Geometry, Topology and Physics, Second Edition

Geometry, Topology and Physics, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:CRC Press
作者:Mikio Nakahara
出品人:
页数:596
译者:
出版时间:2003-6-4
价格:GBP 59.99
装帧:Paperback
isbn号码:9780750306065
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 数学物理
  • 数学
  • 微分几何
  • physics
  • topology
  • geometry
  • 拓扑学
  • Geometry
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  • Physics
  • Mathematics
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  • AlgebraicTopology
  • Calculus
  • RiemannianGeometry
  • TopologicalSpaces
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具体描述

Differential geometry and topology have become essential tools for many theoretical physicists. In particular, they are indispensable in theoretical studies of condensed matter physics, gravity, and particle physics."Geometry, Topology and Physics, Second Edition" introduces the ideas and techniques of differential geometry and topology at a level suitable for postgraduate students and researchers in these fields. The second edition of this popular and established text incorporates a number of changes designed to meet the needs of the reader and reflect the development of the subject. The book features a considerably expanded first chapter, reviewing aspects of path integral quantization and gauge theories. Chapter 2 introduces the mathematical concepts of maps, vector spaces, and topology. The following chapters focus on more elaborate concepts in geometry and topology and discuss the application of these concepts to liquid crystals, superfluid helium, general relativity, and bosonic string theory. Later chapters unify geometry and topology, exploring fiber bundles, characteristic classes, and index theorems.New to this second edition is the proof of the index theorem in terms of supersymmetric quantum mechanics. The final two chapters are devoted to the most fascinating applications of geometry and topology in contemporary physics, namely the study of anomalies in gauge field theories and the analysis of Polakov's bosonic string theory from the geometrical point of view. "Geometry, Topology and Physics, Second Edition" is an ideal introduction to differential geometry and topology for postgraduate students and researchers in theoretical and mathematical physics.

《几何、拓扑与物理学(第二版)》是一本深入探讨了数学与物理学深刻联系的经典著作。本书旨在为读者提供一个坚实的数学基础,以理解现代物理学的前沿领域,特别是那些在理论物理和宇宙学中至关重要的概念。 本书的结构精心设计,从基础的几何概念出发,逐步深入到更抽象的拓扑学领域,并最终展示这些数学工具如何在物理学的不同分支中发挥关键作用。无论您是物理学专业的学生,还是对数学与物理的交叉领域充满好奇的研究者,本书都能为您提供宝贵的见解。 第一部分:几何的基础 在开始介绍更复杂的概念之前,本书首先回顾并巩固了必要的几何知识。这包括对微分几何的详细阐述,例如曲线和曲面的内在和外在几何性质。读者将学习到如何使用微分和积分工具来描述空间,理解曲率的概念,以及流形作为广义几何空间的基本构建块。 流形理论是本书几何部分的基石。它从欧几里得空间的概念出发,逐步推广到更一般的拓扑空间,进而引入光滑流形。读者将深入理解切空间、向量场、微分形式等关键概念,这些都是描述物理定律不可或缺的语言。 黎曼几何是本书的另一重要组成部分。它引入了黎曼度量,使得在流形上能够测量距离和角度。这将为理解测地线(最短路径)打下基础,并且是后续讨论引力理论的关键。本书将详尽解释联络、协变导数以及曲率张量的计算,这些工具对于理解时空的几何结构至关重要。 纤维丛的概念将在几何部分得到介绍,它为理解规范场论提供了必要的数学框架。读者将学习到底空间、纤维和结构群的概念,以及主丛和向量丛。 第二部分:拓扑学的力量 在掌握了必要的几何工具后,本书将转向拓扑学。拓扑学关注的是在连续形变下保持不变的性质,它提供了描述物理系统在不同构型之间转变的强大语言。 点集拓扑的基础知识将被回顾,包括拓扑空间、开集、闭集、连续映射等。 同胚和同伦是拓扑学中描述等价关系的核心概念。读者将学习到如何利用这些概念来分类和理解空间的不同形状。 同调论和上同调论是本书拓扑学部分的核心。这些代数工具可以将拓扑空间映射到代数结构(如群),从而提取出关于空间“洞”或“连通性”的信息。本书将介绍单纯复形、链复形、同调群和上同调群,并解释它们在物理学中的应用,例如在弦论和凝聚态物理中描述拓扑序。 基本群和更高同伦群将被用于研究空间的“孔”和“环”的性质,例如在理解磁单极子的存在性或量子场论中的拓扑激发态时至关重要。 第三部分:几何与拓扑在物理学中的应用 本书的第三部分是将前面学到的数学工具应用于理解现代物理学中的关键理论。 广义相对论将作为几何在物理学中最直接和最重要的应用之一被深入探讨。读者将看到黎曼流形如何被用来描述时空,爱因斯坦场方程如何源自几何原理,以及曲率如何对应于引力。黑洞、引力波等概念的几何解释也将被详细阐述。 规范场论是另一核心应用领域。本书将展示纤维丛和联络如何在描述电磁力、弱核力和强核力中扮演关键角色。杨-米尔斯理论的几何结构,包括场强张量和规范变换,将被清晰地呈现。 弦论和M理论是本书的另一个重点。读者将了解到卡拉比-丘流形等特殊的几何结构如何在超弦理论的紧致化中至关重要,它们决定了我们可观测到的低维物理定律。D膜、对偶性等概念的几何和拓扑含义也将被探讨。 凝聚态物理中的拓扑序和拓扑量子计算也将得到介绍。例如,量子霍尔效应中的陈数,以及分数统计粒子(如任意子)的拓扑性质,都将通过本书介绍的拓扑工具来理解。 量子场论中的拓扑肿瘤、瞬子和杨-米尔斯理论的渐近自由等现象,其背后的数学原理也将得到深入的阐释。 《几何、拓扑与物理学(第二版)》以其严谨的数学推导和清晰的物理解释而著称。本书不仅是一本学习工具书,更是一扇通往理解宇宙深层结构的大门,帮助读者掌握现代物理学前沿研究所需的核心数学语言。它适合于研究生、博士后以及对理论物理有浓厚兴趣的研究人员,也适合于希望拓宽数学和物理视野的高年级本科生。通过系统学习本书,读者将能够更深刻地理解自然规律的数学本质。

