Simon的《The Oxford Solid State Basics》


Ascroft & Mermin的《Solid state of physics》適合從「電磁學+統計力學+量子力學」進入固態物理;Snoke的《The Oxford Solid State Basics》 比較適合從「量子化學/分子軌域/鍵結圖像」進入固態物理。

何以故?

因為前者是在用傳統物理系的語言,把電子氣、費米面、輸運、屏蔽、電磁響應與晶格結構串成一個完整的固態物理故事。

後者是從從原子、鍵結、軌域與能帶形成出發的固態物理,並且相對於前者傳統完整的說好固態物理故事,則是以現代觀點重新整理整個敘事。

又,對於初學者而言,最好入門的大學程度的固態物理學,不是Kittel 的固態物理,Kittel 的固態物理廣而雜,,以金庸小說白比喻不過是如缺少上卷而只有下卷的《九陰真經》(只有外用法門、具體武功、技術操作,卻缺少上卷的總綱、內功根基與正確理解)。

正宗適合入門的固態物理學的教材還是Simon的《The Oxford Solid State Basics》,所謂天之道損有餘而補不足,Simon就是讓你入門固態物理,曉得核心後就會自知不足而更深入學習,Kittel則是有餘而讓人以為自己懂很多,什麼主題好似都學到,其實根本是一知半解XD

Simon的《The Oxford Solid State Basics》,序言
當我還是大學生時,我以為固態物理學,也就是凝聚態物理學的一個子類,大概是學士生被迫學習的最糟科目——無聊、沉悶,而且就像人們常說的「污態物理學」(squalid state physics)。

畢竟,光是研究晶體的性質,一個人到底能學到多少關於宇宙的東西呢?我當時設法完全避開了這門課。現在我認為,那時候我並不是在反映這個學科本身的性質,而是在反映固態物理學被教得多麼糟糕。

(註 1:這種對固態物理學的嘲諷可以追溯到諾貝爾獎得主 Murray Gell-Mann,也就是夸克的發現者。他曾著名地認為,在任何低能量的東西裡都不會有有趣的新發現。很有趣的是,他現在研究複雜性——而這個領域大多是從凝聚態物理發展出來的。)

考慮到我本科時期對這門課的看法,諷刺的是,我後來竟成為了一名凝聚態物理學家。但一旦我真正接觸到這個主題,我就發現凝聚態是所有物理中我最喜歡的領域——充滿變化、令人興奮,也充滿深刻的思想。可惜的是,一般第一次接觸這個題目的課程,往往只是勉強觸及凝聚態這個廣大領域的表面。

去年,當我得知這門新課程準備開給牛津大學三年級學士生時,我立刻抓住機會來教授它。我覺得:一定可以把凝聚態物理課教得和任何本科生會修的課一樣有趣、令人興奮。一定可以把真正凝聚態物理的興奮感傳達給本科生。我希望我能成功完成這個任務。你可以自行判斷。

我被要求涵蓋的主題,並不是傳統固態物理課程的典型內容。有些主題在標準固態物理參考書中並沒有涵蓋,雖然你或許能在網路上或其他書裡找到。

我寫這本書,而不是叫學生去讀標準參考書,是因為凝聚態/固態物理是一個非常龐大的學科——足以講上好幾年的課——因此需要一份指南,來判斷哪些子題是最重要的,至少在牛津考試委員會眼中是如此。本書所收錄的材料,在某些主題上有相當深度,而在其他主題上則只是概略帶過,這正是為了反映牛津認為重要的特定主題,以及英國物理研究所所要求的主題。

我必須強調,關於固態與凝聚態物理,已經有非常非常多極好的書存在。網路上也有許多很好的資源,包括那份相當有名的「Britney Spears 半導體物理指南」——它表面上是一本關於 Britney Spears 的搞笑網站,但其實是相當好的半導體參考資料。

在本書中,我會盡量在適當之處指出其他好的參考書或資料。

那麼,現在我們就開始這趟穿越凝聚態的旅程吧。讓我們出發,你和我……

牛津,英國

2011 年 1 月