Mathematical Methods of Classical Mechanics (Graduate Texts in Mathematics)

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出版者:Springer
作者:V. I. Arnold
出品人:
页数:535
译者:A. Weinstein
出版时间:1997-09-05
价格:USD 69.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780387968902
丛书系列:Graduate Texts in Mathematics
图书标签:
  • 数学
  • 物理
  • Physics
  • Mechanics
  • Mathematics
  • 经典力学
  • 数学物理
  • 辛几何
  • 数学物理
  • 经典力学
  • 研究生数学
  • 微分几何
  • 哈密顿力学
  • 拉格朗日力学
  • 辛几何
  • 力学系统
  • 向量场
  • 微分方程
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具体描述

In this text, the author constructs the mathematical apparatus of classical mechanics from the beginning, examining all the basic problems in dynamics, including the theory of oscillations, the theory of rigid body motion, and the Hamiltonian formalism. This modern approch, based on the theory of the geometry of manifolds, distinguishes iteself from the traditional approach of standard textbooks. Geometrical considerations are emphasized throughout and include phase spaces and flows, vector fields, and Lie groups. The work includes a detailed discussion of qualitative methods of the theory of dynamical systems and of asymptotic methods like perturbation techniques, averaging, and adiabatic invariance.

经典力学数学方法 作者:[此处留空,不填写作者名] 系列:数学研究生教材 (Graduate Texts in Mathematics) 《经典力学数学方法》是一本旨在为研究生数学和物理学学生提供经典力学扎实数学基础的著作。本书侧重于从现代数学的视角来审视经典力学,通过引入和发展更抽象、更强大的数学工具,来揭示经典力学背后深刻的结构和联系。它并非一本典型的介绍经典力学物理概念的入门书籍,而是将重心放在了如何用数学语言精确、严谨地描述和分析力学现象。 本书的写作目标清晰明确:让读者掌握一套能够应对更高级理论物理问题(如广义相对论、量子场论等)的数学框架。为此,书中深入探讨了诸如微分几何、微分拓扑、李群和李代数等在经典力学中扮演关键角色的数学分支。读者将学习如何用流形、矢量丛、辛结构等概念来重新理解和构建经典力学的理论体系。 内容概述: 本书的结构围绕着经典力学中的核心概念展开,并逐一将其置于更广阔的数学背景之下。 基础数学工具的准备: 在正式进入力学之前,作者会详细介绍必要的数学背景知识。这包括对线性代数、微积分、张量分析以及一些基础的拓扑和微分几何概念的回顾和延伸。特别地,对于流形(Manifolds)的介绍将贯穿始终,因为它们是描述相空间和状态空间的自然语言。读者将学习流形的定义、图册、切空间、矢量场等核心概念。 拉格朗日力学: 拉格朗日力学是本书的重点之一。作者会从最基本的牛顿力学出发,逐步引出变分原理,然后构建出拉格朗日量及其方程。更重要的是,本书会强调拉格朗日力学与微分几何之间的紧密联系。相空间(Phase Space)将被理解为一个辛流形(Symplectic Manifold),而拉格朗日方程则可以通过辛形式和哈密顿向量场来优雅地表述。读者将深入理解最小作用量原理的几何意义。 哈密顿力学: 哈密顿力学是经典力学的另一个重要分支,本书将对其进行深入的数学阐述。哈密顿量、正则方程、泊松括号(Poisson Brackets)等概念将被赋予清晰的几何解释。读者将学习到如何利用辛流形的结构来理解哈密顿方程的演化。泊松括号将不仅仅是一个代数工具,更是相空间上一个重要的微分算子,它定义了系统的可观测量之间的相互关系以及它们随时间演化的规律。 辛几何和李群: 辛几何是本书的核心数学工具之一。本书将详细介绍辛流形、辛形式、辛同胚以及刘维尔定理的辛几何解释。这些概念为理解哈密顿系统的可积性、李群在对称性分析中的作用提供了基础。李群和李代数在描述连续对称性方面发挥着关键作用,例如旋转群SO(3)在描述角动量守恒中的应用。本书将探讨这些群论工具如何与力学系统相结合,揭示其内在的对称性和守恒律。 可积系统与黎曼曲面: 对于一些特殊但重要的力学系统,本书会探讨可积性的概念,并介绍一些现代方法来研究可积性,例如通过黎曼曲面和阿贝尔积分。这将展示如何将分析学和复几何的工具应用于解决具体的力学问题。 泊松结构与对称性: 泊松结构不仅限于辛流形,本书还会讨论更一般的泊松流形。对称性在力学中扮演着至关重要的角色,诺特定理(Noether's Theorem)将作为贯穿全书的重要线索,展示守恒量与连续对称性之间的深刻联系。 本书的特点: 严格的数学表述: 本书以严谨的数学语言来构建经典力学,避免模糊和非形式化的论述。每一概念的引入都伴随着精确的定义和定理。 现代数学视角: 它不是一本复述牛顿到拉格朗日、再到哈密顿的传统教材,而是从现代数学的语言和工具出发,重新审视和阐释经典力学。 强调几何直观: 通过流形、辛几何等概念,本书力求为抽象的力学概念提供深刻的几何直观,帮助读者理解其内在的结构。 为进阶学习奠定基础: 对于希望深入研究广义相对论、量子力学、场论等领域的学生来说,本书提供的数学框架至关重要。它能帮助读者理解这些更高级理论中的许多数学工具的起源和意义。 挑战性与深度: 本书的数学深度较大,需要读者具备扎实的数学基础和较强的学习能力。它旨在挑战读者,促使其在数学上获得真正的提升。 适合读者: 本书特别适合对经典力学有一定了解,并希望从更抽象、更数学化的角度深入理解其原理的研究生数学专业学生、理论物理专业学生,以及任何对经典力学的数学结构感兴趣的研究人员。它是一本理想的进阶读物,能够极大地拓展读者在力学和相关数学领域内的视野。

