现代数学物理教程

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出版者:
作者:斯泽克雷斯 编
出品人:
页数:600
译者:
出版时间:2011-6
价格:99.00元
装帧:
isbn号码:9787510035098
丛书系列:
图书标签:
  • 数学物理
  • 数学物理方法
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  • 偏微分方程
  • 泛函分析
  • 群论
  • 量子力学
  • 电动力学
  • 相对论
  • 固体物理
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具体描述

《现代数学物理教程》是一部学习数学物理入门书籍,也是一部教程,让读者在物理的背景下建立现代数学概念,重点强调微分几何。写作风格上保持了作者一贯的特点,清晰,透彻,引人入胜。大量的练习和例子是《现代数学物理教程》的一大亮点,扩展索引对初学者也是十分有用。内容涵盖了张量代数,微分几何,拓扑,李群和李代数,分布理论,基础分析和希尔伯特空间。目次:几何与结构;群;向量空间;线性算子和矩阵;内积空间;代数;张量;外代数;狭义相对论;拓扑学;测度论和积分;分布;希尔伯特空间;量子力学;微分几何;微分形式;流形上的积分;联络和曲率;李群和李代数。

读者对象:数学、物理专业的本科生,研究生和相关的科研人员。

《现代数学物理教程》内容简介 本书旨在为数学、物理以及相关交叉学科的本科高年级学生和研究生提供一个坚实的现代数学物理基础。全书以严谨的数学语言和清晰的物理概念相结合,系统地介绍了在理论物理研究中不可或缺的数学工具和方法。 第一部分:线性代数与函数空间 本部分首先回顾并深化了线性代数的经典理论,强调其在描述物理系统状态和演化中的核心作用。我们将深入探讨向量空间、线性算符、特征值问题以及酉变换等概念,并着重阐述其在量子力学中的应用,例如 Hilbert 空间的概念及其构造,以及算符在描述物理量和量子态上的意义。 随后,我们将目光投向无限维函数空间,这是描述连续谱物理系统的关键。我们将介绍 L^2 空间、Sobolev 空间等重要的函数空间,并研究其中的线性算符,如微分算符。狄拉克符号法(bra-ket notation)将在这一部分得到详细介绍,并展示其在处理量子态和算符表达式时的强大便利性。 第二部分:微分方程与特殊函数 经典力学和量子力学的基本方程多以微分方程的形式出现。本部分将系统地梳理并讲解求解和分析微分方程的常用方法,包括常微分方程的解析解法、级数解法以及特征值问题与边值问题。我们将特别关注在物理学中频繁出现的方程,如拉普拉斯方程、泊松方程、波动方程和薛定谔方程。 与此同时,我们将深入研究一系列在解这些微分方程时出现的特殊函数,如勒让德多项式、贝塞尔函数、厄米多项式、拉盖尔多项式等。我们会探讨它们的性质、递推关系、正交性以及它们在描述球对称、柱对称等物理系统时的具体应用,例如原子光谱、势阱问题等。 第三部分:复变函数与积分变换 复变函数理论为解决许多物理问题提供了强大的分析工具。本部分将介绍复数的代数和几何表示,函数的解析性、柯西-黎曼方程,以及复变积分和留数定理。留数定理在计算困难的定积分和无穷积分时尤为重要,我们将展示其在量子散射理论和统计力学中的应用。 积分变换,特别是傅里叶变换和拉普拉斯变换,是处理信号、场论和统计物理等领域问题的基石。本部分将详细讲解傅里叶级数和傅里叶变换的性质,以及它们在求解偏微分方程(如热传导方程、波动方程)和分析系统频率响应中的作用。拉普拉斯变换的性质及其在分析瞬态响应和稳定性问题中的应用也将得到深入探讨。 第四部分:张量分析与微分几何 为了描述物理定律在不同坐标系下的不变性,以及处理弯曲时空等复杂几何结构,张量分析和微分几何是必不可少的。本部分将介绍张量的基本概念,包括协变张量、逆变张量、张量代数运算,以及张量的度量和曲率。 我们还将介绍流形、切空间、张量场和曲率张量等概念,并重点讲解它们在广义相对论中的应用,例如描述引力场和时空几何。我们将展示如何利用张量方程来表达爱因斯坦场方程,以及张量分析在理解引力波和黑洞等现象中的重要性。 第五部分:群论及其在物理学中的应用 群论是描述对称性的数学语言,在现代物理学的几乎所有领域都扮演着至关重要的角色。本部分将从抽象代数的角度介绍群、子群、陪集、正规子群、商群、同态和同构等基本概念。 我们将重点关注群在物理学中的应用,包括置换群、旋转群、洛伦兹群和庞加莱群等。我们将详细介绍群的表示理论,并展示如何利用群表示来分类粒子、理解对称性破缺以及分析固态物理和粒子物理中的对称性。例如,我们将探讨 SU(2) 群在自旋的描述中的应用,以及 SU(3) 群在夸克模型中的作用。 第六部分:概率论与统计物理 统计物理是连接微观粒子行为与宏观热力学性质的桥梁。本部分将系统地介绍概率论的基本概念,包括随机变量、概率分布、期望值、方差和矩母函数。我们将重点关注在统计物理中常用的概率分布,如二项分布、泊松分布、指数分布和正态分布。 在此基础上,我们将进入统计物理的核心内容。我们将介绍系综理论,包括微正则系综、正则系综和巨正则系综,并推导和阐述熵、自由能等热力学量与统计量的关系。我们将讨论玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计,并将其应用于理解自由电子气、光子气体和简易量子统计系统。我们将探讨相变、临界现象和朗道理论等现代统计物理的前沿问题。 本书力求在保持数学严谨性的同时,贴近物理应用,通过大量精心设计的例题和习题,帮助读者掌握解决实际物理问题的能力。我们相信,通过学习本书,读者将能够更好地理解和应用现代物理理论,为未来的研究奠定坚实的基础。