作者简介

目录信息

读后感

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对于物理系的学生这是一本很好的进入现代数学(微分几何,代数拓扑,指标定理)的入门数。当然入门以后应当读更专业的书才好。

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对于物理系的学生这是一本很好的进入现代数学(微分几何,代数拓扑,指标定理)的入门数。当然入门以后应当读更专业的书才好。

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对于物理系的学生这是一本很好的进入现代数学(微分几何,代数拓扑,指标定理)的入门数。当然入门以后应当读更专业的书才好。

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对于物理系的学生这是一本很好的进入现代数学(微分几何,代数拓扑,指标定理)的入门数。当然入门以后应当读更专业的书才好。

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对于物理系的学生这是一本很好的进入现代数学(微分几何,代数拓扑,指标定理)的入门数。当然入门以后应当读更专业的书才好。

用户评价

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我特别欣赏书中提供的练习题,它们的设计非常巧妙,难度适中,既能帮助读者巩固所学知识,又能激发读者进一步思考。有些题目甚至带有一定的挑战性,需要读者结合多个章节的知识才能解答,这无疑增加了学习的趣味性和深度。我经常在解答完一道题目后,感到一种智力上的满足感,仿佛自己又攻克了一个小小的知识难关。作者在题后也提供了提示或解答思路,这对于卡住的读者来说,是极大的帮助。

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总而言之,这是一本集深度、广度和趣味性于一体的优秀教材。无论你是希望系统学习几何、拓扑和物理的入门者,还是希望深入探索这些领域的研究者,都能从中获得巨大的收获。这本书不仅仅是知识的传递,更是对思考方式的启发,它让我看到了不同学科之间微妙而深刻的联系,也让我对科学探索本身充满了敬畏和热情。

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我特别喜欢书中插图的质量,它们不是那种为了充数而存在的简陋图示,而是精心设计的,能够准确地传达抽象的几何形状和拓扑结构。这些图画与文字相辅相成,极大地增强了理解的直观性。例如,在讲解一个复杂的曲面时,作者会提供不同角度的剖视图,甚至是动态的示意图(通过二维码链接),这让我在脑海中构建出三维模型的难度大大降低。这本书记载了作者数十年教学和研究的心血,其严谨程度和学术价值毋庸置疑。

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这本书的优点远不止于其内容本身的深度,更在于其叙述的清晰度和逻辑性。作者仿佛是一位经验丰富的导游,带领读者一步步探索几何、拓扑和物理这片广袤的未知领域。他善于用生动的类比和直观的图示来解释抽象的概念,使得原本枯燥的数学推导变得鲜活起来。例如,在讲解某个拓扑概念时,作者会形象地将空间比作橡皮泥,通过拉伸、弯曲等操作来阐述同胚的概念,这种“化繁为简”的处理方式,极大地降低了理解门槛,让我这个初学者也能从中获益良多。