作者简介

目录信息

读后感

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齐民友师数学造诣和心智,在国内自然数前列。翻译的几部经典著作有目共睹,都是年轻人不可逾越的重要阶梯之。 但此书的译法会让 Arnold 这等狂人大为生气的,实际上也是中国大陆无法与俄罗斯和西方数学界接壤所在。 概念或者命名与思想抽象完全无法理解原著。 例如,附录 1...

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教科书也应该能写出美感来的。 阿诺总是让我想起当年哥廷根的数理精神,不知道他们有什么渊源。 喜欢几何一样的东西,可能是从小做平面几何养成的不良习惯。 阿提亚在他的“20世纪的数学”中曾经把数学家分成两类,一类是Hilbert和布尔巴基类的,另一类是彭加莱和阿诺类的。个...  

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教科书也应该能写出美感来的。 阿诺总是让我想起当年哥廷根的数理精神,不知道他们有什么渊源。 喜欢几何一样的东西,可能是从小做平面几何养成的不良习惯。 阿提亚在他的“20世纪的数学”中曾经把数学家分成两类,一类是Hilbert和布尔巴基类的,另一类是彭加莱和阿诺类的。个...  

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终于有中文版了,高教出版社与Spring Verlag的合作真是不错。“圣经”级别的读物,当年看的是英文的,Spring Verlag的GMT丛书,这本是谁翻译的呢? 虽然现在不研究这个了,但是当年带给我的阅读感受,仍然是难以忘怀!庖丁解牛,騞騞然,游刃有余而又不失整体。  

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书里包含的信息量巨大,深度也很深,但相对很好读。书里到处讲的都是几何的解释,物理的意义,直观呈现的则是相当深入的抽象内容。当成物理书,当成数学书都可称不朽经典。 学过数学的人,尤其是分析和几何,一定要懂一定的力学。当然这本书就是经典之一。 如果在统计力学的领...  

用户评价

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这本书的阅读体验,可以用“循序渐进,豁然开朗”来形容。作者并没有急于抛出复杂的数学概念,而是从最基础的牛顿力学入手,逐步引导读者进入更深层次的理论体系。我记得在学习拉格朗日力学时,书中对“广义坐标”和“虚位移”的细致讲解,让我对力学系统的描述有了全新的认识。它不再局限于笛卡尔坐标,而是允许我们选择更适合问题的坐标系,极大地简化了问题的处理。当我读到哈密顿力学部分时,我才真正体会到“相空间”的强大力量。它将力学系统的状态表示在一个高维空间中,而时间演化则表现为在这个空间中的一条“轨迹”。这种几何化的视角,使得许多原本抽象的物理概念变得直观易懂。书中对“泊松括号”的引入,更是为我打开了新的思路。它不仅仅是数学上的一个算符,更是力学系统演化规律的深刻体现。我曾利用泊松括号,轻松地推导出了能量守恒定律,这让我深切体会到数学工具的简洁与力量。这本书的价值,不仅仅在于它所包含的知识,更在于它所传达的“科学方法论”。它教会了我如何分解问题,如何选择工具,如何从现象中提炼出普适的规律。

