物理学家用的张量和群论导论

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出版者:世界图书出版公司
作者:Nadir Jeevanjee
出品人:
页数:242
译者:
出版时间:2014-3
价格:0
装帧:平装
isbn号码:9787510070266
丛书系列:
图书标签:
  • 张量
  • 物理
  • 群论
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具体描述

这是一部讲述张量和群论的物理学专业的教程,用直观、严谨的方法介绍张量和群论以及其在理论物理和应用数学的重要性。《物理学家用的张量和群论导论》旨在用一种比较独特的框架,揭开张量的神秘面纱,使得读者在经典物理和量子物理的背景理解它。将物理计算中的许多流形公式和数学中的抽象的或者更加概念性公式的联系起来,对张量和群论的的人来说,这项工作是很欢迎的。物理和应用数学专业的高年级本科生和研究生都将受益于本书。

《物理学家用的张量和群论导论》 本书旨在为物理学研究者提供一套严谨而实用的工具,用以理解和应用张量和群论这两个在现代物理学中至关重要的数学概念。全书结构清晰,逻辑严谨,从基础概念出发,逐步深入到更复杂的应用,力求使读者在掌握数学工具的同时,深刻理解其在物理问题中的内涵。 第一部分:张量分析基础 本部分将从最基本的向量空间和线性代数概念出发,逐步引入张量的定义。我们将详细阐述张量的代数性质,包括张量的加法、数乘、张量积等。为了便于理解,我们将引入多种表示方法,如分量表示、指标表示,并详细讲解指标升降的规则。 接着,我们将重点介绍张量的几何意义,特别是张量在描述物理量(如应力、应变、电磁场强度等)中的作用。我们将深入探讨张量的协变性和逆变性,以及它们在坐标变换下的行为。这将帮助读者理解为什么张量是描述物理规律的理想语言。 本部分还将详细讲解张量的导数,包括张量场的散度、旋度、梯度等,并展示这些运算在描述流体动力学、电动力学等物理现象中的实际应用。此外,我们还会介绍张量微积分的若干重要定理,如高斯散度定理、斯托克斯定理等,并分析它们在物理学中的直观意义。 第二部分:群论基础及其物理应用 群论是研究对称性的数学语言。本部分将系统介绍群的基本概念,包括群的定义、子群、陪集、正规子群、商群等。我们将详细讲解群的同态和同构,以及它们在理解不同群结构之间的联系中的作用。 我们将重点介绍有限群和连续群。对于有限群,我们将详细讲解置换群、对称群及其在量子力学中的应用,例如分子对称性和光谱的分类。我们将引入群的表示理论,包括不可约表示、特征标等,并展示它们在解决薛定谔方程、理解能级简并等问题中的强大威力。 对于连续群,我们将以李群和李代数为核心,详细讲解其基本概念和性质。我们将重点关注物理学中常见的连续群,如旋转群SO(3)、洛伦兹群SO(1,3)、庞加莱群等。我们将深入探讨这些群在相对论、粒子物理等领域中的应用,以及群的生成元、指数映射等概念。 第三部分:张量与群论的结合应用 在掌握了张量和群论的各自理论后,本部分将着重于将两者结合起来,解决更复杂的物理问题。我们将探讨如何利用群表示理论来简化张量代数和张量方程的求解。例如,在量子力学中,利用群论可以方便地处理角动量耦合问题。 我们将详细介绍对称性破缺的概念,以及它在凝聚态物理、粒子物理等领域中的重要性。我们将分析各种对称性破缺机制如何导致新现象的出现,例如相变、自发磁化等。 此外,本书还将涉及一些更高级的主题,如微分流形上的张量分析,这将为理解广义相对论等提供坚实的基础。我们还将简要介绍张量和群论在量子场论、弦论等前沿物理研究中的应用。 本书特色: 强调物理直观: 在讲解抽象的数学概念时,始终与物理背景相结合,力求让读者理解数学工具背后的物理意义。 循序渐进: 从基础概念到高级应用,内容组织有序,难度逐步提升,适合不同背景的读者。 丰富的例题和习题: 每一章都配有精心设计的例题和习题,帮助读者巩固所学知识,并尝试解决实际物理问题。 严谨的数学推导: 在保证物理直观性的同时,数学推导清晰严谨,满足物理学研究对精确性的要求。 覆盖广泛的应用领域: 所举例子涉及经典力学、电动力学、量子力学、相对论、粒子物理、凝聚态物理等多个重要物理分支。 通过学习本书,读者将能够熟练运用张量和群论这两个强大的数学工具,在解决复杂的物理问题时游刃有余,并为进一步深入研究相关领域打下坚实的基础。本书不仅是一本数学工具书,更是一本引导读者理解物理世界深层对称性和结构的思想之书。

