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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:赵四化

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2004-7-1

价格:16.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787560614007

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制
• 控制理论
• 控制系统
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• 电气工程
• 机械工程
• 系统工程

图书名称：量子纠缠与时空几何的交汇 图书简介 本书深入探索了当代物理学中最具颠覆性和吸引力的前沿领域——量子纠缠现象与广义相对论所描述的时空几何结构之间的深刻联系。我们旨在构建一个跨越经典物理学藩篱的理论框架，审视信息如何在极端引力场中传播，以及时空本身的拓扑结构如何受量子力学原理的制约。 第一部分：纠缠的基石与量子信息论的拓展 本部分首先对量子纠缠的基础理论进行了严谨的回顾与重构。我们从薛定谔绘景和海森堡绘景出发，详细阐述了贝尔不等式的物理意义及其在实验中的验证。重点探讨了多体系统中的纠缠度量，包括冯·诺依曼熵、纠缠熵以及纠缠见证人（Entanglement Witness）的构建方法。 随后，我们将视野投向量子信息论在非经典系统中的应用。我们详细分析了量子隐形传态（Quantum Teleportation）的理论可行性与实验挑战，特别是考虑在非理想信道（如存在环境退相干和引力效应）下的保真度问题。本节还专门辟出章节讨论量子纠错码（Quantum Error Correcting Codes）的几何构造，特别是表面码（Surface Codes）在高维和弯曲空间中的推广潜力。 一个核心议题是“量子信息黑洞”的探讨。通过对霍金辐射机制的重新审视，我们引入了信息悖论（Information Paradox）的最新进展，并讨论了防火墙（Firewall）假说、虫洞（ER=EPR）猜想的数学模型及其对量子场论的修正要求。我们力求清晰展示，在不引入新物理的情况下，如何利用量子信息工具来解析黑洞视界面附近时空的复杂性。 第二部分：时空几何的量子化与引力场中的信息 第二部分将焦点转向广义相对论的框架，并探索如何将量子信息概念内嵌到时空动力学中。我们从爱因斯坦场方程出发，利用变分原理推导了基于信息量的作用量原理，尝试在经典引力背景下引入量子信息密度作为源项。 关键内容在于“引力子的信息载荷”研究。我们分析了由引力波携带的能量-动量信息，并将其与量子场的张量（Tensor）结构进行对比。我们引入了“时空曲率熵”的概念，借鉴贝肯斯坦-霍金熵的成功经验，试图建立一个描述局部时空几何复杂度的量度，该量度直接依赖于局部量子态的纠缠结构。 本章详细阐述了 AdS/CFT 对偶（反德西特/共形场论对偶）在描述引力与量子场论关系中的作用。我们通过一个具体的例子——二维重力模型在边界共形场论下的实现——展示了如何用边界CFT的纠缠熵来精确计算内部引力几何的面积（Ryu-Takayanagi 公式及其修正），揭示了“测地线长度即纠缠熵”这一深刻联系。 第三部分：新兴模型与未来方向 本书的第三部分聚焦于当前理论物理中最具争议和活力的研究方向，这些方向直接桥接了量子信息与量子引力。 我们详细讨论了“量子时空网络”（Quantum Spacetime Networks）。该模型将时空视为由相互纠缠的量子比特（Qubits）构成的图或网络结构。我们引入了张量网络（Tensor Networks）的数学工具，如MERA（多尺度纠缠重整化 Ansatz），来模拟二维乃至三维时空的演化和重构过程。通过分析张量网络的收缩和演化，我们可以模拟时空中的微小扰动（如引力子散射）如何影响整体拓扑结构。 此外，本书还包含对“量子引力干涉效应”的理论预测。如果时空本身具有量子涨落，那么宏观尺度的干涉实验，例如在超高精度引力仪或原子干涉仪中，是否可能观测到由背景时空量子涨落引起的相位漂移或相干性损失？我们构建了相应的哈密顿量模型，并评估了当前技术水平下探测这些效应的可能性。 最后，本书展望了将这些理论成果应用于理解早期宇宙学的可能性。我们探讨了宇宙暴胀（Inflation）阶段的量子涨落是否可以被视为一种巨大的、普遍的量子纠缠态的遗迹，以及信息如何从暴胀后的热大爆炸状态中“解耦”出来，形成我们现在观察到的宇宙结构。 目标读者 本书面向具有扎实的量子力学、广义相对论和高等数学基础的研究人员、博士研究生以及资深物理爱好者。阅读本书需要对现代物理学的核心概念有深入的理解，但我们力求在引入复杂数学工具时提供清晰的物理图像和直观解释。本书并非教科书，而是对前沿研究课题的深度综述和理论构建尝试。

