Springer Series in Solid-State Sciences, Volume 1《Principles of Magnetic Resonance》, Third Enlarged and Updated Edition序


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磁共振物理學成為進入固態科學的一個入口~,


Springer Series in Solid-State Sciences, Volume 1《Principles of Magnetic Resonance》, Third Enlarged and Updated Edition序

本書第一版寫於 1961 年,當時我在哈佛大學擔任 Morris Loeb 物理學講師。在第一版序言中,我寫道:

「今日初學者所面臨的問題非常龐大。若他試著閱讀一篇當代論文,常常會發現第一段就提到一篇更早的論文,而整篇文章都建立在那篇論文之上;作者也自然假定讀者熟悉那篇論文。而那篇被引用的論文,又建立在另一篇論文之上。於是這位無助的學生發現自己似乎陷入一場永無止境的回溯之中。

我一直覺得,研究生或其他剛開始從事磁共振研究的人,需要一本真正深入計算細節、但又是寫給初學者而非專家的書。」

本書最初的目標,是只處理那些對理解文獻而言真正必要的主題。因此,目標是有所選擇,而不是包羅萬象。隨著時間推移,一些重要的新概念變得無所不在,使我覺得有必要把它們加入書中。這導致了第二版的誕生;Springer-Verlag 的物理編輯 Lotsch 博士鼓勵我撰寫第二版,而那本書也幫助開創了 Springer 的「固態科學叢書」。

現在,十年之後,那本書以及 1980 年的修訂印刷版都已不再供應。與此同時,磁共振領域的研究者仍持續發展出令人驚奇的新見解。有些新主題是如此重要,以至於任何一本想作為導論教材的書都必須納入它們。原本的課程是一學期;而那本書所涵蓋的主題,已經比我在一學期內實際教授的還要多。新的版本顯然需要一整年的課程時間。

在本書的整個歷史中,我一直把它視為一本教科書。因此,本書的目標是以嚴謹但具有物理直覺的方式,解釋磁共振學生必須掌握的概念。我的意圖不是對任何單一主題作窮盡式處理,而是幫助學生準備好去閱讀該主題的文獻。

本版主要新增內容包括:擴充並適度重寫雙共振主題;解釋一維與二維傅立葉轉換方法;說明相干轉移、多重量子相干,以及與偶極耦合相關的重要主題,這些主題構成了自旋翻轉線窄化方法的基礎。在早期版本中,密度矩陣那一章幾乎完全聚焦於它在分析弛豫過程中的用途。新版則說明了密度矩陣在分析射頻場效應時的用法。

本書第一版出版時,距離 Anatole Abragam 那本後來成為經典的《Principles of Nuclear Magnetic Resonance》問世不久。當時市面上並沒有太多其他書籍。如今,關於磁共振的書已經很多,其中相當大一部分是由此領域最傑出的創建者與技藝精湛的實踐者所寫。這些書的風格,就像其作者的科學風格一樣多樣。我在閱讀這些精彩著作時,深深感受到今日讀者有一個難得的機會:能夠體會這些偉大科學家的科學思想風味。

當我在哈佛撰寫本書第一版時,除了準備與講授課程之外,沒有其他職責。第三版則是在我一邊維持正常工作活動、一邊利用晚上與週末時間寫成的。若沒有我的秘書 Ann Wells 專業、投入且總是愉快的支持,這本書是不可能完成的。她與本書的關係很長,因為她也曾協助打字完成最初的版本。我也感謝 Jamie Froman 在最後階段所提供的幫助。

Urbana, Illinois

1989 年 6 月

Charles P. Slichter

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PS:Slichter的博士班指導教授就是Purcell. 

Slichter 的《Principles of Magnetic Resonancee》是把磁共振當成凝態物理/固態物理的探針:

spin→local field→hyperfine interaction→relaxation→solid-state many-body physics

關心的是:

  • 固體中的核自旋、電子自旋
  • 局部磁場與超精細作用
  • 晶格、金屬、絕緣體、磁性材料
  • 弛豫、線寬、交互作用
  • 用磁共振看物質內部的微觀自由度

這即是 solid-state sciences 的核心精神:不是只看晶體結構,而是用光譜、磁性、輸運、熱力學去理解凝聚態物質。

如作者Slichter在序中提到 己說第二版受到 Springer-Verlag 物理編輯鼓勵,而那本書 helped launch the Springer Series in Solid-State Sciences。所以這本成為第 1 冊,某種程度上就是這套叢書的「開山冊」。