信号、系统与数字信号处理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:张小虹

出品人:

页数:361

译者:

出版时间:2004-1

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787111132165

丛书系列:

图书标签:

• 信号处理
• 系统分析
• 数字信号处理
• 通信工程
• 电子工程
• 控制工程
• MATLAB
• 滤波器设计
• 傅里叶变换
• 小波分析

经典物理学前沿探索：从牛顿力学到量子场论的旅程 本书深入剖析了二十世纪以来物理学最激动人心且影响深远的几大分支，旨在为读者构建一个清晰、连贯且富有洞察力的现代物理学全景图。 本书并非对基础概念的简单复述，而是着重于揭示这些理论是如何从经典物理学的局限中诞生，以及它们如何重塑了我们对物质、能量、空间和时间的根本理解。 第一部分：经典物理学的黄昏与革命的序曲 本部分回溯了经典物理学（牛顿力学和麦克斯韦电磁学）的辉煌成就及其内在的矛盾，这些矛盾最终催生了二十世纪初的物理学革命。 第一章：绝对时空的终结——狭义相对论的几何化 本章详尽阐述了爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论。我们首先探讨洛伦兹变换的数学结构，并深入分析其实际物理意义：时间膨胀、长度收缩以及著名的质能等价关系 $E=mc^2$。本书特别关注闵可夫斯基时空的概念，强调相对论的核心在于统一了时间和空间，将其视为四维流形。我们通过对同步性难题和双生子佯谬的严谨分析，揭示了惯性参考系选择的相对性，而非绝对性。此外，本章还考察了相对论对电磁学定律的统一性解释，阐明了电场和磁场如何仅仅是不同观测者视角下的统一实体——电磁场张量——的不同分量。 第二章：引力的几何重构——广义相对论的场方程 在狭义相对论的基础上，本章迈向了广义相对论。我们详细解析了等效原理，这是将引力与时空几何联系起来的基石。本书的核心在于推导和解释爱因斯坦场方程 $G_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} T_{mu u}$。我们细致地讲解了黎曼几何中的关键概念，如度规张量、里奇张量和曲率标量，以及它们如何描述物质和能量对时空结构的弯曲。本章通过对水星近日点进动、光线弯曲以及引力红移的经典检验的深入讨论，确立了广义相对论在描述宏观宇宙结构中的无可替代的地位。最后，我们探讨了黑洞解（史瓦西解）的物理图像及其事件视界的含义。 第二部分：微观世界的奇异性——量子力学的奠基与发展 本部分聚焦于描述原子及亚原子粒子行为的量子力学理论的构建过程，着重于其革命性的概率诠释和核心原理。 第三章：能量的量子化与波粒二象性 本章从普朗克的黑体辐射假设开始，回顾了光电效应和康普顿散射如何确立了光的粒子性（光子概念）。接着，我们深入分析了德布罗意波假设，并详细阐述了戴维孙-革末实验如何证实了物质的波动性。我们重点讨论了薛定谔方程的推导，并解释了波函数的概率诠释（玻恩定则），这是量子力学与经典物理学最根本的分界点。本章强调了归一化条件和定态薛定谔方程在求解束缚态问题中的应用。 第四章：不确定性与叠加态——量子力学的核心特征 本章深入探讨了量子力学的非直觉特征。我们对海森堡不确定性原理进行了严格的数学推导，并解释了其作为基本原理而非测量误差的本质。叠加原理是本章的重点，我们使用狄拉克符号（Bra-Ket notation）来描述系统的状态向量，并详细讨论了量子比特（Qubit）的概念。本章通过对自旋角动量和角动量算符的分析，展示了量子力学如何处理守恒量，以及本征值和本征态的物理意义。 第五章：多粒子系统与量子纠缠 处理多个粒子系统需要引入全同粒子概念。本章区分了费米子（遵从泡利不相容原理）和玻色子（允许占据相同量子态），并解释了它们在构建原子电子结构（哈特里-福克方法基础）中的关键作用。随后，本章引入了量子纠缠的概念，这是量子信息科学的基石。我们通过贝尔不等式的思想实验（不涉及具体的量子计算算法），阐释了非定域实在论的可能性，强调了量子力学在描述关联性方面的深刻洞察力。 第三部分：融合与深化——量子场论的构建 本部分将量子力学与狭义相对论相结合，构建了描述基本粒子和相互作用的量子场论框架，这是粒子物理学和凝聚态物理学的共同语言。 第六章：相对论性量子力学——狄拉克方程 本章致力于解决将狭义相对论与量子力学结合所面临的挑战。我们首先考察了克莱因-戈登方程的局限性（如负概率密度问题）。随后，我们详细推导了狄拉克方程，并阐述了其成功的关键：它自然地预测了自旋为 $1/2$ 的费米子（如电子）的性质，并预言了反物质的存在。本章深入探讨了狄拉克海的哲学含义，以及它是如何为后续的量子电动力学（QED）铺平道路的。 第七章：规范场论与标准模型的骨架 量子场论（QFT）的核心在于将粒子视为场的激发态。本章介绍了二次量子化方法，将粒子数视为一个可变的量。我们重点讨论了规范对称性在构建相互作用理论中的决定性作用。本章阐释了电磁相互作用（光子）是通过 $U(1)$ 规范对称性引入的。随后，我们概述了强核力和弱核力理论（如 $SU(2)$ 和 $SU(3)$ 规范群）的引入，形成了粒子物理学的标准模型的基础结构。我们简要讨论了希格斯机制如何赋予规范玻色子质量，完成了对基本粒子图景的现代描绘。 第八章：从量子到连续介质——统计物理学的桥梁 本章回归到宏观现象，展示了微观量子理论如何生成统计热力学规律。我们从微正则系综、正则系综和巨正则系综的构建入手，重点阐述了玻尔兹曼分布在描述非简谐、非相互作用系统的有效性。对于相互作用系统，本章讨论了朗道费米液体理论的思想，以及如何利用量子统计（费米-狄拉克分布和玻色-爱因斯坦分布）来理解金属、超导性和超流体等凝聚态现象的本质。本书强调，统计物理学是连接量子微观世界与宏观热力学现象的不可或缺的桥梁。 总结： 本书提供了一条从确定性经典世界观向概率性、几何化、量子化的现代物理学前沿进发的严谨路径。它避免了对具体应用技术的阐述，而专注于物理学思想的深刻变革和核心数学框架的构建。