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《Mathematical Methods of Classical Mechanics》是一本真正能够“启发思考”的书。它不只是在传授知识,更是在培养一种“科学的思维方式”。作者以一种非常巧妙的方式,将抽象的数学概念与物理世界的规律联系起来。我尤其赞赏书中对“李群”和“李代数”的引入。虽然这些概念听起来十分高深,但作者通过一系列精心设计的例子,清晰地展示了它们在描述力学系统对称性方面的强大作用。例如,书中利用李群的性质,优雅地推导出了角动量守恒定律,这让我对守恒律有了更深刻的理解。此外,书中对“辛流形”的深入探讨,也为我打开了一个全新的视角。它不再是将力学系统视为一个简单的数学模型,而是将其置于一个具有特殊几何结构的流形上进行分析,从而揭示出其内在的演化规律和不变性。我曾尝试运用辛流形的理论,去分析一个非线性振动系统的稳定性。尽管过程颇具挑战,但最终的结论却让我对系统的行为有了前所未有的洞察。这本书的魅力在于,它能够让你在解决问题的过程中,不断地挑战自己的认知边界,不断地发现新的知识和可能性。它是一部真正的“思想盛宴”,每一次阅读,都能带来新的感悟和启发。

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《Mathematical Methods of Classical Mechanics》给我最大的启发,在于它让我看到了数学在物理学中的“创造力”。它并非仅仅是描述物理现象的工具,更是能够引导我们发现新现象、新原理的“催化剂”。我尤其欣赏书中对“庞加莱映射”的详细讲解。它不仅仅是一个数学上的构造,更是分析混沌动力学系统的重要工具。通过庞加莱映射,我们可以将高维的连续演化问题,转化为低维的离散映射问题,从而揭示出系统内在的吸引子、周期轨道等重要结构。这对于理解天气预报、股票市场等复杂系统的演化,都具有深远的意义。书中对“正规型理论”的介绍,也让我看到了数学在解决复杂问题上的强大潜力。通过将非线性系统进行“正规化”,我们可以近似地将其转化为更简单的、线性的系统,从而获得对系统行为的深刻洞察。我曾在一道关于多体相互作用的习题中,尝试运用书中介绍的正规型方法,最终成功地解决了困扰我许久的问题。这种“拨云见日”的感觉,正是这本书带给我的最大惊喜。它不仅仅是一本教科书,更是一部“思想的启蒙书”,它鼓励我去探索未知,去挑战极限,去发现科学的无限可能。

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《Mathematical Methods of Classical Mechanics》是一部真正意义上的“杰作”。它以一种近乎艺术的方式,将严谨的数学推导与深刻的物理洞察力相结合。我最欣赏的是作者对于“可积性”概念的讲解。他不仅解释了可积性在解决经典力学问题中的重要性,还巧妙地引入了高阶守恒量和代数几何等概念,为读者打开了通往更高级理论的大门。当我读到关于“KAM定理”的部分时,我被深深地震撼了。它揭示了在非线性系统中,即使存在扰动,许多近似可积的结构也能得到保留,这对于理解宇宙的长期演化至关重要。作者在讲解过程中,始终保持着一种清晰的逻辑和严密的推理,使得即使是复杂的问题,也能被分解为易于理解的步骤。这本书不仅仅是一本教科书,它更是一部引导读者进行科学思考的“指南”。它教会了我如何运用数学工具去分析物理现象,如何从数据中提炼出普适的规律,如何构建更具预测性的物理模型。每一次合上书本,我都会感到一种由衷的满足和兴奋,仿佛刚刚经历了一场精彩的智力冒险。这本书是任何想要深入理解经典力学本质的人的必备读物,它将带领你领略数学与物理交织出的迷人世界。

