Riemannian Geometry

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出版者:Cambridge University Press
作者:Isaac Chavel
出品人:
页数:488
译者:
出版时间:2006-04-10
价格:USD 45.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780521619547
丛书系列:Cambridge Studies in Advanced Mathematics
图书标签:
  • 几何
  • geometry
  • Riemannian Geometry
  • Differential Geometry
  • Manifolds
  • Curvature
  • Metric Tensor
  • Geometry
  • Mathematics
  • Topology
  • Einstein Equations
  • Geodesics
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具体描述

Requiring only an understanding of differentiable manifolds, Isaac Chavel covers introductory ideas followed by a selection of more specialized topics in this second edition. He provides a clearer treatment of many topics, with new proofs of some theorems and a new chapter on the Riemannian geometry of surfaces. Among the classical topics shown in a new setting is isoperimetric inequalities in curved spaces. Completely new themes created by curvature include the classical Rauch comparison theorem and its consequences in geometry and topology, and the interaction of microscopic behavior of the geometry with the macroscopic structure of the space.

好的,这是一本名为《黎曼几何》的图书简介,旨在深入探讨该领域的核心概念、理论框架及其在现代数学与物理学中的应用,而不涉及任何实际编写的该书内容: --- 图书名称:《黎曼几何》 图书简介 《黎曼几何》是一部全面且深入的专著,旨在为读者构建一个坚实的数学基础,用以理解和运用微分几何中最核心的分支——黎曼几何。本书聚焦于流形上的度量结构、曲率概念的精确定义及其深刻的几何意义,同时系统性地探讨了测地线、联络以及相关的微分方程理论。本书不仅面向具有扎实分析和拓扑学背景的研究生和研究人员,也为希望从基础原理出发深入探索现代几何学的数学专业人士提供了一份严谨的参考指南。 全书的叙事结构严谨,从最基本的概念逐步推向高级的理论前沿,力求在保持数学严谨性的同时,清晰地揭示黎曼几何内在的美感与强大力量。 第一部分:流形与张量分析的基石 本书的起点设定在对微分流形概念的精确阐述上。这部分内容首先回顾了拓扑学和微分拓扑学的必要背景,特别是关于光滑结构、切丛以及向量场和微分形式的定义。重点在于引入“黎曼度量”这一核心概念——如何在流形上定义内积,并如何利用此内积构建距离、角度和体积的概念。 此处,张量分析的语言被引入并被系统地发展。读者将学习如何操作协变和逆变的张量,理解指标的升降规则,并掌握张量在坐标变换下的行为。基础的微分算子,如梯度、散度和旋度,在黎曼流形上的推广被详细阐述,为后续引入联络和曲率打下基础。 第二部分:联络、平行移动与测地线 黎曼几何的精髓之一在于如何在没有全局坐标系的情况下定义“方向的保持”和“最短路径”。本书的第二部分集中于“联络”的理论。我们详细区分了仿射联络和黎曼联络(Levi-Civita联络),后者是基于度量张量唯一确定的。 平行移动的概念被引入,作为度量结构在流形上进行线性比较的基础。通过引入协变导数,我们能够精确描述向量场沿着曲线的“变化率”。基于此,本书深入探讨了测地线理论。测地线被定义为局部“最短路径”或“零加速度”的曲线,其微分方程的构造和解的存在性、唯一性被严格证明。黎曼流形上的指数映射被详细分析,这是连接流形上的点与切空间的重要工具,也是局部几何研究的基础。 第三部分:曲率的几何与代数表达 曲率是黎曼几何的灵魂所在。本书以精细的笔触描绘了曲率的各个层面。首先,黎曼曲率张量(Riemann Curvature Tensor)被构建出来,它精确地量化了平行移动路径依赖性的程度,即流形弯曲的程度。通过费马原理和变分法,曲率被赋予了直观的几何解释。 随后,曲率张量被分解和简化,引出了里奇张量(Ricci Tensor)和里奇标量(Ricci Scalar)。这两种重要的量被用作研究流形整体性质的代数工具。例如,里奇曲率在爱因斯坦场方程中的核心作用被贯穿始终。此外,本书还涵盖了截面曲率(Sectional Curvature)的概念,它提供了在二维子空间上对曲率的局部洞察。 第四部分:拓扑与几何的交汇 在掌握了局部几何工具后,本书将视角转向流形的整体结构。这部分内容探讨了经典几何定理如何推广到黎曼流形上。重要的例子包括: 1. 高斯绝妙定理(Theorema Egregium):虽然主要针对二维曲面,但其思想被推广,用以理解曲率与几何拓扑的内在联系。 2. 霍普夫-里诺定理(Hopf-Rinow Theorem):阐述了紧致且完备的黎曼流形等价于其具有全局测地完备性的条件。 3. 庞加莱引理与德拉姆上同调:黎曼度量与微分形式和上同调群的结合,展示了如何利用积分几何和拓扑工具来揭示流形的全局结构。 第五部分:专题深化——关键理论的应用框架 最后一部分精选了一些对现代数学和理论物理至关重要的专题进行深入剖析: 调和映射(Harmonic Maps):作为黎曼流形之间保持“平滑性”的最佳映射,其变分原理和流被详细研究。 空间形式(Space Forms):对常曲率流形(如欧几里得空间、球面和双曲空间)的深入分析,它们是许多更复杂几何结构的局部模型。 测地流(Geodesic Flow):从动力系统的角度研究测地线的演化,这在混沌理论和哈密顿动力学中有重要意义。 本书旨在提供一个自洽、完整且具有高度可读性的黎曼几何教科书。它不仅传授了工具,更强调了这些工具背后的几何直觉和深刻的数学原理,为读者在微分几何、拓扑学、广义相对论及现代场论的研究中打下坚实的基础。