作者简介

目录信息

part i linear algebra and tensors
i a quicklntroduction to tensors
2 vectorspaces
2.1 definition and examples
2.2 span,linearlndependence,and bases
2.3 components
2.4 linearoperators
2.5 duaispaces
2.6 non-degenerate hermitian forms
2.7 non-degenerate hermitian forms and dual spaces
2.8 problems
3 tensors
3.1 definition and examples
3.2 changeofbasis
3.3 active and passive transformations
3.4 the tensor product-definition and properties
3.5 tensor products of v and v*
3.6 applications ofthe tensor product in classical physics
3.7 applications of the tensor product in quantum physics
3.8 symmetric tensors
3.9 antisymmetric tensors
3.10 problems
partii grouptheory
4 groups, lie groups,and lie algebras
4.1 groups-definition and examples
4.2 the groups ofclassical and quantum physics
4.3 homomorphismandlsomorphism
4.4 from lie groups to lie algebras
4.5 lie algebras-definition,properties,and examples
4.6 the lie algebras ofclassical and quantum physics
4.7 abstractliealgebras
4.8 homomorphism andlsomorphism revisited
4.9 problems
5 basic representation theory
5.1 representations: definitions and basic examples
5.2 furtherexamples
5.3 tensorproduet representations
5.4 symmetric and antisymmetric tensor product representations
5.5 equivalence ofrepresentations
5.6 direct sums andlrreducibility
5.7 moreonlrreducibility
5.8 thelrreducible representations ofsu(2),su(2) and s0(3)
5.9 reairepresentations andcomplexifications
5.10 the irreducible representations of st(2, c)nk, sl(2, c) ands0(3,1)o
5.11 irreducibility and the representations of 0(3, 1) and its double covers
5.12 problems
6 the wigner-eckart theorem and other applications
6.1 tensor operators, spherical tensors and representation operators
6.2 selection rules and the wigner-eckart theorem
6.3 gamma matrices and dirac bilinears
6.4 problems
appendix complexifications of real lie algebras and the tensor
product decomposition ofsl(2,c)rt representations
a.1 direct sums and complexifications oflie algebras
a.2 representations of complexified lie algebras and the tensor
product decomposition ofst(2,c)r representations
references
index
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书真是让我眼前一亮,完全颠覆了我对理论物理教材的固有印象。从翻开第一页开始,我就感觉到一股扎实的数学功底在支撑着内容,但它绝不是那种枯燥乏味的数学手册。作者似乎深谙如何将高深的抽象概念与物理直觉巧妙地结合起来。例如,在讨论对称性和守恒定律时,那种层层递进的推导过程,清晰得如同在解一个精巧的数学谜题,但每一步的引入都有着明确的物理动机。我尤其欣赏作者对于概念引入的节奏感,既不过分简化导致理解肤浅,也不会在一开始就抛出过于复杂的工具,让人望而却步。它更像是一位经验丰富的导师,耐心地引导你攀登知识的高峰,每到关键处都会停下来,用不同的角度反复强调核心思想。读起来,我感觉自己不仅仅是在学习工具,更是在理解物理世界深层结构是如何被这些数学语言所描绘的。这种教学上的智慧,在很多同类书籍中是很难觅得的。对于初学者来说,这无疑是一座坚实的桥梁,而对于有一定基础的人来说,它也能提供新的视角去审视那些看似熟悉的概念。

