现代数学物理方法(第4卷)

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页数:396
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出版时间:2003-6
价格:59.00元
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isbn号码:9787506259347
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  • 数学
  • 物理
  • 数学物理
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  • 散射理论
  • 相对论量子力学
  • 数学方法
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具体描述

With the publication of Volumes III and IV we have completed our presentation of the material which we originally planned as "Volume II" at the time of publication of Volume I. We originally promised the publisher that the entire series would be completed nine months after we submitted Volume I. Well! We have listed the contents of future volumes below. We are not foolhardy enough to make any predictions.

  本书为英文版。

《现代数学物理方法(第4卷)》 这本书籍深入探讨了现代数学物理领域中至关重要且富于挑战性的主题。它旨在为具有坚实数学物理基础的研究者、研究生以及相关领域的工程师和科学家提供一个全面且深入的视角。本书第四卷聚焦于能够深刻理解和解决复杂物理现象的关键数学工具和理论框架。 核心内容概览: 本卷的架构围绕着几个相互关联且在现代物理研究中扮演核心角色的数学分支展开。 微分几何与拓扑在物理学中的应用: 本章将详细阐述微分几何和拓扑学的基本概念,例如流形、张量场、联络、曲率以及纤维丛等。重点在于这些抽象概念如何转化为描述时空结构、规范场论、弦理论以及凝聚态物理中拓扑相的强大工具。我们将探讨黎曼几何在广义相对论中的基础性作用,以及拓扑不变量如何在量子场论和统计力学中揭示物质的深刻性质。各种重要的定理和引理将被引入,并配以清晰的物理示例,以展示其解释力的具体体现。 泛函分析与算子代数在量子力学中的深化: 在本部分,我们将继续深入探讨泛函分析的核心概念,特别是希尔伯特空间、有界和无界算子、谱理论以及C-代数。本书将着重考察这些概念在量子力学中的具体应用,例如算符谱与物理可观测量之间的对应关系,以及算符的自伴随性如何保证物理量的实值性。我们将研究量子动力学(如薛定谔方程)的算子方法,并引入量子信息理论中重要的代数结构,如量子逻辑和量子计算的数学基础。谱分解定理及其在多体量子系统中的应用将被详细讨论。 群论与表示论在对称性原理中的拓展: 本章致力于揭示群论和表示论在现代物理学中无处不在的深刻影响。我们将从离散群和连续群(如李群)的结构入手,介绍群的表示理论,包括不可约表示、酉表示以及表示的张量积。重点将放在这些概念如何描述物理系统的对称性,以及通过对称性来分类粒子、预测相互量和构建物理理论。从基本粒子物理中的盖尔曼矩阵群SU(3)到凝聚态物理中的空间群对称性,再到规范场论中的规范群,都将得到详尽的分析。对称性破缺机制及其在相变和希格斯机制中的作用也将被深入探讨。 偏微分方程的现代分析方法及其在物理模型中的求解: 本部分将系统性地介绍求解描述物理现象的偏微分方程(PDEs)所需的先进数学工具。我们将涵盖经典PDEs(如波动方程、热传导方程、拉普拉斯方程、薛定谔方程)的理论分析,包括解的存在性、唯一性、光滑性等性质。重点将放在现代分析方法,如傅里叶分析、分布论(广义函数)、Sobolev空间、以及基于不动点定理和能量方法等现代PDEs理论。我们将展示如何利用这些工具来分析物理模型,例如流体动力学、电磁场理论、量子场论以及统计物理中的一些关键方程,并讨论数值方法的理论基础。 概率论与随机过程在复杂系统中的应用: 本章将聚焦于概率论和随机过程在理解和建模复杂物理系统中的作用。我们将回顾马尔可夫链、泊松过程、布朗运动等基本随机过程,并深入研究其在统计力学、非平衡态物理、凝聚态物理以及某些天体物理问题中的应用。重点将放在随机微分方程(SDEs)的理论及其在模拟扩散过程、涨落现象和系统演化中的应用。我们还将探讨随机共振、相变中的涨落效应以及非平衡态统计力学中的一些重要概念,例如Fokker-Planck方程和Langevin方程。 本书的特色: 严谨的数学推导与清晰的物理洞察相结合: 本书在提供严格数学论证的同时,始终不忘回归物理实质,力求使读者深刻理解抽象数学工具背后所蕴含的物理意义。 内容全面且深入: 覆盖了现代数学物理中几个最关键且相互关联的领域,为读者构建了一个完整的知识体系。 丰富的示例与应用: 大量穿插了具有代表性的物理模型和实验现象,以具体实例说明数学概念的实际效用。 循序渐进的讲解方式: 尽管内容具有一定的深度,但讲解力求清晰,适合具有一定数学物理基础的读者逐步深入。 强调方法论: 不仅仅是知识的罗列,更注重传授解决问题的数学方法和思维模式,培养读者独立分析和解决复杂问题的能力。 读者对象: 本书适合所有对现代数学物理方法感兴趣的读者,包括但不限于: 理论物理学、粒子物理学、凝聚态物理学、天体物理学、量子信息学等领域的博士及硕士研究生。 从事相关领域研究的科研人员。 希望掌握先进数学工具以解决实际工程问题的工程师和应用数学家。 对数学物理交叉学科有浓厚兴趣的高年级本科生。 通过研读本书,读者将能够掌握一套强大的数学武器,从而更深刻地理解和探索物理世界的奥秘,为进一步的科学研究奠定坚实的基础。

