第一篇 软物质物理学概论——结构、性质与方法前言 3
第1章 软物质的启迪 5
1.1 原理 7
1.2 自组织 8
1.2.1 扩展序 8
1.2.2 分子内的自组织 10
1.2.3 源于熵相互作用的自组织 11
1.2.4 动理学驱动的自组织 14
1.2.5 流 15
1.3.1 软物质流变学的特点 16
1.3 流变学 16
1.3.2 软玻璃 18
1.4 联系其他领域的桥梁 19
1.4.1 电子凝聚态物质 19
1.4.2 化学 19
1.4.3 生物学 20
小结 20
参考文献 21
第2章 溶液中的分形（几何） 24
2.1 无规行走聚合物 24
2.2 溶液中的分形 27
2.3 分形体附近的扩散和流动 34
参考文献 42
第3章 几率与功 44
3.1 统计物理 44
3.1.1 热平衡与玻尔兹曼几率 44
3.1.2 热平衡系统的可回收功与自由能 50
3.1.3 格气 56
3.2 可变形介质引起的相互作用 59
3.2.1 微扰-吸引定理 59
3.2.2 微扰-吸引定理的推导 61
3.2.3 排空力 65
参考文献 67
第4章 分形结构的起源 68
4.1 无规行走聚合物 68
4.1.1 链状聚合物空间排布的随机性 68
4..1.2 首末端距的几率 70
4.2 长链聚合物的内部结构 79
4.2.1 链内平均密度与聚合物的分形特性 79
4.2.2 中子散射 82
4.3 自相互作用如何改变分形维数（几何讨论） 90
4.4 自回避和自相互作用（更详细的讨论） 93
4.4.1 接触类型及其对聚合物尺度的影响 93
4.4.2 分形维数D的估计 99
4.4.3 自相互作用和溶剂品质 105
4.4.4 普适比率 113
4.4.5 聚电解质 115
4.5 胶体聚集体 119
4.5.1 胶体聚集的一般特性 119
4.5.2 最简单的聚集模型 123
4.5.3 多分散性和自回避的效应 125
4.5.4 扩散置限聚集与反应置限聚集 128
4.5.5 胶体聚集体的性质 132
附录：扩展对称性 136
参考文献 140
第5章 相互穿插结构 143
5.1 聚合物溶液 143
5.1.1 稀溶液 143
5.1.2 亚浓溶液 147
5.1.3 浓溶液与熔体 154
5.2 聚合物溶液内的运动 154
5.2.1 单个球的布朗运动 155
5.2.2 内禀黏性 160
5.2.3 稀溶液中的聚合物：流体动力学不透明度 163
5.2.4 流体动力学屏蔽 167
5.2.5 亚浓扩散 168
5.2.6 无缠结的亚浓自扩散 172
5.2.7 有缠结的运动 174
5.2.8 应力弛豫和黏性系数 178
附录：Oseen张量的起源 182
参考文献 183
结语 185
第二篇 软物质的表面与界面物理——液滴、气泡和液珠前言 189
第6章 毛细现象的基础知识 190
6.1 形成界面的代价 190
6.2.1 液滴的形状 193
6.2 对液滴的早期研究 193
6.2.2 拉普拉斯定律 195
6.3 液滴生成的困难 200
6.3.1 迂回：受压液体的蒸气压 200
6.3.2 开尔文定律 201
参考文献 202
第7章 液体-固体的接触 203
7.1 铺展参数 203
7.2 部分浸润 203
7.2.1 杨氏关系 203
7.2.2 接触线上的作用力 205
7.2.3 液垫 206
7.3.1 铺展的判据 208
7.3 完全浸润 208
7.3.2 浸润膜 209
7.3.3 表面熔化 210
参考文献 211
第8章 毛细提升 212
8.1 弯月面 212
8.1.1 特征尺寸 212
8.1.2 高度与形状 213
8.1.3 绳上的弯月面 214
8.2 细管中的毛细提升 216
8.2.1 历史回顾 216
8.2.2 毛细提升定律 217
8.2.3 毛细力 219
参考文献 221
第9章 实际表面 222
9.1 锚定现象 222
9.1.1 接触角迟滞 222
9.1.2 三重线的锚定现象 223
9.2 织构表面上的浸润 224
9.2.1 实验 224
9.2.2 Wenzel模型 226
9.2.3 复合粗糙表面 227
9.3.1 静态情况 230
9.3 液珠与液球 230
9.3.2 液滴的滚落 232
9.3.3 液滴的弹跳 234
参考文献 235
第10章 界面的流体动力学 236
10.1 概论 236
10.2 自发现象 238
10.2.1 毛细提升 238
10.2.2 液滴的铺展 239
10.3 受迫现象 241
10.3.1 流体残留现象描述 241
10.3.2 运动的接触线 245
参考文献 247
第11章 界面的不稳定性 249
11.1 去浸润 249
11.1.1 实例 249
11.1.2 去浸润速度 250
11.1.3 缓流液滴 252
11.2 瑞利-泰勒不稳定性 252
11.3 Plateau-Rayleigh不稳定性 255
参考文献 258
12.1.1 实例 260
12.1 表面活化效应 260
第12章 表面活性剂 260