作者简介

目录信息

acknowledgements
1 sets and structures
1.1 sets and logic
1.2 subsets, unions and intersections of sets
1.3 cartesian products and relations
1.4 mappings
1.5 infinite sets
1.6 structures
1.7 category theory
2 groups
2.1 elements of group theory
2.2 transformation and permutation groups
2.3 matrix groups
2.4 homomorphisms and isomorphisms
2.5 normal subgroups and factor groups
2.6 group actions
2.7 symmetry groups
3 vector spaces
3.1 rings and fields
3.2 vector spaces
3.3 vector space homomorphisms
3.4 vector subspaces and quotient spaces
3.5 bases ofavector space
3.6 summation convention and transformation of bases
3.7 dual spaces
4 linear operators and matrices
4.1 eigenspaces and characteristic equations
4.2 jordan canonical form
4.3 linear ordinary differential equations
4.4 introduction to group representation theory
5 inner product spaces
5.1 real inner product spaces
5.2 complex inner product spaces
5.3 representations of finite groups
6 algebras
6.1 algebras and ideals
6.2 complex numbers and complex structures
6.3 quaternions and clifford algebras
6.4 grassmann algebras
6.5 lie algebras and lie groups
7 tensors
7.1 free vector spaces and tensor spaces
7.2 multilinear maps and tensors
7.3 basis representation of tensors
7.4 operations on tensors
8 exterior algebra
8.1 r-vectors and r-forms
8.2 basis representation of r-vectors
8.3 exterior product
8.4 interior product
8.5 oriented vector spaces
8.6 the hodge dual
9 special relativity
9.1 minkowski space-time
9.2 relativistic kinematics
9.3 particle dynamics
9.4 electrodynamics
9.5 conservation laws and energy-stress tensors
10 topology
10.1 euclidean topology
10.2 general topological spaces
10.3 metric spaces
10.4 induced topologies
10.5 hausdorff spaces
10.6 compact spaces
10.7 connected spaces
10.8 topological groups
10.9 topological vector spaces
11 measure theory and integration
11.1 measurable spaces and functions
11.2 measure spaces
11.3 lebesgue integration
12 distributions
12.1 test functions and distributions
12.2 operations on distributions
12.3 fourier transforms
12.4 green's functions
13 hilbert spaces
13.1 definitions and examples
13.2 expansion theorems
13.3 linear functionals
13.4 bounded linear operators