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我必须承认,这本书的阅读曲线相当陡峭,它要求读者投入大量的精力进行思考和演算。这并非批评,而是对内容深度的客观描述。它毫不含糊地要求读者不仅要“看懂”推导,更要“内化”背后的逻辑。那些看似简单的习题,实则蕴含着对核心概念的深刻检验。我花了好几个小时在一个看似简单的群作用的例子上,最终才明白作者是如何巧妙地将抽象的表示论应用于实际的晶体结构分析中的。这种“受教”的过程虽然辛苦,但带来的顿悟感是其他轻松读物无法比拟的。这本书似乎在挑战读者的思维极限,迫使我们摆脱直觉的束缚,真正用群论的语言去“感受”物理学。它不是那种看完就能束之高阁的读物,更像是需要反复咀嚼、时常翻阅的“精神食粮”,每一次重温都会带来新的领悟,这是高质量学术著作的标志。

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这本书的排版和细节处理上,体现出一种对读者体验的极致尊重。墨水和纸张的选择让长时间阅读下来也不会感到疲劳,这在厚重的理论书籍中是极其难得的品质。更让我称赞的是,书中对符号和术语的使用极其一致和严谨。在物理学中,一个微小的符号混淆都可能导致严重的理解偏差,但在这本书里,从始至终,所有的标记都遵循着清晰的约定,这极大地减少了阅读过程中的“侦探工作”,让我可以将全部精力集中在物理思想本身。此外,书中的插图和图示,虽然数量不多,但每一张都具有极高的信息密度和解释力。它们不是简单的装饰,而是对抽象代数结构进行视觉化呈现的有效工具,帮助我直观地把握了那些仅凭文字难以想象的几何和拓扑关系。这种对细节的执着,使得这本书在实用性和参考价值上都达到了一个很高的水准,我敢肯定,未来在查阅特定公式或定义时,它会是我最信赖的工具书之一。

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与市面上许多偏向“工具箱”式的教材不同,这本书展现出一种令人振奋的哲学深度。作者似乎不满足于仅仅教会读者如何“计算”,他更致力于探讨为什么“必须”使用这些工具。在某些章节的讨论中,能够明显感受到作者对物理学基本原理的深刻反思,他将张量和群论的引入,不仅仅视为解决特定问题的手段,更是对我们理解时空、物质及其相互作用方式的根本重塑。这种对“为何如此”的追问,让整本书的格调拔高了一个层次。它不仅仅是一本技术手册,更像是一次关于物理学基础和美学的深度对话。这种宏大的视角,极大地激发了我探索更前沿理论的兴趣,让我明白,掌握了这些数学语言后,我们才能真正开始聆听宇宙深处的“和声”。这使得阅读体验从单纯的学习知识,升华为一种对科学本质的探寻。

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这本书在跨学科的知识整合上做得非常出色,展现了作者广阔的学术视野。我发现,它巧妙地穿插了来自不同物理分支的实例,从狭义相对论中的洛伦兹群到量子力学中的角动量代数,再到凝聚态物理中的空间群,这些例子相互印证,构建了一个统一的数学框架。这种无缝衔接的能力,极大地增强了知识的融会贯通性。对于一个希望建立完整知识体系的读者来说,这种避免“孤立知识点”的编排方式是无价的。它清晰地揭示了,看似迥异的物理现象背后,往往共享着相同的数学骨架。这本书成功地扮演了“翻译官”的角色,将抽象的代数语言转化为可操作的物理洞察力,使得读者能够将从一个领域学到的工具高效地迁移到另一个领域,极大地提升了解决复杂问题的通用能力。

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小册子之入门神器,张量写的很好,群论有些困惑

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前言戳到心窝,作者拍着胸脯许下承诺,情书不过如此。【读后感,图景明晰,例子典型,赞】

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