01 / 导读
导读
引用
Girvin, S. M., & Yang, K. (2019). Modern Condensed Matter Physics. Cambridge University Press.
章节概要
全书共20章和10个附录，约700页，另有前言和参考文献。出版社将其定位为一本综合性的研究生教材，汇集了近几十年最重要的进展，使学生能为研究或阅读更高深的文献做好准备。书中涵盖晶体固体及其类似物（光学晶格和光子晶体）的基础，以及无序系统、介观系统、多体系统、量子磁性、玻色–爱因斯坦凝聚、量子纠缠和超导量子比特等前沿话题，并为拓扑概念提供所需的数学背景。书中配有习题、评注框和附录。
第1章：Overview of Condensed Matter Physics
在技术性章节开始之前，约8页的简短领域概览。
第2–4章：Spatial Structure；Lattices and Symmetries；Neutron Scattering
结构基础：空间结构的描述、晶格的对称性，以及作为结构探针的中子散射。
第5–6章：Dynamics of Lattice Vibrations；Quantum Theory of Harmonic Crystals
晶格动力学，先作为晶体的振动，再作量子处理。
第7–9章：Electronic Structure of Crystals；Semiclassical Transport Theory；Semiconductors
前半部分最长的一章是晶体的电子结构（约65页），随后是半经典输运和半导体两章。这几章合起来构成固体物理中关于电子的传统核心。
第10–12章：Non-local Transport in Mesoscopic Systems；Anderson Localization；Integer Quantum Hall Effect
第一个现代专题块：介观尺度的输运、无序导致的局域化（约50页的长章）以及整数量子霍尔效应。
第13–14章：Topology and Berry Phase；Topological Insulators and Semimetals
拓扑与贝里相位的数学概念，然后是它们在拓扑绝缘体和半金属中的应用。附录中有拓扑学的简要入门。
第15–16章：Interacting Electrons；Fractional Quantum Hall Effect
固体中的电子–电子相互作用和分数量子霍尔效应，两章都较长（分别约55页和50页）。
第17–18章：Magnetism；Bose-Einstein Condensation and Superfluidity
磁性占约50页，随后是较短的玻色–爱因斯坦凝聚与超流一章。
第19–20章：Superconductivity: Basic Phenomena and Phenomenological Theories；Microscopic Theory of Superconductivity
正文以超导结束，先讲基本现象和唯象理论，再讲微观理论。其后的附录依次涉及线性响应理论、泊松求和公式、隧穿与扫描隧道显微镜、拓扑学入门、散射矩阵、量子纠缠、电路中的噪声、泛函微分、低能有效哈密顿量和二次量子化。
核心概念
- 空间结构与晶格对称性：空间结构、晶格对称性和中子散射（第2–4章）。
- 声子：晶格振动的经典与量子理论（第5–6章）。
- 半经典输运：晶体中电子的动力学（第8章）。
- 介观输运与安德森局域化：非局域输运和无序效应（第10–11章）。
- 量子霍尔效应：整数与分数（第12、16章）。
- 贝里相位与拓扑绝缘体：拓扑在能带结构中的应用（第13–14章）。
- 相互作用电子：多体效应（第15章）。
- 磁性与超导：第17、19、20章。
评析
优点
- 选题现代。 出版社强调近年的进展：拓扑相、量子霍尔物理、介观输运、量子纠缠和超导量子比特与标准内容并列，使本书既涵盖基础，又涉及当前的研究主题。
- 为拓扑提供数学支持。 出版社指出，书中为该领域如今常见的拓扑概念提供了合适的数学背景；目录中有拓扑与贝里相位一章，附录中有拓扑学入门。
- 照顾不同读者的辅助内容。 习题、评注框和附录据称为初学者和专家都提供指导和反馈，二次量子化入门等附录为正文提供支撑。
- 范围超出晶体。 书中把光学晶格和光子晶体作为固体的类似物纳入讨论。
局限
- 篇幅。 约700页、20章，所含材料超过一门研究生课程，教师和读者都需要选择章节。
- 章节长度不均。 各章长度从约8页（概览）到约65页（晶体的电子结构）不等，局域化、相互作用电子、分数量子霍尔效应和磁性各章都有约50页，因此节奏并不均匀。
- 多体方面的先修要求。 站内将二次量子化的初步知识列为先修要求，而书中有相应的附录；完全没有接触过的读者可以先读那个附录。
在课程中的定位
Girvin与Yang是凝聚态物理书单中的研究生层次教材，是学过本科固体物理之后自然的下一步。Kittel的Introduction to Solid State Physics是长期使用的本科通用教材，Hofmann的Solid State Physics: An Introduction、Hook与Hall的Solid State Physics和Simon的The Oxford Solid State Basics是篇幅较短的入门课程。Ibach与Lüth的Solid-State Physics则突出材料科学和实验的方面。Girvin与Yang涵盖了许多相同的内容（结构、声子、能带理论、输运、磁性、超导），但层次更高，并加入介观物理、拓扑相和量子霍尔效应。
合理的路线是先读某一本入门书，再读Girvin与Yang；只想学传统话题的学生可以止步于Kittel。
如何使用本书
本书适合已学过本科固体物理、量子力学和统计力学的研究生（CUP称其面向高年级本科生或研究生一年级）。
实用的读法：第2–9章复习并扩展标准的固体物理基础，学过好的本科课程的读者可以较快读过。有特色的核心是第10–16章（介观输运、局域化、量子霍尔效应、拓扑和相互作用电子），值得结合习题仔细阅读。第17–20章的磁性与超导可按需要选读。把附录当作二次量子化、线性响应和拓扑的简短参考章节使用，评注框则随读随看。