13.5 spectral theory
13.6 unbounded operators
14 quantum mechanics
14.1 basic concepts
14.2 quantum dynamics
14.3 symmetry transformations
14.4 quantum statistical mechanics
15 differential geometry
15.1 differentiable manifolds
15.2 differentiable maps and curves
15.3 tangent, cotangent and tensor spaces
15.4 tangent map and submanifolds
15.5 commutators, flows and lie derivatives
15.6 distributions and frobenius theorem
16 differentiable forms
16.1 differential forms and exterior derivative
16.2 properties of exterior derivative
16.3 frobenius theorem: dual form
16.4 thermodynamics
16.5 classical mechanics
17 integration on manifolds
17.1 partitions of unity
17.2 integration of n-forms
17.3 stokes' theorem
17.4 homology and cohomology
17.5 the poincare lemma
18 connections and curvature
18.1 linear connections and geodesics
18.2 covariant derivative of tensor fields
18.3 curvature and torsion
18.4 pseudo-riemannian manifolds
18.5 equation of geodesic deviation
18.6 the riemann tensor and its symmetries
18.7 caftan formalism
18.8 general relativity
18.9 cosmology
18.10 variation principles in space-time
19 lie groups and lie algebras
19.1 lie groups
19.2 the exponential map
19.3 lie subgroups
19.4 lie groups of transformations
19.5 groups of isometrics
bibliography
index
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的叙事节奏掌握得相当到位,它不像有些过于“学术化”的著作那样,上来就给你扔一堆定义和定理,让人望而却步。相反,它更像是在讲述一个宏大的科学故事,从经典力学的基石讲起,一步步构建起现代物理的宏伟殿堂。我发现作者在选择例题和习题时也颇具匠心,那些例子往往不是那些陈旧的、做过无数遍的“标准题”,而是精心挑选的、能够真正触及理论核心的应用场景。例如,它在讨论对称性与守恒定律时,所选取的拉格朗日量和哈密顿量模型,都能非常直观地揭示诺特定理的威力。读完相关章节后,我感觉自己对“对称性”这个概念的理解深度得到了极大的提升,不再仅仅停留在代数层面。而且,这本书的排版和插图也值得称赞,清晰的图表和逻辑分明的结构,极大地减轻了阅读时的认知负担。有些地方,作者甚至会穿插一些历史背景的介绍,这让原本枯燥的数学推导过程变得生动起来,让我能更好地理解这些理论是如何在历史长河中发展和完善的。这种人文关怀和科学严谨性的结合,让这本书的价值远超一般的教材。

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我接触过不少物理和数学交叉领域的书籍,但真正能做到将“物理直觉”和“数学严谨性”完美平衡的却屈指可数。这部《现代数学物理教程》给我的感觉就是达到了那个平衡点。它的数学基础部分搭建得非常扎实,对群论、微分几何和泛函分析的介绍,绝非蜻蜓点水,而是深入到了足以支撑起量子力学和场论所需的深度。然而,最让我佩服的是,作者总能及时地将这些抽象的数学工具“翻译”回物理的语言。例如,在讨论希尔伯特空间时,它并没有仅仅停留在抽象向量空间的定义上,而是立刻联系到量子态的完备性以及算符在其中的作用,使得那些抽象的线性代数概念立刻“活”了起来,具有了实在的物理意义。这种教学方法极大地帮助我克服了过去对纯粹数学描述的畏惧感,让我认识到数学并非是物理的束缚,而是其最强大的表达工具。在阅读过程中,我时常会停下来思考作者是如何将这些看似不相关的数学分支,通过物理问题巧妙地联系在一起的,这本身就是一种极具启发性的学习体验。