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说实话,在购入这本书之前,我有些担心它会过于偏向纯数学,或者过于偏向物理学,导致对另一方的内容有所忽略。然而,事实证明我的担忧是多余的。作者在几何、拓扑和物理这三个领域之间找到了绝佳的平衡点,既有对基础数学概念的严谨论证,也有对物理应用场景的生动描绘。这种跨学科的融合,使得这本书不仅仅是一本教科书,更像是一本思维的启迪者,它鼓励读者打破学科壁垒,用更广阔的视野去理解世界。

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对于长期从事理论研究的学者来说,这本书无疑是一本不可多得的参考资料。其中对一些前沿概念的深入剖析,以及对最新研究成果的引用,都极具价值。我注意到书中引用了大量的参考文献,这表明作者在撰写过程中做了非常扎实的研究,为读者提供了进一步深入学习的线索。即使是其中的某些章节,对于一些特定领域的研究者来说,也可能成为他们研究的起点或重要参考。

评分

作为一名对物理学有着浓厚兴趣的读者,我尤其关注书中物理学部分的阐述。它并没有仅仅停留在数学工具的层面,而是深入探讨了这些数学概念是如何在现代物理学中发挥作用的。从早期经典物理中的几何应用,到量子场论中的拓扑结构,再到弦理论中对高维空间的探索,这本书为我打开了一扇全新的大门。我尤其惊叹于作者如何将复杂的物理模型与精妙的数学语言结合起来,例如,在讲解规范场论时,书中对纤维丛的介绍,让我对场的内在结构有了更深刻的理解,也对物理学家们构建理论的智慧佩服不已。

评分

这本书简直就是一本沉甸甸的知识宝库,拿到手的第一感觉就是分量十足,那种厚实感就预示着它蕴含的内容绝非泛泛之辈。封面设计简洁而经典,深蓝色的背景搭配烫金的字体,透着一股学术的严谨和深邃。我尤其欣赏它的排版,清晰的字体,合理的行距,即使是密密麻麻的公式和定理,也能看得出编排者的良苦用心,让人在阅读过程中尽量减少视觉疲劳。书页的纸质也相当不错,触感温润,不像某些劣质印刷的书籍那样容易泛黄或有刺鼻的油墨味,这对于一本需要反复翻阅和做笔记的书来说,无疑是加分项。

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我迫不及待地翻开它,首先映入眼帘的是目录,那洋洋洒洒的章节标题,每一个都像一个待解的谜团,激起了我强烈的好奇心。从基础的几何概念,到抽象的拓扑空间,再到量子物理的深邃理论,它构建了一个宏大的知识体系,将看似风马牛不相及的领域巧妙地联系在一起。我尤其对其中关于微分几何的部分印象深刻,那些关于曲率、联络和测地的讲解,用词精确,逻辑严谨,仿佛将我带入了数学的殿堂,让我对空间有了全新的认识。即使在阅读过程中遇到一些晦涩难懂的数学符号,作者也尽可能地给出了清晰的解释和背景铺垫,这对于我这种非数学专业背景的读者来说,简直是福音。

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这本书的语言风格也值得称赞。虽然内容本身具有一定的难度,但作者的文字却不失流畅和优美。他避免了过于晦涩的学术术语堆砌,而是用清晰、简洁的语言来表达复杂的思想。这种“润物细无声”的叙述方式,让我在阅读过程中能够沉浸其中,而不是被语言所困扰。我尤其喜欢作者在引入新概念时,所进行的背景介绍和历史渊源的阐述,这不仅增加了知识的趣味性,也让我对这些概念的形成和发展有了更深的理解。

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错误真的很多,而且不光是记号错误,连推导错误都有. 个人觉得第十章connection写得是比较好的,颇刷物理人的三观;十一章各种示性类的介绍也挺好;十二章指标定理有点凌乱,十三章最大偷懒是不证明non-abelian anomaly结论,14章作为玻色弦入门还行

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涵盖面很广啊,居然弦论也有涉及。。。很强大的工具书了。

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这个题材的标准书籍

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errata: http://theory.caltech.edu/classes/ph229a/nakerrata2l.pdf || 暂时到第十章,话题很全。已经没之前那么感兴趣了=。=

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给了我认识数学的机会,也给了我继续学的motivation;但是错误太多,不仅仅是印刷错误,还有抄袭嫌疑。

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