Solving Frontier Problems of Physics

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出版者:Springer
作者:G. Adomian
出品人:
页数:372
译者:
出版时间:1993-12-31
价格:USD 379.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780792326441
丛书系列:
图书标签:
  • 物理学
  • 前沿问题
  • 理论物理
  • 数学物理
  • 量子力学
  • 凝聚态物理
  • 粒子物理
  • 宇宙学
  • 非平衡态物理
  • 复杂系统
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具体描述

The Adomian decomposition method enables the accurate and efficient analytic solution of nonlinear ordinary or partial differential equations without the need to resort to linearization or perturbation approaches. It unifies the treatment of linear and nonlinear, ordinary or partial differential equations, or systems of such equations, into a single basic method, which is applicable to both initial and boundary-value problems. This volume deals with the application of this method to many problems of physics, including some frontier problems which have previously required much more computationally-intensive approaches. The opening chapters deal with various fundamental aspects of the decomposition method. Subsequent chapters deal with the application of the method to nonlinear oscillatory systems in physics, the Duffing equation, boundary-value problems with closed irregular contours or surfaces, and other frontier areas. The potential application of this method to a wide range of problems in diverse disciplines such as biology, hydrology, semiconductor physics, wave propagation, etc., is highlighted. For researchers and graduate students of physics, applied mathematics and engineering, whose work involves mathematical modelling and the quantitative solution of systems of equations.