12.1.2 吉布斯关系 261
12.1.3 朗缪尔水槽 262
12.2 表面活性剂的溶解度 263
12.2.1 相互作用 264
12.2.2 胶束的临界浓度 265
12.2.3 胶束的构型 267
12.3 表面活性剂的若干应用 270
12.3.1 去污 270
12.3.2 乳化 271
12.3.3 浮选 273
参考文献 274
第13章 肥皂泡 275
13.1 破裂方式（一个寓言） 275
13.2 肥皂膜的寿命 277
13.2.1 生成 277
13.2.2 表面活性剂的作用 278
13.2.3 老化 278
13.3 黑膜 280
13.3.1 范德瓦尔斯力 281
13.3.2 静电力 283
13.3.3 DLVO理论 286
参考文献 288
第14章 聚合物溶液 289
14.1 理想链 289
14.1.1 聚合物的尺寸 289
14.1.2 熵弹簧 290
14.1.3 短程关联 292
14.2 Flory链 293
14.3 其他状态 297
14.3.1 聚电解质 297
14.3.2 凝胶 298
14.3.3 “活的”聚合物 299
参考文献 300
第三篇 软物质物理学的若干研究领域——自组织、膜、胶体、电流变液、生物大分子及其他前言 303
第15章 软物质的自组织 305
15.1 软物质的基本类型 306
15.1.1 聚合物 308
15.1.2 胶体 309
15.1.3 表面活性剂 309
15.2 软物质趋向有序的特征和途径 311
15.2.1 平衡态情况 312
15.2.2 非平衡态情况 313
15.3 软物质自组织的形式 315
15.3.1 超分子自组装 316
15.3.2 单（大）分子自组织 318
15.3.3 熵驱动下的自组织 320
15.3.4 非平衡动力学自组织 325
15.4 控制和设计自组织形貌的途径 327
15.4.1 衬底诱发 328
15.4.2 空间几何和取向约束 328
15.5 复相分离的热力学 330
15.5.1 宏观相分离 332
15.5.2 介观相分离 335
15.5.3 微观相分离 335
15.6.1 相分离动力学的两种机制 340
15.6 复相分离的动力学 340
15.6.2 失稳分解动力学理论 341
15.7 讨论 343
参考文献 347
第16章 软物质聚集的模型研究 349
16.1 单聚集体 350
16.1.1 组元性质的影响 350
16.1.2 协同因素的影响 353
16.2 多聚集体 356
16.2.1 多聚体团簇尺寸、形态及其随时间演化的描述 357
16.2.2 早期临界动力学行为 361
16.2.3 结构弛豫 363
16.2.4 外场的影响 366
16.3 聚集形态对性能的影响 369
参考文献 372
第17章 生物膜形状的液晶模型理论 374
17.1 引言——液晶和生物膜的基础知识 375
17.1.1 液晶的结构和宏观弹性 375
17.1.2 生物膜及红血球形状问题 379
17.2 描述流体膜的Helfrich自发曲率理论模型 384
17.2.1 Helfrich自发曲率弹性自由能 384
17.2.2 类脂双层膜泡的普遍形状方程及轴对称方程 388
17.2.3 轴对称膜泡方程的解析解 391
17.2.4 数值方法研究膜泡形状的若干主要结果 396
17.3 手征分子膜的螺旋结构理论 399
17.3.1 实验事实 399
17.3.2 螺状液晶与倾斜手征膜弹性自由能 401
17.3.3 螺旋膜形状方程与螺旋膜解 403
17.3.4 胆结石形成机理与各向异性手征螺旋膜 406
17.4 总结和讨论 409
参考文献 411
第18章 胶体的相互作用、结构和动力学 416
18.1 硬球胶体和近硬球胶体 418
18.2 软球胶体及DLVO理论 420
18.3 熵力 422
18.4 带电胶球的相互作用——若干新进展 425
18.5 胶体的平衡结构 427
18.6 胶体动力学概要 431
参考文献 434
第19章 悬浮体的输运与统计性质理论 436
19.1 线性电介质和瑞利方法 437
19.1.1 方程和边界条件 438
19.1.2 瑞利方法 439
19.1.3 电流变效应 441
19.1.4 颗粒链的能量 443
19.1.5 颗粒链间的相互作用 445
19.2 颗粒界面结构的理论 448
19.3 动态电流变效应 450
19.3.1 极化电荷弛豫方程及其严格解 450
19.3.2 旋转颗粒表面的极化电荷分布 452
19.3.3 旋转颗粒系统的电能和感应力 454
19.4 悬浮体弱非线性电导性质 458
19.4.1 微扰展开式方法 458
19.4.2 微扰势的解析表达式 459
19.4.3 广义朗道公式 460
19.5 非线性瑞利方法 461
19.5.1 零阶势的瑞利方法 461
19.5.2 非线性势的瑞利方法 462
19.5.3 非线性有效电导率的一般公式 464
19.5.4 非线性复合介质的有效介质近似 465
19.6 悬浮体的统计理论 466
