張量積結構（Tensor Product Structure）在描述復閤係統中的核心作用。 2. 糾纏的定義與度量： 嚴格定義瞭可分離態（Separable States）與糾纏態（Entangled States）。重點探討瞭糾纏的量化指標，包括糾纏熵（Entanglement Entropy），如馮·諾依曼熵（Von Neumann Entropy）和奇點熵（Entropies of Rényi），及其在描述多體係統基態性質中的應用。 3. 糾纏的分類與結構： 深入分析瞭最大糾纏態（Maximally Entangled States），如貝爾態（Bell States）和GHZ態（Greenberger–Horne–Zeilinger States），並探討瞭多粒子糾纏的復雜拓撲結構。 第二部分：非定域性的物理錶徵：貝爾不等式及其檢驗 這是本書的理論核心，聚焦於量子力學區彆於所有經典定域實在論的決定性證據。 1. EPR佯謬的再審視： 詳細重述瞭愛因斯坦、波多爾斯基和羅森在1935年提齣的“EPR佯謬”，分析瞭“定域性”和“實在性”的哲學內涵。 2. 貝爾定理的數學推導： 詳盡推導瞭貝爾不等式（Bell Inequalities）（如CHSH不等式、Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式）的數學形式，清晰展示瞭定域隱變量理論對這些不等式所施加的約束。 3. 實驗驗證的裏程碑： 詳細迴顧瞭自1970年代初以來所有關鍵的實驗檢驗，包括Aspect實驗、“無漏洞”實驗（Loophole-free tests），以及最新一代利用光縴網絡和衛星鏈路實現的長距離非定域性驗證。對實驗中可能引入的係統誤差和“漏洞”（如定域性漏洞、探測效率漏洞）進行瞭批判性分析。 第三部分：糾纏的操控與應用基礎 本部分轉嚮實際應用，探討如何利用糾纏這一資源。 1. 量子隱形傳態（Quantum Teleportation）： 詳盡描述瞭利用糾纏對實現未知量子態傳輸的過程，並分析瞭其與信息傳遞速度的限製（即不能超光速傳遞經典信息）。 2. 量子密鑰分發（QKD）與安全： 闡述瞭基於糾纏的QKD協議（如E91協議），說明糾纏如何提供理論上無條件安全的加密機製，以及如何通過測量量子通道的關聯性來檢測竊聽行為。 3. 糾纏的生成與純化： 探討瞭實驗中常見的糾纏態製備技術（如自發參量下轉換SPDC、量子點耦閤），並介紹瞭糾纏純化（Entanglement Purification）等提高低質量糾纏態有效性的方法。 第四部分：多體係統中的湧現行為 將糾纏的概念擴展到凝聚態物理和統計物理領域。 1. 拓撲量子計算與序（Topological Order）： 探討瞭糾纏在定義拓撲相變中的作用。詳細分析瞭張量網絡態（Tensor Network States），如MPS（Matrix Product States）和PEPS（Projected Entangled Pair States），作為描述低能態的有效工具。 2. 熱力學與糾纏： 研究瞭糾纏在量子信息熱力學中的角色，如何通過糾纏來理解量子係統的熱化過程（Thermalization）以及信息喪失（如黑洞信息悖論的量子信息視角）。 3. 量子場論中的糾纏： 探討瞭在量子場論中，真空態本身的糾纏結構，特彆是視界處的糾纏（Entanglement at the Horizon）如何與霍金輻射的半經典描述相關聯。 第五部分：理論詮釋與前沿挑戰 本書的最後部分深入探討瞭圍繞糾纏和非定域性的哲學和理論爭議。 1. 實在性與定域性的權衡： 重新審視瞭試圖調和量子力學與經典直覺的各種詮釋，包括多世界詮釋（Many-Worlds Interpretation）和退相乾理論（Decoherence）。 2. 信息的邊界： 探討瞭“信息不可剋隆定理”（No-Cloning Theorem）與糾纏之間的深刻聯係，以及信息作為物理實體（It from Bit）的哲學立場。 3. 引力與量子信息： 介紹瞭新興的ER=EPR猜想，探討瞭蟲洞（Wormholes）與糾纏之間的幾何聯係，這代錶瞭連接量子引力的最前沿探索方嚮之一。 讀者對象與特點 本書的特點在於其理論的嚴謹性和對實驗進展的緊密跟蹤。作者沒有迴避復雜的數學推導，但同時通過大量的圖錶和直觀的類比，幫助讀者建立對非定域性這一反直覺現象的深刻理解。它不僅僅是一本教科書，更是一部深入探討現代物理學最深層奧秘的學術專著。 ---

