物質の多彩な性質を解明する統計力学は、古典力学や電磁気学などとは異なる独特の考え方や方法をもつ。本書は、理想気体から強磁性体に至るまで、豊富な具体例と適切な演習問題によってこの考え方と方法とが無理なく身につくよう工夫を凝らした。平衡系の統計力学の全体をバランスの良い記述で初学者に提示した定番教科書。

理工系の独学書として、定評の「なるほど」シリーズ。

統計力学は、ミクロ系とマクロ系を結びつける、現代物理学の支柱を成す理論のひとつである。本書は、名著『熱力学の基礎』の著者が、研究者にも役立つような最新の研究の進展を踏まえた透徹した論理を、初学者にも理解できるように丁寧に解説したテキストの第I巻である。

式の導出にいっさい手を抜かないと

評判の著者が贈る理工数学シリーズ

統計力学がはじめて理解できたと好評

ミクロカノニカル集団、分配関数

カノニカル集団、グランドカノニカル集団とは

量子統計のフェルミ分布とボーズ分布も

手にとるように分かる

統計力学によって、それまで曖昧模糊として捉えどころの無かった熱力学に血が通いだす

ミクロとマクロの融合がなされ、熱力学の本質さえもが明らかになっていく

その過程を楽しんでほしい

本書は『講談社基礎物理学シリーズ』の第8巻であり、統計力学という物理学分野を詳説するものです。

統計力学は、熱力学の親戚筋にあたります。熱の正体は物質を構成する分子の運動の激しさなのですが、分子はとてつもなく小さくて数が多いので、1 個 1 個の分子の動きを追うことは不可能（であり無意味）です。そこで、分子の集団の振る舞いを統計的に観察するのが統計力学です。

しかし、統計力学は熱力学にもまして数式が抽象的でわかりにくく、初学者には特に不評な科目です。本書は確率論や数理統計の前提知識は一切必要なく、統計力学に初めて触れる初学者が理解できるようにした教科書です。難解な数式に惑わされず、物理的な意味をしっかり理解できるように、具体的な例題を大いに活用しました。

第1章　統計力学のはじまり

1.1　はじめに　1.2　温度　1.3　理想気体の状態方程式と絶対温度　1.4　気体分子運動論

1.5　気体分子運動と比熱　1.6　固体の比熱　1.7　実在気体の状態方程式

第2章　マクスウェルーボルツマン分布

2.1　いろいろな粒子の速さ　2.2　マクスウェルの速度分布則　2.3　気体分子の速度分布　2.4　ボルツマン分布

第3章　等重率の原理とミクロカノニカル分布

3.1　微視的な状態　3.2　理想気体　3.3　エントロピー　3.4　マクスウェルの速度分布とエントロピー

第4章　カノニカル分布

4.1　カノニカル分布の導入　4.2　エネルギー等分配則　4.3　自由エネルギーとエントロピー　4.4　ほとんど独立な部分系の集合　4.5　理想気体のカノニカル集団としての扱い

第5章　カノニカル分布の応用

5.1　ラグランジアンとハミルトニアン　5.2　2原子分子気体　5.3　量子論的効果　5.4　プランク放射

第6章　固体の比熱，グランドカノニカル分布

6.1　1次元格子振動　6.2　3次元振動　6.3　グランドカノニカル分布の導入　6.4　大分配関数と熱力学関数　6.5　理想気体

第7章　フェルミ分布とボース分布

7.1　同種粒子と波動関数の対称性　7.2　フェルミ統計とボース統計　7.3　理想気体の古典論と量子論

第8章　フェルミ縮退とボース凝縮

8.1　自由電子気体　8.2　有限温度での自由電子気体　8.3 ボース凝縮

第9章　相転移と臨界現象I ── イジング模型9.1　相転移とは　9.2　1次元イジング模型　9.3　転送行列の方法　9.4　磁化率と相関関数

第10章　相転移と臨界現象II ── 平均場近似と臨界指数

10.1　イジング模型における相転移　10.2　平均場近似と相転移　10.3　いろいろな系の相転移とイジング模型　10.4　ランダウの現象論

第11章　相転移と臨界現象III ── くりこみ群とスケーリング則（以下各章詳細略）

第12章　簡単な輸送現象 ── ブラウン運動と電気伝導

付録A　熱力学第2法則と熱力学関数，相平衡

付録B　ラグランジュの未定乗数法

章末問題解答