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这本书最令我着迷的,是它所呈现出的“统一性”。作者以一种宏大的视角,将经典力学的各个分支巧妙地联系在一起。我深刻体会到,无论是在牛顿力学、拉格朗日力学,还是哈密顿力学中,都存在着共同的数学语言和基本原理。例如,书中关于“对称性”的讨论,就贯穿了整个力学体系。从牛顿定律中的平移对称性,到拉格朗日方程中的能量守恒,再到哈密顿力学中的辛结构,对称性始终扮演着核心角色。这种“举一反三”的学习体验,极大地提升了我对力学世界的整体认知。书中对“相空间”的深入解析,更是为我提供了一个全新的观察维度。它不再是简单地描述物体的位置和速度,而是将系统的所有可能状态集合起来,形成一个丰富的几何空间。在这个空间中,力学系统的演化就变成了一条条“轨迹”,而这些轨迹的性质,又与相空间的结构紧密相关。我曾在一个关于二体问题的章节中,通过对相空间的几何分析,发现了其轨道的周期性和稳定性。这种“化繁为简”的解决思路,正是这本书赋予我的宝贵能力。这本书就像一本“通识读本”,它不仅仅教授知识,更重要的是培养了一种“科学素养”,一种能够融会贯通、举一反三的思维方式。

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这本书就像一扇窗户,让我得以窥见经典力学背后那优雅而深刻的数学结构。作者的叙述方式非常独特,他善于从一个看似简单的物理问题出发,然后逐步引入所需的数学工具,直到最终揭示出其背后的深刻数学原理。我特别喜欢书中关于“辛流形”的讲解。虽然这个概念听起来十分抽象,但作者通过一系列生动形象的比喻和例子,让我逐渐领悟了它的核心思想。这对我理解哈密顿力学的演化特性,以及其在其他物理领域(如量子力学)中的应用,都起到了至关重要的作用。书中对“泊松流”的深入探讨,也让我对时间演化有了全新的认识。它不再是简单的微分方程求解,而是将时间演化视为一种几何变换,一种在相空间中的“流动”。这种几何化的视角,不仅使问题更加直观,也为进一步的理论发展奠定了基础。我曾多次回到书中的某些章节,反复阅读,每一次都有新的发现和感悟。它就像一个巨大的知识宝库,里面的每一件物品都闪烁着智慧的光芒,等待着你去发掘。这本书的价值,并不仅仅体现在它所包含的知识量,更在于它所传达的科学精神和探索方法,它鼓励你去质疑,去探索,去发现。

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坦白说,刚拿到《Mathematical Methods of Classical Mechanics》时,我有些犹豫。它的封面风格和书名本身就透露出一种学术的严谨,让我预感到可能是一本“硬骨头”。但随着我深入阅读,这种担忧很快被一种强烈的求知欲所取代。这本书的优点之一在于它的“全面性”。它并没有局限于单一的力学体系,而是从最基础的坐标变换和运动方程开始,逐步引入更抽象的数学工具,比如张量、微分几何,甚至是群论的一些初步概念。这种循序渐进的处理方式,使得读者能够在一个相对平缓的学习曲线中,逐渐掌握越来越复杂的概念。我印象特别深刻的是书中关于“守恒律”的讨论,它不仅仅是简单地列出几个守恒量,而是从诺特定理出发,清晰地揭示了对称性与守恒量之间的深刻联系。这让我对物理学的基本原理有了更深层次的理解,仿佛看到了隐藏在现象背后的普适规律。此外,书中对“相空间”的详细阐述,更是为我打开了新的视野。它不再是将力学看作是时间的函数,而是将系统的状态置于一个高维空间中进行分析,这种几何化的视角,极大地增强了问题的直观性。每一次解决书中的习题,都像是在解一道精巧的数学谜题,在锻炼逻辑思维的同时,也加深了对物理概念的理解。这本书无疑是为那些渴望深入理解经典力学精髓的读者量身定制的,它是一部通往高深物理殿堂的桥梁,一座蕴藏着智慧宝藏的知识殿堂,它的价值无可估量。

