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出版者:

作者:Braun, Simon

出品人:

页数:366

译者:

出版时间:2008-3

价格:796.00元

装帧:

isbn号码:9780470519707

丛书系列:

图书标签:

信号处理
数字信号处理
DSP
傅里叶变换
滤波器
通信
MATLAB
算法
工程
理论基础

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具体描述

Signal processing is now a multidisciplinary topic, and one that has applications in many fields including, but not limited to, science, engineering, medicine, finance and the behavioural sciences. Modern software libraries that include dedicated languages and packages designed to simplify the development and application of signal processing techniques are now readily available; however this ease of application means that an understanding of the various techniques is imperative. It is critical that the student or practitioner is able to choose an appropriate processing technique, be aware of potential errors involved and understand how to control them. Discover Signal Processing exploits the rationale of “learning by doing”; actually attempting and performing a task is the most effective way to remember and understand. It presents the reader with a diverse range of exercises; some intended to recall or practice simple concepts, others more complex & aimed at developing a real understanding of the issues involved. These are accompanied by step-by-step explanations of the tools and techniques required. Provides systematic, organized and accessible instruction in a complex and mathematical subject. Stresses the understanding, selection and application of available signal processing techniques, as well as identification and control of error mechanisms; Includes more than 60 exercises covering major aspects of signal processing tools & geared at performing or testing specific tasks; Uses MATLAB as a platform, utilizing its extensive GUI capabilities enabling exercises to be performed using graphical elements only. Discover Signal Processing provides an excellent & accessible guide to signal processing for mechanical, aeronautical, civil and electronic engineers in their senior/ graduate year. It will also be of interest to those attending CPD courses as well as to practicing engineers.

现代物理学前沿：粒子、场与时空结构探索本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探索现代物理学的核心领域：粒子物理学、量子场论以及时空几何的最新进展。我们将避开传统信号处理的范畴，专注于描述自然界最基本构成的奥秘，以及支配它们相互作用的基本规律。第一部分：标准模型与超越——粒子物理学的边界本部分将详细阐述支配已知基本粒子及其相互作用的理论框架——粒子物理学标准模型（Standard Model）。我们将从夸克和轻子的分类入手，深入解析电磁力、弱核力和强核力（QCD）的规范场理论基础。 1.1 基本构件的再认识：费米子与玻色子首先，我们将系统回顾构成物质的费米子（夸克和轻子）的性质，包括它们的自旋、电荷和色荷。随后，重点讨论传递基本力的规范玻色子：光子、W和Z玻色子，以及胶子。我们不会涉及任何关于信号采集、滤波或变换的内容，而是聚焦于这些粒子的量子属性和对易关系。 1.2 规范对称性与相互作用的统一深入探讨规范场论（Gauge Theory）在描述基本力中的核心作用。我们将剖析SU(3) x SU(2) x U(1)对称群的数学结构，解释如何通过要求拉格朗日量在规范变换下保持不变来导出规范玻色子的作用。特别地，我们将详细分析量子色动力学（QCD）中的渐近自由现象及其在强子内部结构研究中的重要性。 1.3 质量的起源：希格斯机制希格斯机制是标准模型中最精妙的部分之一。本章将阐述自发对称性破缺如何赋予W、Z玻色子以及费米子质量，同时保留了规范不变性。我们将分析希格斯场的标量性质，以及对LHC实验中希格斯玻色子发现的理论预言和实验验证。此处的讨论完全围绕基本粒子的质量生成机制，而非信息传输的物理基础。 1.4 标准模型的局限性与新物理学（BSM）尽管标准模型取得了巨大成功，但它未能解释暗物质、暗能量、中微子质量以及引力与量子力学的兼容性等关键问题。我们将探讨当前物理学界正在积极探索的“超越标准模型”（BSM）的各种理论框架，例如超对称理论（Supersymmetry, SUSY）、大统一理论（GUTs）以及额外维度理论。这些讨论着重于对现有物理图景的修正和扩展，完全脱离了信号处理的工程或数学应用。第二部分：量子场论——从粒子到场的深刻洞察本部分将转向描述粒子物理学的数学和哲学基础——量子场论（Quantum Field Theory, QFT）。QFT将粒子视为场的激发态，为统一量子力学和狭义相对论提供了必要的框架。 2.1 量子化过程：从经典场到量子算符详细介绍如何对经典场（如电磁场或狄拉克场）进行正则量子化，引入产生和湮灭算符。本节将严谨推导如何使用这些算符来构造粒子态的Fock空间。这里的重点是场算符的代数结构和对易关系，而不是任何形式的波形分析或频谱分解。 2.2 微扰论与费曼图在QFT中，精确求解相互作用体系非常困难。本章将介绍微扰论作为主要的计算工具。费曼图将作为一种强大的可视化语言，用于表示相互作用的各个过程，并计算散射截面和衰变率。我们将详细解释如何根据费曼规则计算特定的相互作用过程，例如电子-电子散射，完全集中于高能物理实验的预期结果的理论预测，而非数据分析技术。 2.3 重整化：处理无穷大的艺术量子场论计算中不可避免地会出现无穷大的发散。本章将深入探讨重整化理论，解释如何通过引入“裸”参数并与实验数据进行拟合，来消除这些无穷大，从而得到有物理意义的有限结果。我们将分析有效场论（Effective Field Theory）的思想，它允许我们在特定能量尺度下，对更深层次的理论进行有效的描述，而无需完全理解所有细节。第三部分：时空与引力——几何化的物理学本部分将转向爱因斯坦的广义相对论（General Relativity, GR）及其在宇宙学和高能天体物理中的应用，探讨引力作为时空几何的本质。 3.1 广义相对论的基本原理介绍爱因斯坦场方程的核心思想：物质和能量告诉时空如何弯曲，时空的曲率告诉物质如何运动。我们将详细讨论度规张量、黎曼几何的基本概念，以及测地线方程。本节的重点是时空几何的拓扑结构和拓扑不变量，而非任何与信号传播速度或延迟相关的计算。 3.2 黑洞物理与时空奇点深入研究广义相对论在极端条件下的解，特别是史瓦西（Schwarzschild）和克尔（Kerr）黑洞解。我们将分析事件视界、奇点，并讨论霍金辐射的半经典起源，即量子场论在弯曲时空中的行为。这部分内容完全集中于引力场对时空结构的影响。 3.3 引力波：时空的涟漪引力波是时空度规的扰动以光速传播的现象。我们将推导线性化引力波方程，并讨论如何从双星系统（如中子星或黑洞并合）的运动学中预测其辐射特性。最后，我们将展望LIGO/Virgo等实验如何直接探测这些时空涟漪，强调这些探测是基于对时空度规微小变化的敏感测量，与传统信号采集和处理的范畴截然不同。 3.4 几何与量子化的挑战最后，本章将探讨将量子场论与广义相对论统一的巨大挑战——量子引力问题。简要介绍圈量子引力（Loop Quantum Gravity）和弦理论（String Theory）等尝试统一两大理论的领先候选者，探讨它们如何试图在普朗克尺度上重构时空的基本结构。 --- 本书内容严谨，数学推导详尽，力求为读者构建一个现代物理学理论体系的坚实基础，使其能够理解和跟进高能物理、宇宙学及理论物理研究的前沿动态。它完全聚焦于自然界的基本规律和结构，不涉及任何关于信息、通信、测量、分析或处理的工程或应用技术。