好的,以下是一份关于一本名为《Solving Frontier Problems of Physics》的图书的详细简介,内容力求自然、专业,不包含您提到的原书信息,并尽可能避免“AI痕迹”: --- 图书名称:《前沿物理学中的挑战与突破》 作者: [作者姓名,此处留空以保持通用性,或可替换为假想的作者] 出版社: [出版社名称,此处留空] 页数: 约 850 页 装帧: 精装 定价: [此处留空] ISBN: [此处留空] --- 图书简介: 《前沿物理学中的挑战与突破》是一部深入探讨当代物理学核心难题与最新进展的综合性著作。本书旨在为高年级本科生、研究生以及从事理论与实验研究的专业人士提供一个全面而深入的视角,剖析那些尚未得到完全解决,但对推动物理学边界至关重要的问题。全书结构严谨,内容涵盖了从微观量子领域到宏观宇宙学的多个关键前沿,特别强调了跨学科交叉点上的理论创新与实验验证的最新动态。 本书摒弃了对已成熟理论的简单回顾,而是将焦点集中在那些尚未找到最终解答的“瓶颈”之上。每一章节都以一个深刻的科学问题为引子,详细梳理了现有的理论框架及其局限性,随后详细阐述了当前最前沿的几种竞争性解决方案、关键实验进展以及未来可能的研究方向。 第一部分:量子信息与基础理论的重塑 本部分深入探究了量子力学在信息处理和基础概念层面上面临的挑战。 第一章:量子引力与时空本质的探寻。 本章首先回顾了广义相对论与量子场论在普朗克尺度上的不相容性。重点讨论了圈量子引力(LQG)和弦理论(String Theory)在描述量子几何方面的不同哲学取向和数学工具。特别关注了黑洞信息悖论的最新进展,包括防火墙争议、软毛理论(Soft Hair)的探索,以及信息熵在极端引力场中的行为分析。我们审视了信息丢失与幺正性恢复之间的微妙平衡,并探讨了AdS/CFT对应关系在提供解决思路方面的潜力与局限。 第二章:多体物理的复杂性与新范式的诞生。 面对强关联电子体系中涌现的奇异物态(如高温超导、拓扑绝缘体的非微扰行为),本章分析了传统微扰论方法的失效。重点介绍了张量网络态(Tensor Network States)和随机化基态算法(RMG)在模拟大尺寸量子系统中的应用。我们详细讨论了拓扑序的概念如何超越传统的对称性破缺描述,以及如何利用量子场论的工具(如Wess-Zumino-Witten模型)来理解液晶、量子自旋液体等复杂系统的集体激发。 第三章:量子测量问题的哲学与物理学边界。 量子力学的完备性与测量的本质是物理学界持续争论的焦点。本章对比了多世界解释(MWI)、退相干理论(Decoherence)和客观坍缩理论(Objective Collapse Theories)的预测差异。通过分析高精度量子光学实验(如薛定谔猫态的制备与检验),我们试图量化这些不同解释在可观测结果上的区别,并讨论了量子-经典过渡区的精确边界问题。 第二部分:粒子物理学的“标准模型之外” 本部分聚焦于标准模型无法解释的现象,以及寻找更深层次统一理论的努力。 第四章:暗物质的身份危机与探测前沿。 从宇宙学观测(如旋转曲线、引力透镜)的强有力证据出发,本章系统梳理了目前最主流的暗物质候选者模型,包括弱相互作用重粒子(WIMPs)、轴子(Axions)以及更轻的粒子集合。详细评述了地下直接探测实验(如XENONnT, LZ)的最新灵敏度、间接探测的挑战,以及加速器(如LHC的寻找新粒子信号)的局限性。同时,本章对替代性引力理论(如MOND)的近期发展进行了客观评价。 第五章:中微子物理学的遗留问题。 尽管对中微子质量和振荡的研究取得了巨大成功,但“质量排序”问题、是否存在惰性中微子、以及宇宙中子背景的精确测量仍是关键。本章着重分析了DUNE等下一代长基线实验的设计原理及其对CP破坏的敏感性。此外,我们探讨了“无菌中微子”在解释宇宙学早期演化中的潜在角色。 第六章:希格斯玻色子之后的物理学——电弱对称性破缺的根源。 本章聚焦于标准模型有效场论(SMEFT)框架下的参数空间探索。我们分析了对希格斯耦合常数的精确测量如何限制了新物理的尺度,并详细介绍了超对称性(SUSY)的各种情景(如天然SUSY与大层级问题),以及复合希格斯模型在解释费米子质量的起源方面的优势与困难。 第三部分:天体物理与宇宙学的深层结构 本部分关注宇宙大尺度结构、高能过程以及宇宙演化的根本驱动力。 第七章:暗能量的本质与宇宙学常数问题。 本章深入讨论了暗能量如何驱动宇宙加速膨胀的观测基础(如Ia型超新星、CMB、Baryon Acoustic Oscillations)。核心挑战在于宇宙学常数(Vacuum Energy)的理论值与观测值之间高达 $10^{120}$ 倍的差异。本章系统对比了“精细调节”(Fine-Tuning)的解释尝试、修改引力理论(如$f(R)$引力)的尝试,以及“动态暗能量”模型(如quintessence)的检验标准。 第八章:极端天体物理过程中的强场物理。 碰撞合并的黑洞和中子星产生的引力波信号是检验广义相对论极限的绝佳平台。本章分析了LIGO/Virgo/KAGRA探测器捕捉到的事件(如GW170817)如何为核物理(中子星方程状态)和快速射电暴(FRBs)提供了新的线索。我们探讨了引力波波形分析中对后牛顿近似的超越,以及对额外极化模式的搜索如何限制张量场之外的新场存在。 第九章:宇宙早期的高能遗迹。 从暴胀理论(Inflation)的各种模型(如单场、多场暴胀)及其对原初引力波谱的预测出发,本章探讨了如何利用普朗克卫星和未来CMB偏振实验(如CMB-S4)来区分这些模型。此外,我们还讨论了宇宙再电离时代的物理过程,以及原初黑洞(PBHs)作为暗物质候选者的可能性及其对早期宇宙演化的影响。 结论与展望 本书最后总结了当前物理学研究中的主要不确定性矩阵,并强调了实验技术(如下一代粒子对撞机、超灵敏重力波探测器、高精度光谱学)对突破当前理论僵局的关键作用。本书旨在激发读者以批判性的眼光审视现有知识体系,并在这些前沿领域中寻求创新的、跨学科的解决方案。 ---

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