固態物理──高科技產業的關鍵學科

台灣近幾年電子產品市場蓬勃發展，各種相關的電子材料、半導體、金屬、超導體等上游技術產業鏈即為重要基礎。這些「固態」的原物料，其各式各樣的物理性質往往成為電子產品進步的關鍵。有些材料表現出具有磁性，有些卻表現反磁性；有些材料非常硬，有些很軟；有些容易脆裂，有些卻是延展性很好；有些性質在常溫下又是呈現不同的現象。如何控制、預測所需要的性質，就是相關產業人員的重要課題。

「固態物理」就是一門藉由數學描述，來學習掌握各種不同材料的物理特性的重要學科。關於如何學習之方法，基本上可以分成兩大類：第一類是把固態物質的特性具體的整理成多個主題，凡舉晶體結構、倒晶格結構、能帶理論、力學特性、電學特性、光學特性、磁學特性、熱學特性、聲子物理、元激發…等等，分項討論說明。第二類是以單電子近似條件，從最簡單的古典粒子碰撞理論開始，透過固態物質的結構、電、光、磁、熱等特性分析，漸次以晶格結構、能帶理論、晶格振動、元激發、多體物理或統計力學作修正，進而建構出完整的固態物理。這兩種方法各有其優點，前者對於初學者似乎比較容易在短時間內掌握固態物質的特性，稱之為教學導向(Teaching-oriented)的方法；後者則似乎較有利於研究分析所需的能力培養，稱之為研究導向(Research-oriented)的方法。

其實學習此學科不單僅僅是「代公式」，而是可以藉由數學公式，來真實的解決各樣的問題。所以「固態物理」需要扎實的數學與物理基礎，以期在理論與實驗結果發生衝突時，可以尋找出問題的答案。「固態物理」的課程，涵蓋了理學院數學、物理、化學甚至生物等基礎學科科系，也包涵了工學院電機、機械、化工、材料、土木等諸多應用工程科系。

現有的固態物理書籍，對大學部學生而言應是應用有餘，但是對研究型之碩博士生而言，卻有資料不足不易清楚明白之處。五南圖書特別邀請長庚大學電子工程學系知名教授倪澤恩老師，於繁忙研究與教學之餘，完成此一適合台灣各大學院校的固態物理教科書，期能從最基本的古典力學、電動力學、量子力學、統計力學的引入，而更能體會物理的意涵。倪老師開設該門學科多年，將多年寶貴教學經驗彙集成書，實為廣大學子一大福音。