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这本书给我最大的感受是,它教会了我如何“思考”。在阅读过程中,我发现作者并非简单地罗列事实,而是非常注重引导读者去理解“为什么”。例如,在介绍拉格朗日方程的推导时,他并非直接给出结论,而是通过对功的分解、虚位移等概念的细致分析,让我们逐步理解方程的物理意义和数学基础。这种“因果链”式的讲解方式,让我能够真正地掌握知识,而不是仅仅停留在表面。书中对数学工具的选择也十分考究。它并没有为了炫技而使用过于晦涩的数学,而是根据物理问题的需要,选择最恰当、最有效的数学工具。例如,在处理多体问题时,书中引入的“泊松括号”和“辛结构”等概念,不仅简化了计算,更重要的是揭示了力学系统内在的结构和演化规律。我曾经在一道关于行星轨道的习题中卡住,但通过书中对哈密顿力学和辛几何的讲解,我找到了解决问题的关键。这种“灵感”的涌现,正是源于作者精心构建的知识体系。这本书就像一个睿智的导师,它鼓励你独立思考,它激发你的好奇心,它引领你发现科学的魅力。即使是那些看似枯燥的数学推导,在作者的笔下也充满了逻辑的美感和物理的智慧。每一次阅读,都像是进行一场智力上的探险,总能在不经意间发现新的宝藏,让人流连忘返。

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这本书就像一位经验丰富的向导,带领我穿越经典力学的宏伟迷宫。我初次接触这本书时,就被它严谨的结构和清晰的阐述所吸引。作者并没有回避数学的深度,而是将其巧妙地融入物理概念的讲解之中,使得那些曾经令我望而却步的抽象公式,在作者的笔下变得生动而富有洞察力。从最初的牛顿力学到拉格朗日和哈密顿方程,再到更高级的辛几何和庞加莱截面,每一步都走得稳健而扎实。我尤其欣赏书中对物理直觉的培养。它不仅仅是罗列公式和定理,更是在探讨这些数学工具如何帮助我们理解物理世界的本质。例如,在讲解变分原理时,书中通过一系列精心设计的例子,让我体会到“最小作用量原理”的普适性和优雅,这远比死记硬背公式来得深刻。当我阅读到描述相空间和泊松括号的部分时,我感觉自己仿佛打开了一个全新的视角,以前零散的知识点在这个宏大的框架下被串联起来,形成了一幅完整的力学图景。这本书的价值不仅仅在于它教授了多少知识,更在于它培养了我解决问题的能力和对科学探索的热情。它让我明白,数学是描述自然规律的语言,而经典力学则是这门语言中最基础、最美妙的篇章之一。即使我并非理论物理专业的学生,也能从中受益匪浅,因为它提供了一种思考世界的方式,一种严谨而深刻的思维训练。这本书确实是一本值得反复品读的经典之作,每一次重读都会有新的领悟,每一次翻阅都像与一位智者对话,受益匪浅。

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在我看来,《Mathematical Methods of Classical Mechanics》最令人称道之处,在于它将抽象的数学概念与鲜活的物理现象完美地融合在一起。它不像某些教科书那样,将数学和物理割裂开来,而是让两者相互渗透,相得益彰。我曾在一个关于非线性振动的章节中,深刻体会到这一点。书中通过引入李雅普诺夫函数和吸引子等概念,将复杂的动力学行为直观地可视化,让我看到了数学工具在描述混沌系统方面的强大能力。这种将数学语言转化为物理图像的能力,是这本书最宝贵的财富之一。它不是简单地提供答案,而是教会你如何找到答案,如何理解答案背后的原理。我尤其欣赏书中对“正则变换”的详细阐述。它不仅是数学上的一个操作,更是理解力学系统相空间结构的关键。通过正则变换,我们可以将复杂的力学问题转化为更简单的形式,从而更容易地求解。这就像拥有一把万能钥匙,可以打开各种力学难题的大门。读这本书的过程,对我来说,更像是一次精神上的洗礼。它让我对科学的严谨性和深刻性有了更深的敬畏。每一次完成一个章节的学习,都感觉自己向前迈进了一大步,对物理世界的理解也更加清晰和透彻。这本书是为那些真正对经典力学有兴趣,并且愿意投入时间和精力去钻研的读者准备的,它不会辜负你的期待。

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第一章最難。

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第一章最難。

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三大力学体系的完美诠释,牛顿力学到拉格朗日力学再到hamilton力学都给我留下了很深的印象。对经典力学的完美诠释比任何一本书都来的深刻---中间穿插了很深的数学思想,包括了变分原理,李代数,hamilton系统等,都让人受益非浅。

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