编者的话 什么是物理?按亚里士多德的定义:“物理是运动着的物质与物质的运动”。那么高分子物理就是 运动着的高分子物质与高分子物质的运动,更确切一些,就是高分子物质的结构、结构演变与各层 次结构单元的运动。为什么在学习过普通物理之后还要学习高分子物理?高分子物理有什么特殊之 处?我们说,高分子的特殊之处在于高分子物质结构的特殊性,以及结构所带来的运动的特殊性。 特殊性何在?高分子一词不可顾名思义,高分子物质结构的特殊性不在其分子量高,而在其特 殊的长链状结构。原子或者小分子可视作球状粒子,即使不是球状,偏离程度也不大,作为球状粒 子处理也不会产生太大的误差。高分子物质则不然。高分子只能看作是一连串珠子串成的长链,每 串珠子的数目少则数百,多则数百万,几何形状严重不对称。且每个珠子各有运动方式,不仅是简 单的平动与转动。正是这一特殊性使高分子物理显著不同于传统的普通物理。长链结构是这种特殊 性的根源。长链在空间可取任意形状,且不断变化,但由于熵的作用,出现几率最多的形状是无规 线团。在外力作用下,形状会发生改变,但一旦外力消失,高分子链会自动回到线团形状。这样高 分子链就表现出一种弹性,称为熵弹性。高分子的运动过程中熵弹性无处不在,我们可将其戏称为 高分子物理第一定律:熵弹性定律。除了在极稀的溶液中,这些线团都是相互缠结在一起的。相互 缠绕,穿透,这种现象称为缠结。缠结影响着高分子的几乎全部运动,我们可戏称为高分子物理第 二定律:缠结定律。由于长链间相互缠结,分子链只能像蛇穿行于草丛一样沿自身的轮廓线运动 加上分子链间巨大的分子间力,高分子链的运动往往表现出强烈的时间依赖性,即对外界刺激的 应很难是瞬时的,会表现出显著的时间延迟。这种性质称为松弛。高分子物质几乎一切运动过程都 是松弛过程。我们可戏称为高分子物理第三定律。这三个定律是高分子物理中最基本的三个运动规 律,也是本书介绍高分子物理的主线。本书的目的,就是试图阐明由于结构特殊性导致的运动特殊 性,掌握了这些特殊性,就为髙分子材料的设计、开发、加工奠定理论基础。也是高分子材料结构 与性能关系的基础 高分子材料的性质与性能不仅由其化学组成决定,而且在很大程度上由原子的相对位置,即所 谓结构所决定,高分子物理就成为高分子材料结构与性能之间的桥梁。由于这个原因,人们把高分 子材料的结构与性能关系也视作高分子物理科学的一部分重要研究内容。这样做有鲜明的实际意义, 但容易给人一种误解,即把结构与性能关系当作了高分子物理的主要研究内容,甚至把结构与性能 关系当作了高分子物理本身。这样的理解就有失于本末倒置了。在高分子物理这门科学中,结构、 结构的转变、结构单元的运动规律是核心与基础,结构与性能的关系则是基本概念的应用。作为结 语,我们引用卢瑟福的一句名言:“科学有两类,一类是物理,另一类是集邮”。在高分子物理这个 科学领域中,结构、转变与运动是物理,而结构与性能关系则是集邮。这个本与末的关系是读者在 学习过程中应当注意的 本书第一、四、五单元及习题与题解由张晨编写,其余部分由励杭泉编写。承蒙北京化工大学 张兴英教授对全书做了认真的审阅,意大利米兰工业大学刘雪霏、清华大学冯少广、李默涵、西南 交通大学李星等同学参与了本书的文献查阅、绘图、演算、校阅等工作,在此一并表示衷心的感谢 编者 2007年1月28日编者的话 什么是物理?按亚里士多德的定义：“物理是运动着的物质与物质的运动”。那么高分子物理就是 运动着的高分子物质与高分子物质的运动，更确切一些，就是高分子物质的结构、结构演变与各层 次结构单元的运动。为什么在学习过普通物理之后还要学习高分子物理？高分子物理有什么特殊之 处？我们说，高分子的特殊之处在于高分子物质结构的特殊性，以及结构所带来的运动的特殊性。 特殊性何在？高分子一词不可顾名思义，高分子物质结构的特殊性不在其分子量高，而在其特 殊的长链状结构。原子或者小分子可视作球状粒子，即使不是球状，偏离程度也不大，作为球状粒 子处理也不会产生太大的误差。高分子物质则不然。高分子只能看作是一连串珠子串成的长链，每 串珠子的数目少则数百，多则数百万，几何形状严重不对称。且每个珠子各有运动方式，不仅是简 单的平动与转动。正是这一特殊性使高分子物理显著不同于传统的普通物理。长链结构是这种特殊 性的根源。长链在空间可取任意形状，且不断变化，但由于熵的作用，出现几率最多的形状是无规 线团。在外力作用下，形状会发生改变，但一旦外力消失，高分子链会自动回到线团形状。这样高 分子链就表现出一种弹性，称为熵弹性。高分子的运动过程中熵弹性无处不在，我们可将其戏称为 高分子物理第一定律：熵弹性定律。除了在极稀的溶液中，这些线团都是相互缠结在一起的。相互 缠绕，穿透，这种现象称为缠结。缠结影响着高分子的几乎全部运动，我们可戏称为高分子物理第 二定律：缠结定律。由于长链间相互缠结，分子链只能像蛇穿行于草丛一样沿自身的轮廓线运动， 加上分子链间巨大的分子间力，高分子链的运动往往表现出强烈的时间依赖性，即对外界刺激的响 应很难是瞬时的，会表现出显著的时间延迟。这种性质称为松弛。高分子物质几乎一切运动过程都 是松弛过程。我们可戏称为高分子物理第三定律。这三个定律是高分子物理中最基本的三个运动规 律，也是本书介绍高分子物理的主线。本书的目的，就是试图阐明由于结构特殊性导致的运动特殊 性，掌握了这些特殊性，就为高分子材料的设计、开发、加工奠定理论基础。也是高分子材料结构 与性能关系的基础。 高分子材料的性质与性能不仅由其化学组成决定，而且在很大程度上由原子的相对位置，即所 谓结构所决定，高分子物理就成为高分子材料结构与性能之间的桥梁。由于这个原因，人们把高分 子材料的结构与性能关系也视作高分子物理科学的一部分重要研究内容。这样做有鲜明的实际意义， 但容易给人一种误解，即把结构与性能关系当作了高分子物理的主要研究内容，甚至把结构与性能 关系当作了高分子物理本身。这样的理解就有失于本末倒置了。在高分子物理这门科学中，结构、 结构的转变、结构单元的运动规律是核心与基础，结构与性能的关系则是基本概念的应用。作为结 语，我们引用卢瑟福的一句名言：“科学有两类，一类是物理，另一类是集邮”。在高分子物理这个 科学领域中，结构、转变与运动是物理，而结构与性能关系则是集邮。这个本与末的关系是读者在 学习过程中应当注意的。 本书第一、四、五单元及习题与题解由张晨编写，其余部分由励杭泉编写。承蒙北京化工大学 张兴英教授对全书做了认真的审阅，意大利米兰工业大学刘雪霏、清华大学冯少广、李默涵、西南 交通大学李星等同学参与了本书的文献查阅、绘图、演算、校阅等工作，在此一并表示衷心的感谢。 编者 2007 年 1 月 28 日