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丹羽辉夫 （中英对照电子书）
当我们谈论材料科学时，往往会陷入经验主义的泥潭——这个合金添加多少钼性能更好，那类材料在特定温度下表现出什么特性，这些零散的知识像散落的拼图碎片，难以拼凑出一幅完整的科学图景。山本悟和丹羽辉夫合著的这本著作，正是要打破这种困境，试图为冶金学和材料科学建立一套统一的理论基础。这本书由日本Showado出版社的日文版《德谟克利特的原子论与材料科学》翻译而来，2026年由Springer出版，全书分为“基础篇”和“应用篇”两大部分。
作者在序言中提出了一个深刻的观点：材料技术已经达到相当精湛的水平，但“材料科学”作为一门统一的理论学科却尚未真正建立。这让人想起古埃及的测量技术虽然精湛，却要等到希腊人建立欧几里得几何学，才有了真正的理论框架。类似的，材料科学需要一套具有普遍性和必然性的认知体系，以超越时空的局限性。作者认为，自量子力学建立以来，其在化学键问题上的成功应用，已经将长期依赖经验积累的化学转变为一门基于量子力学的统一科学，那么冶金学同样可以从“电子与光子的相互作用”这一角度获得新生。
这本书选取了古希腊哲学家德谟克利特的“原子论”作为基础概念框架。德谟克利特认为世界由不可分割的“原子”和“虚空”组成，原子没有虚空就无法运动。作者巧妙地将这一思想延伸为：对于电子和光子而言，它们的“虚空”就是未占据的轨道。这种“空态”的存在导致了金属键的形成、材料结构的离域化和各向同性、电子和光子的运动相关的物理性质，以及材料的不稳定性和高反应速率。
在逻辑架构上，本书采用了“键合-结构-性质-反应”这一框架来科学地理解材料。第一章以两个定义、十个公理和十个定理的形式，提供了理解材料的逻辑框架，这种表述方式借鉴了欧几里得《几何原本》的风格，使整个理论体系建立在严谨的数学化基础上。第二章和第三章则运用扩展的Hückel分子轨道方法，具体计算了内聚能、能量波动、Mulliken定义的原子布居和原子键布居等参数，通过这些理论值追踪电子和光子的行为，发展出关于材料键合、结构、性质和反应的基础理论。在应用篇中，作者深入讨论了十五种实用合金材料的性质。
本书适合从事材料科学研究的研究生和研究人员阅读，对于希望从量子化学角度深入理解金属和合金本质的冶金工程师也很有价值。书中将深奥的量子理论与实际的合金开发相结合，既有理论深度又有实践意义，是一本能够启发思考的学术著作。