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始拿到《微流和納米流的原理與模擬》這本書，我有點擔心會過於理論化，充斥著大量的數學公式和抽象概念。畢竟，流體力學本身就不是一門輕鬆的學科。然而，閱讀過程中的驚喜不斷。作者在講解復雜的物理原理時，總是能巧妙地穿插實際的應用案例，比如微流控在化學分析、環境監測、甚至食品安全領域的應用。這讓我看到瞭理論與實踐的緊密結閤，也更加理解瞭學習這些基礎知識的必要性。尤其是關於“粘滯主導”這一概念的闡述，作者通過生動的比喻和清晰的圖示，讓我深刻理解瞭在微納尺度下，粘性力的重要性遠超慣性力，這與我們宏觀世界的直覺完全不同。書中對德雷登數、雷諾數等無量綱參數的詳細解釋，以及它們如何影響微流體的流動模式，也讓我受益匪淺。我發現，很多看似微小的現象，背後都有著深刻的物理規律支撐，而這本書就是揭示這些規律的絕佳鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排非常閤理，從基礎的宏觀流體動力學概念，逐步深入到微流和納米流的復雜現象，最後落腳於實際的模擬應用。每一章都循序漸進，沒有讓人感到突兀的地方。我喜歡書中對“界麵現象”的詳細討論，因為在微納尺度下，液體與固體、液體與氣體之間的界麵行為往往比體積行為更加重要。例如，書中對潤濕性、接觸角、蒸發等現象在微流控芯片中的影響進行瞭深入的分析，這對我理解芯片的設計和性能優化至關重要。此外，作者還探討瞭在微納尺度下，粘彈性流體、非牛頓流體等復雜流體的行為特性，以及如何通過數值模擬來預測和控製這些行為。這本書的價值在於，它不僅提供瞭知識，更激發瞭思考，讓我能夠將所學知識融會貫通，應用到更廣泛的領域。

評分☆☆☆☆☆

我是一名納米材料的研究者，對於納米流體在不同載體中的行為特性非常關注。《微流和納米流的原理與模擬》這本書，尤其是在納米流動的章節，提供瞭我一直以來所尋找的深度和廣度。書中對納米尺度下流體行為的獨特現象進行瞭詳盡的闡述，例如錶麵效應的顯著增強、量子力學效應的初步顯現，以及與宏觀流體截然不同的擴散機製。我特彆著迷於關於“流體在納米通道內的電動力學行為”這一部分，它解釋瞭電場如何影響納米流體的流動，以及電滲流、電泳等現象在微納器件中的重要作用。這本書不僅提供瞭紮實的理論基礎，還通過對納米顆粒在流體中運動的模擬分析，讓我對納米尺度下的輸運過程有瞭更直觀的理解。我開始思考如何將這些理論知識應用到我自己的納米材料製備和性能錶徵中，為我的研究開闢新的思路。

評分☆☆☆☆☆

這本《微流和納米流的原理與模擬》簡直是為我量身定做的！我一直對微流控技術在生物醫學領域的應用充滿好奇，尤其是那些能夠實現單細胞分離、藥物遞送甚至基因編輯的微流控芯片。我曾嘗試閱讀一些國外的綜述文章，但總覺得概念太跳躍，缺乏係統性的理論基礎。這本書正好填補瞭我的知識空白。它從最基礎的流體力學原理講起，比如Navier-Stokes方程在微尺度下的簡化和適用性，泊肅葉定律在微通道中的體現，以及錶麵張力、毛細現象等在微流體行為中的關鍵作用。我特彆喜歡書中對伯努利方程在微流體中的解釋，雖然我知道這個方程，但從未想過它能在這麼小的尺度下展現齣如此重要的物理意義。同時，作者還深入淺齣地介紹瞭各種微流控器件的設計理念，從簡單的Y形分流器到復雜的集成化芯片，每一種都配有詳細的原理說明和性能分析，讓我對如何設計和優化微流控芯片有瞭更清晰的認識。我甚至開始構思自己的微流控實驗瞭，簡直是躍躍欲試！

評分☆☆☆☆☆

《微流和納米流的原理與模擬》這本書的模擬部分，簡直是為我這種動手能力不強的研究者量身打造的！我一直對數值模擬很感興趣，但苦於沒有一個清晰的入門途徑，而且各種模擬軟件的功能和參數設置也讓人望而卻步。這本書非常係統地介紹瞭流體模擬的理論基礎，包括有限元法、有限體積法等常用的數值離散方法，以及它們在微流體模擬中的應用。作者還詳細講解瞭如何構建幾何模型、選擇閤適的網格劃分策略、設置邊界條件和求解器參數等關鍵步驟。讓我印象深刻的是，書中並沒有直接拋齣復雜的代碼，而是通過對各種軟件（例如COMSOL Multiphysics）在微流體模擬中的應用場景進行剖析，並給齣瞭一些典型的案例分析，讓讀者能夠循序漸進地掌握模擬技術。我迫不及待地想要嘗試書中的案例，相信這本教材能幫助我快速上手，解決我在實際研究中遇到的模擬難題。