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这本书的排版和案例质量，简直是教科书中的一股清流。我过去看的很多技术书籍，要么是字体小得像蚂蚁，要么是图表模糊不清，看着费劲。但这本书完全没有这个问题，纸张的质感很好，印刷清晰锐利，尤其是那些复杂的信号流图和波德图，线条干净利落，标注明确，即使是手绘的示意图也充满了教学的匠心。更棒的是，几乎每一个关键概念后面，都会跟着一个精心挑选的“实例分析”。这些实例不仅仅是简单的数学题，它们往往来自于真实的工业场景，比如机器人的轨迹跟踪、化工过程的温度调节等，这让理论和实践的衔接无比紧密。更让人称赞的是，书中对某些经典控制器的设计流程进行了高度的提炼和标准化描述，比如PID参数整定，它不仅给出了理论公式，还提供了基于经验法则的“试凑法”指导，这对于那些急需快速解决实际问题的工程师来说，简直是无价之宝。这种对读者体验的极致关注，让学习过程本身变成了一种享受。

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这本书简直是为我这种初学者量身定做的。我之前对那些复杂的数学公式和抽象的概念感到望而却步，总觉得控制理论离现实世界很遥远。然而，这本书的叙述方式非常直观，它没有一开始就堆砌那些让人头疼的微分方程，而是从一些非常贴近生活的例子入手，比如恒温器的工作原理、汽车的巡航控制等等。作者很懂得如何引导读者的思维，他会先提出一个实际问题，然后循序渐进地展示如何用控制的思维去分析和解决它。最让我印象深刻的是，书中对系统动态特性的讲解，那种“仿佛能看到”系统如何响应输入变化的描述，真的让人豁然开朗。而且，它在介绍经典控制理论（比如频域分析）时，穿插了大量的图示和仿真结果，这使得那些原本枯燥的曲线图变得生动起来，我不再是死记硬背公式，而是真正理解了它们背后的物理意义和工程含义。对于想入门，又害怕被理论吓跑的读者来说，这本书绝对是开启控制世界大门的金钥匙。它的阅读体验非常顺畅，完全没有传统教科书那种拒人千里的冷硬感。

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我不得不说，这本书的深度和广度都超出了我的预期，完全不是那种泛泛而谈的入门读物。它在深入探讨了系统的建模方法后，对现代控制理论中的状态空间方法给予了极其详尽的阐述。特别是对于非线性系统的分析部分，作者并没有止步于Lypunov稳定性理论的简单介绍，而是详细剖析了几种常用的近似线性化技术及其局限性，并且给出了多个在实际工程中非常重要的反馈设计案例。书中对“最优控制”的讲解尤为精彩，它不像有些教材那样只是罗列庞大的矩阵运算，而是通过巧妙的推导，将庞大的贝尔曼方程分解成易于理解的步骤，让读者能深刻体会到动态规划思想的精髓。此外，书中还涉及了一些前沿的鲁棒控制和自适应控制的基本概念，虽然篇幅不长，但足以让人感受到现代控制理论的强大威力。这本书的难度是阶梯式的，前半部分适合打基础，后半部分则能让有一定基础的研究者感到满足，它提供了一个从基础到进阶的完整知识框架，堪称一本里程碑式的著作。

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我是一个偏向于理论研究的读者，对系统的数学描述和证明过程非常看重。这本书在这方面表现得极为严谨，它在引入任何控制策略之前，都非常扎实地完成了系统的数学建模，包括对传递函数的推导和状态空间方程的建立，每一步的数学依据都交代得清清楚楚。对于一些关键定理的证明，比如能控性和能观测性的判据，作者的处理方式非常清晰有力，避免了过多的符号堆砌，使得证明逻辑链条完整且易于追踪。最让我欣赏的是，书中对拉普拉斯变换和Z变换的运用，处理得极为优雅，展示了频域分析在系统稳定性和瞬态响应分析中的强大能力。虽然这本书的理论深度很高，但它并没有因此牺牲严谨性，对于那些希望深挖控制理论根源，而不是只满足于使用工具箱的读者而言，这本书提供了坚实的理论基石，是进行高阶学习和原创性研究不可或缺的参考资料。

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坦白讲，当我翻开这本书时，我最大的担心是它会不会太过“学术化”，从而忽略了现代工程实践的快速发展。然而，这本书巧妙地在传统理论和新兴技术之间找到了一个绝佳的平衡点。它没有沉溺于过时的模型，而是非常重视现代工业控制系统中的数字化和离散化处理。书中对于采样对系统的影响、量化误差的分析，以及如何在高频情况下设计数字滤波器来处理噪声，都有非常深入的探讨。此外，它还对目前非常热门的“模型预测控制”（MPC）进行了概述性的介绍，虽然没有深入到复杂的优化算法层面，但足以让读者了解其核心思想——利用模型预测未来，并据此优化当前控制输入。这种前瞻性的内容设置，使得这本书的生命力得以延续，它既能帮助读者理解经典反馈控制的原理，又能为他们面向未来智能控制的发展指明方向。这是一本能让你在掌握“过去”的同时，也“看见未来”的优秀教材。

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