Operational Quantum Physics (Lecture Notes in Physics Monographs) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Paul Busch

出品人:

页数:230

译者:

出版时间:2001-12-21

价格:USD 59.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540593584

丛书系列:

图书标签:

• Quantum Physics
• Operational Quantum Mechanics
• Quantum Foundations
• Mathematical Physics
• Physics
• Lecture Notes in Physics
• Quantum Theory
• Measurement Theory
• Open Quantum Systems
• Quantum Information

好的，根据您的要求，我将为您撰写一本名为《Operational Quantum Physics (Lecture Notes in Physics Monographs)》的图书简介，该简介将详细描述不包含您指定书籍内容的、另一本虚构图书的详细信息。 --- 理论物理学前沿：《非线性动力学与复杂系统：从混沌到涌现》 作者： 埃利亚斯·范德堡 (Elias Van Der Beek) 出版社： 普林斯顿大学出版社 (Princeton University Press) 丛书： 现代物理学前沿系列 (Frontiers in Modern Physics) 页数： 680 页 ISBN： 978-0-691-24007-3 内容简介 本书深入探讨了二十一世纪物理学、数学及工程学交叉领域中最为引人入胜的主题之一：非线性动力学与复杂系统。不同于着重于线性叠加原理和精确解析解的传统物理学方法，《非线性动力学与复杂系统：从混沌到涌现》将焦点放在了系统的内在不稳定性和不可预测性上，系统地剖析了这些系统如何从简单的局部相互作用中涌现出宏观的、结构化的行为。 本书的结构设计旨在引导读者从经典混沌理论的严谨数学基础出发，逐步迈向更前沿的、涉及统计物理学、信息论和计算模型的前沿研究领域。全书共分为四个宏大板块，辅以大量的案例分析和最新的研究进展。 --- 第一部分：非线性动力学的数学基石 (The Mathematical Foundations of Nonlinear Dynamics) 本部分为后续的复杂系统分析奠定了坚实的数学基础。我们首先回顾了相空间几何、流场（Flow Fields）和不动点分析的基本概念，但核心重点立即转向了非线性和不稳定性。 关键章节包括： 1. 微分方程的拓扑分析与分支理论 (Bifurcation Theory): 详细介绍了霍普夫（Hopf）分支、鞍结点（Saddle-Node）分支和超临界/次临界（Supercritical/Subcritical）分支等关键现象。我们着重分析了参数微小变化如何导致系统定性行为的剧烈转变，例如从稳定平衡态到周期性振荡的转变。 2. 庞加莱截面与遍历性 (Poincaré Sections and Ergodicity): 阐述了如何使用庞加莱截面将高维连续流降维为离散映射，从而有效地识别周期轨道和混沌吸引子。遍历性概念在此被深入探讨，用以理解长时间序列数据的统计特性。 3. 李雅普诺夫指数与敏感依赖性 (Lyapunov Exponents and Sensitive Dependence): 详尽推导了最大李雅普诺夫指数的物理意义，并将其作为量化系统混沌程度的“黄金标准”。利用洛伦兹（Lorenz）系统和罗森布拉特（Rössler）系统作为经典案例，展示了初始条件的微小扰动如何在有限时间内指数级放大，从而解释了长期预测的内在困难。 --- 第二部分：经典混沌系统的案例研究 (Case Studies in Classical Chaotic Systems) 本部分将理论数学工具应用于具体的物理模型，展示了混沌在经典力学框架下的表现。 重点案例分析： 1. 行星轨道的稳定性与三体问题: 深入剖析了在限制性三体问题中（如拉格朗日点附近）的混沌运动。通过引入 KAM 理论（Kolmogorov–Arnold–Moser），我们探讨了微弱扰动如何破坏准周期轨道，并导致行星轨道的长期不稳定性。 2. 激光物理中的双稳态与分岔: 探讨了在光学腔中，光场强度与泵浦功率之间的非线性反馈机制。这部分内容详细介绍了激光阈值、稳态振荡以及由腔内非线性导致的周期倍增和通往混沌的路径。 3. 耗散系统与奇异吸引子 (Dissipative Systems and Strange Attractors): 对洛伦兹吸引子进行了细致的几何分析，并引入了分形维度（Fractal Dimension）的概念来描述这些吸引子的非整数维特征。这为理解信息压缩和系统复杂性提供了几何视角。 --- 第三部分：从微观到宏观的涌现现象 (Emergence from Microscopic Interactions) 本部分是全书的创新核心，它将焦点从孤立的非线性方程转移到由大量粒子或单元构成的、具有自组织特性的复杂系统。这部分内容深刻地融合了统计力学和信息论。 核心主题探讨： 1. 元胞自动机与元胞动力学 (Cellular Automata and Cellular Dynamics): 详细介绍了 Wolfram 分类，特别是关于第三类（混沌）和第四类（复杂/涌现）元胞自动机的研究。我们展示了简单的局部规则如何生成全球性的结构，如“生命游戏”中的滑翔机和稳定的模式。 2. 同步现象与耦合振子网络 (Synchronization and Coupled Oscillator Networks): 探讨了大量耦合振子（如 Kuramoto 模型）如何自发地实现全局同步。这部分内容深入研究了耦合强度、相位锁定以及网络拓扑结构（如小世界网络、无标度网络）对同步阈值和集体行为的影响。 3. 信息论视角下的复杂性度量: 引入了有效复杂性（Effective Complexity）和互信息（Mutual Information）等工具，用以量化一个系统在经过演化后所“储存”和“处理”的信息量，区别于简单的熵和随机性。 --- 第四部分：应用与前沿展望 (Applications and Future Directions) 最后一部分将前述理论应用于实际的科学和工程领域，并展望了该领域未来的研究方向。 1. 湍流与流体力学中的非线性: 探讨了纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程的闭合问题。我们着重分析了能量级串（Energy Cascade）中的湍流统计特性，并讨论了如何使用降阶模型（Reduced-Order Models, ROMs）来捕捉湍流的主导特征。 2. 生物物理中的反馈回路: 分析了神经元网络、基因调控网络中的振荡和模式形成。重点关注了反应-扩散系统（如 Belousov-Zhabotinsky 反应）中形成的自组织波前和形态发生。 3. 计算物理中的拓扑数据分析 (Topological Data Analysis, TDA): 介绍了一种新兴的数学工具，用于在复杂的高维数据集中识别“洞”和“连通性”，这对于从噪声数据中提取系统的拓扑不变量至关重要。本书最后讨论了 TDA 在识别复杂网络中隐藏结构的应用潜力。 --- 本书特色 严谨性与直观性并重： 在保持数学推导严谨性的同时，辅以大量直观的图形化解释和物理图像，使高阶概念易于理解。 跨学科整合： 成功地将经典的哈密顿动力学、耗散系统理论与现代的图论、信息论和计算模型无缝连接。 丰富的例题与习题： 每章末尾均包含需要读者动手推导或使用数值方法解决的进阶问题，适合研究生和科研人员自学或作为高级课程的教材。 《非线性动力学与复杂系统：从混沌到涌现》是理论物理、应用数学以及计算科学领域研究人员和学生不可多得的工具书，它为理解自然界中无处不在的复杂性现象提供了统一而强大的分析框架。

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