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这本书在处理一些前沿或被传统教材略微简化的问题时,展现出了极强的深度和广度。我特别喜欢它在“规范场论基础”这一章的处理方式。许多入门教材往往将规范不变性仅仅当作一个代数技巧来介绍,但这本书却从纤维丛和联络的角度,给予了更深刻的几何解释,这对于理解电磁场和杨-米尔斯理论的本质大有裨益。这种处理方式,无疑提升了读者的理论视野,虽然在短期内可能需要投入更多精力去消化,但从长远来看,对于任何想深入研究粒子物理或凝聚态物理的人来说,这种基础的夯实是至关重要的。此外,书中对近似方法和微扰论的讨论也异常详尽,它不仅给出了标准的摄动展开,还讨论了级数收敛性的潜在问题,并介绍了一些处理发散级数的方法,这显示出作者对理论实际应用中可能遇到的“陷阱”有着深刻的认识和负责任的态度。整本书的学术水准非常高,完全可以作为研究生阶段的参考书目,因为它提供了足够的细节和批判性的视角。

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这部书的编排实在令人眼前一亮,尤其是它对抽象概念的引入方式,简直是化繁为简的大师手笔。我记得在学习广义相对论的时候,很多教材都会直接跳到复杂的张量分析,看得人云里雾里,但这本书却巧妙地用一些更贴近物理直觉的几何图像来铺垫,让我们先在脑子里建立起一个大致的框架,然后再逐步引入那些严谨的数学工具。比如,它讲解黎曼曲率张量时,并不是一开始就抛出那个冗长的公式,而是先从测地线偏离的直观想法入手,这一点对于初学者来说简直是救命稻草。接着,在量子场论的部分,作者对正则对易关系的处理也极其细致,从薛定谔绘景到海森堡绘景的转换过程,每一步的物理意义都解释得清清楚楚,不像有些教科书那样,只是冷冰冰地列出数学推导,让人感觉像在解题而不是在理解物理。我特别欣赏它在引入路径积分时所下的功夫,它没有回避路径积分的复杂性,而是通过一种循序渐进的方式,将费曼的直观思想和严谨的数学框架有机结合起来,使得即便是不太擅长高深数学的我,也能大致领会其精髓。这种对教学细节的关注,让整本书的阅读体验非常顺畅,仿佛有一位经验丰富的导师在身边耐心地引导。

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读完这本书后,我感觉自己对“理论物理”这个词有了更成熟的理解,它不再是“物理知识”和“数学技巧”的简单相加,而是一种内在的、不可分割的统一体。这本书的结构安排,体现了一种“自下而上,再自上而下”的螺旋式上升结构。它先用基础的数学工具武装我们,然后引导我们去解决复杂的物理问题,最终再回过头来反思这些数学工具的深层物理内涵。我尤其赞赏它在处理非微扰效应时的谨慎和坦诚。例如,在讨论量子色动力学(QCD)时,作者并未回避其在低能区解析解的困难,而是清晰地指出了当前理论的局限性以及研究的未来方向,这是一种非常成熟的科学态度,避免了给人一种“万事皆已解决”的错觉。这种引导读者进行批判性思考的写作风格,使得阅读过程充满了探索的乐趣,它鼓励读者不仅仅是接受既有知识,更要思考知识背后的逻辑链条和潜在的未解之谜。总而言之,这是一部能真正提升读者理论素养和研究能力的杰作。

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是一本比较全面的介绍现代数学物理的书。群论,表示,拓扑,流形,都有涉及。但是有了广度必然缺少深度,这也是这本书的缺点。所以此书适合也只能作为入门书而已。

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是一本比较全面的介绍现代数学物理的书。群论,表示,拓扑,流形,都有涉及。但是有了广度必然缺少深度,这也是这本书的缺点。所以此书适合也只能作为入门书而已。

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是一本比较全面的介绍现代数学物理的书。群论,表示,拓扑,流形,都有涉及。但是有了广度必然缺少深度,这也是这本书的缺点。所以此书适合也只能作为入门书而已。

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不错,从分析到几何都有涉猎。和hassani差不多。

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不错,从分析到几何都有涉猎。和hassani差不多。

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