作者简介

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读后感

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用户评价

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这本《黎曼几何》绝对是理论物理和数学爱好者不可多得的宝藏。我记得第一次翻开它的时候,就被那种层层递进的严谨逻辑深深吸引住了。作者似乎对微分几何的精髓有着深刻的洞察力,他不像一些教科书那样上来就堆砌复杂的公式,而是用非常直观的方式引导读者理解黎曼度量的核心概念。比如,在介绍测地线和曲率的时候,他花了大量的篇幅来阐述这些概念在物理学,特别是广义相对论中的应用,这让原本抽象的数学概念瞬间变得鲜活起来。书中对张量分析的讲解尤为出色,从基础的协变导数到里奇张量,每一步都讲解得细致入微,即便是初次接触这个领域的读者,也能很快掌握关键的数学工具。更值得称赞的是,书中对拓扑学的融合也做得非常到位,这使得读者在学习黎曼流形时,能够同时建立起几何和拓扑之间的桥梁。读完这本书,我感觉自己对时空几何的理解上升到了一个新的高度,那种“豁然开朗”的感觉,是其他许多教材无法给予的。它不仅仅是一本教材,更像是一份深入几何思想的“思想导览”。

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我是一个对纯理论不那么敏感的读者,更多的是希望将数学工具应用到实际问题中去。《黎曼几何》在这方面做得相当平衡。它既没有完全抛弃理论的严谨性,又适当地引入了许多现代物理学的前沿应用作为例证。例如,书中关于规范场理论中几何作用的探讨,虽然篇幅不长,但点到即止,引人深思。我特别欣赏作者在引入**共形变换**和**霍奇理论**时的处理方式,他没有将这些高深的理论束之高阁,而是巧妙地将其嵌入到更基础的曲率讨论之中,展示了它们之间深刻的内在联系。这本书的习题设计也十分巧妙,它们不是那种纯粹计算性的练习,而是更多地引导你去思考几何结构本身的性质。完成一些较难的习题后,那种对几何世界理解加深的感觉,是做完大量计算题所无法比拟的。对于那些想从更广阔的视角理解几何如何塑造物理现实的读者来说,这本书提供了极佳的视角。

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说实话,我本来以为这会是一本非常枯燥的纯数学书,但《黎曼几何》完全颠覆了我的看法。它的叙事风格非常“有温度”,读起来一点都不费力,反而像是在听一位经验丰富的教授娓娓道来。我特别喜欢作者在讲解一些经典定理时所采用的“历史视角”,他会穿插介绍一些数学家是如何一步步攻克这些难题的,这极大地激发了我继续钻研下去的兴趣。书中对一些核心概念的几何直观解释,比如“曲率如何影响测地线的行为”,作者用了非常巧妙的比喻和图示,即便是在没有实际图形辅助的情况下,也能在脑海中构建出清晰的画面。我记得有一次我在学习如何计算黎曼曲率张量时卡住了很久,但翻到这本书的讲解部分,作者通过一个简单的例子,将复杂的计算过程分解成了几个易于理解的步骤,瞬间就茅塞顿开了。这本书的排版和语言组织也极为考究,处处体现了对读者的关怀,让人感觉作者是在用心写,而不是应付了事。这是一本真正能够引导人进入黎曼几何“殿堂”的入门佳作。

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从一个偏爱**微分拓扑**而非纯代数几何的读者的角度来看,《黎曼几何》这本书展现出一种令人耳目一新的平衡感。许多同类书籍往往过分侧重于局部微分方程的求解,而忽视了流形作为一个整体所具备的拓扑特性。这本书却在这两者之间找到了一个非常舒适的交汇点。例如,在讨论**爱因斯坦流形**时,作者非常自然地将**魏尔引理**和流形的紧致性联系起来,展示了宏观结构如何约束微观的几何属性。我尤其欣赏它对**测地线完备性**这一关键概念的详尽讨论,它不仅给出了严格的证明,更深入探讨了在什么条件下流形会“坍缩”,这对于理解宇宙学中的奇点问题至关重要。这本书的行文风格是高度成熟且内敛的,没有华丽辞藻,但每一个用词都精准到位,仿佛是对数学真理最忠实的转述。读完之后,我感觉自己对流形上的自然几何结构有了更深刻的哲学层面的理解,而不仅仅是掌握了一套计算技巧。

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我阅读了市面上好几本关于黎曼几何的经典教材,但《黎曼几何》这本书带给我的感觉是**前所未有的清晰度**。很多教材在涉及微分形式和外微分时,常常让读者感到困惑,似乎是强行将拓扑工具嫁接到几何框架上。然而,这本书在建立**微分流形**概念之初,就非常注重微分形式与切空间之间关系的统一性描述。作者似乎遵循着一个核心原则:让读者首先“感觉”到几何,然后才去“计算”几何。特别是关于**德拉姆上同调**的部分,作者采用了非常现代且简洁的表达方式,使得原本被认为是学习难点的部分变得水到渠成。这本书的逻辑链条非常紧密,几乎没有跳跃性的论证,每一个定理的引入都有其坚实的铺垫。如果你期望找到一本能让你真正“掌握”而非仅仅“浏览”黎曼几何的著作,这本书绝对值得你花费时间去细细品味。它的深度和广度是毋庸置疑的,但其最大的优点在于其无与伦比的教学法。

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