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读后感

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这本书的叙述风格,说实话,初读时略显晦涩,它显然是写给已经有一定数学物理基础的读者的,更像是研究生级别的参考书,而非本科生的入门教材。作者似乎默认读者已经熟练掌握了复变函数和经典场论的基础。我花了相当多的时间去消化其中关于算符代数和无穷维希尔伯特空间处理的部分,感觉作者在力求简洁的过程中,牺牲了一定的“脚手架”——即必要的铺垫和直观的物理图像引导。当然,一旦跨过初期的那道坎,你会发现其逻辑链条异常紧密,每一步推导都直指核心,这对于追求效率的专业人士来说是优点,但对于初学者来说,可能需要配合其他辅助材料才能更好地吸收。

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我对内容本身的期待值是非常高的,毕竟“现代数学物理方法”这个宏大的主题本身就蕴含着连接纯数学与前沿物理学的桥梁作用。我尤其关注作者是如何处理广义相对论中的黎曼几何基础部分的,期待能看到一种既能满足物理直觉又能保证数学严谨性的阐述路径。我希望书中对于规范场论的介绍不仅仅停留在形式化的矩阵表示上,而是能深入挖掘其背后的纤维丛结构和联络理论,这对理解量子场论的非阿贝尔规范群至关重要。如果能辅以一些近期的研究热点,比如与拓扑量子场论相关的陈-西蒙斯理论的初步介绍,那就更完美了。这种深度和广度的结合,才能真正称得上“现代”二字,让读者感受到数学工具在解决当代物理难题时的强大威力。

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这本书的装帧和印刷质量着实让人眼前一亮,纸张的触感非常细腻,即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳,这对于一本理论性较强的著作来说至关重要。封面设计采用了沉稳的深蓝色调,配以简洁的几何图形,透露出一种严谨而深邃的学术气息,让人在拿起它的那一刻起,就对接下来的阅读充满了期待。内页的排版也极为考究,公式的字体清晰易辨,图表的绘制精确无误,尤其是那些复杂的张量分析和微分几何图示,能清晰地引导读者理解抽象概念,这在许多同类教材中是很难得的。总而言之,从实体书的制作水准来看,它无疑是图书馆或个人书架上值得珍藏的一件艺术品,看得出出版社在制作过程中投入了极大的匠心,体现了对学术经典的尊重。

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阅读过程中,我有一个强烈的感受,那就是作者在选择处理工具时,似乎更倾向于使用一种高度抽象和代数的视角。例如,在处理波动方程的格林函数或薛定谔方程的散射问题时,我本以为会看到更多基于傅里叶变换和坐标空间积分的经典处理方法,但书中却大量引入了诸如狄拉克算符、谱理论甚至更偏向泛函分析的语言。这种处理方式的优势在于其普适性,能够一网打尽不同物理模型背后的共同数学结构。然而,我希望能看到更多具体的物理情境案例来“锚定”这些抽象的数学结构,比如用一个具体的、低维的量子力学模型来演示一下非自伴算符的半群性质,这样理论的生命力就会更强。

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这本书的章节安排,在结构上显得非常平衡和系统化。从开篇的群论和表示论作为语言基础,逐步过渡到更复杂的微分几何和拓扑结构,这种层层递进的构建方式,使得读者能清晰地看到数学工具是如何随着物理问题的复杂度一同升级的。尤其值得称赞的是,它对对称性在理论物理中核心地位的强调,将诺特定理的推广和李群的应用贯穿始终,形成了一个有机的整体。这本书的价值不在于传授某一个具体的解题技巧,而在于构建一个完整的思维框架,让读者学会如何用一套统一的数学语言去审视从经典力学到量子场论的整个物理图景,这是一种思维层面的启迪,而非简单的知识堆砌。

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