19.6.1 计算热流平均的一般公式 467
19.6.2 精确到c2的热流计算 468
19.6.3 几率密度函数 470
19.6.4 有效热导率 470
参考文献 471
第20章 聚合物溶液中胶体微粒的沉降 473
20.1 引言 473
20.2 理论计算 476
20.3 实验方法 480
20.4 结果和讨论 483
20.4.1 稀薄胶体悬浮液中的沉降 483
20.4.2 浓胶体悬浮液中的沉降 489
20.5 总结 496
参考文献 498
第21章 电流变液 501
21.1 电流变液现象及其应用 501
21.1.1 电流变液的基态结构和基本特性 501
21.1.2 电流变液的可能应用 505
21.2.1 计算颗粒间相互作用力的模型 506
21.2 电流变液颗粒间相互作用的极化模型 506
21.2.2 颗粒链中相邻粒子间的电场极化力 513
21.3 界面极化的麦克斯韦-瓦格纳模型理论 515
21.4 从第一性原理出发的介电电流变液理论 518
21.4.1 理论基本假设和表述 519
21.4.2 主要理论结果 520
21.5 颗粒结构形成动力学过程 524
21.5.1 颗粒结构形成过程模拟——平均颗粒团尺寸 524
21.5.2 静态剪切应力的电场频率依赖性 526
21.5.3 稳恒剪切流、瞬变电场下的剪切应力 527
21.5.4 非布朗运动的动力学响应 530
21.5.5 薄层结构-颗粒集团的抗剪切稳定性 531
21.5.6 薄片层状结构——电流变活性的判据 534
21.6 巨电流变效应及其机理 537
21.6.1 巨电流变液的结构和性质 537
21.6.2 巨电流变液的可能机理 539
21.7 磁流变液概述 541
21.7.1 磁流变液现象 541
21.7.2 磁流变液的材料研究 543
21.7.3 磁流变液的应用 547
参考文献 548
第22章 非线性、涂层和动态电流变效应 551
22.1 涂层电流变效应 552
22.1.1 低浓度极限的谱表示 553
22.1.2 二分量系统的元胞模型 554
22.1.3 三分量系统的元胞模型 555
22.1.4 三分量系统的谱表示 555
22.1.5 具有液态水涂层的介电核 558
22.2 非线性电流变效应 561
22.2.1 介电球对的多重镜像法 562
22.2.2 非线性电流变效应的自洽机理 563
22.2.3 结果和讨论 564
22.3 动态电流变效应 566
22.3.2 弛豫方程的严格解 567
22.3.1 旋转球形颗粒感应偶极子矩的弛豫方程 567
22.3.3 弛豫时间的微观理论 569
22.3.4 动态电流变效应的数值结果 570
参考文献 573
第23章 二维肥皂泡沫动力学 575
23.1 引言 576
23.2 肥皂泡沫动力学 579
23.2.1 存活元胞和先辈元胞 579
23.2.2 元胞驻留与首次通过指数 583
23.2.3 团簇驻留 585
23.3 总结 595
参考文献 596
第24章 蛋白质的折叠和结构预测 598
24.1 分子生物学和生物物理学概述 598
24.1.1 基本的分子生物学 598
24.1.2 生物物理学 601
24.2 蛋白质折叠和蛋白质设计 602
24.2.1 蛋白质折叠 602
24.2.2 蛋白质设计 606
24.2.3 蛋白质结构分类 608
24.3 蛋白质折叠的几个模型研究 609
24.3.1 HP模型 609
24.3.2 疏水拉链模型 610
24.3.3 Go模型 611
24.3.4 分子动力学模拟 612
24.3.5 β发卡的折叠 612
24.4 蛋白质折叠的简单性 613
24.5 蛋白质的氨基酸简化表述 615
24.5.1 蛋白质氨基酸之间的相互作用矩阵 615
24.5.2 蛋白质成分的约化表述 616
24.5.3 失配度函数的优化与氨基酸分组 618
24.5.4 分组结果 621
24.5.5 基于约化研究的蛋白质序列模式 623
参考文献 624
25.1 引言——生物单分子研究和皮牛顿力学的兴起 626
第25章 DNA单分子弹性理论 626
25.2 DNA单分子弹性理论 628
25.2.1 双链DNA的拉伸 630
25.2.2 双链DNA的扭转 633
25.3 肿瘤抑制蛋白p53识别序列DNA微环弹性 637
25.4 几点展望 643
参考文献 643
第26章 颗粒物质物理学导论 645
26.1 引言 645
26.2.1 颗粒的堆积密度和挤压膨胀 648
26.2 颗粒物质的静态性质 648
26.2.2 沙堆的静止角和颗粒中的摩擦力 650
26.2.3 “粮仓效应”和Janssen连续介质模型 651
26.2.4 颗粒中力的分布 653
26.2.5 成拱现象 657
26.3 外加振动下颗粒物质的行为 661
26.3.1 振动引起的颗粒对流和斑图的形成 662
26.3.2 振动引起的颗粒分聚 666
26.4 颗粒的流动特性 670
26.4.1 漏斗出口的颗粒流量 670
26.4.2 颗粒流中的密度波 672