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这本书的排版和印刷质量也值得一提，这对于长时间阅读的专业书籍来说太重要了。纸张的质感很好，墨色清晰，那些复杂的波形图和频谱图看起来一点都不费力。更重要的是，作者在组织内容时，逻辑链条非常清晰。比如，在介绍傅里叶级数到傅里叶变换的过渡时，作者没有采用生硬的数学极限操作，而是通过周期延拓和积分逼近的方式，让读者自然而然地接受了从时域到频域转换的必要性。这种“讲故事”般的叙事方式，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我发现自己不再是被动地接受知识，而是主动地在跟随作者的思路进行思考和探索。对于那些希望系统性掌握信号处理理论，而不是仅仅应付考试的读者来说，这本书无疑是一个明智的选择，它教会的不仅仅是“怎么算”，更是“为什么这么算”。

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坦白讲，我之前看过几本号称是“入门级”的信号处理书籍，结果往往是越看越糊涂，概念解释得过于浅显，关键的数学工具又一带而过，导致我总觉得抓不住重点。这本书的独特之处在于它的深度和广度达到了一个绝佳的平衡点。它在处理数字信号处理的部分时，对于离散时间系统、采样定理等核心内容进行了非常细致的剖析。我记得有一次在学习FIR/IIR滤波器设计时，被那个窗函数法搞得焦头烂额，书上对不同窗函数的特性对比分析，以及它们在实际应用中的优缺点权衡，简直是教科书级别的阐述。更让我惊喜的是，书中还穿插了一些关于现代通信和控制系统中信号处理应用的案例，这让枯燥的理论学习瞬间充满了现实意义。感觉作者是真正深入一线工作过，才能写出这样既有学术深度又不失工程实用性的内容。这本书简直就是一本武功秘籍，需要静下心来，一招一式地去揣摩。

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这本《信号、系统与数字信号处理》的教材，我拿到手的时候就被它厚实的篇幅震住了，光看目录就觉得内容之详实，足以让人望而生畏。说实话，我刚开始接触这门学科时，完全是一头雾水，那些傅里叶变换、Z变换的公式看得我头皮发麻。然而，这本书的处理方式却非常巧妙，它并没有一上来就抛出那些复杂的数学推导，而是用了大量的实例和直观的图示来解释抽象的概念。我尤其欣赏它在讲解系统响应时，那种循序渐进的节奏感，就像一个经验丰富的老师，先带你走平坦的路，等你站稳了脚跟，才慢慢引导你攀登高峰。书中的习题设计也极其用心，从基础概念的巩固到复杂工程问题的分析，层层递进，让人在解题的过程中真正体会到理论与实践的结合。虽然整体难度不低，但正是这种“不让读者轻易过关”的严谨态度，才真正帮助我搭建起了扎实的知识体系。读完第一部分关于连续时间信号与系统的章节后，我对信号处理的“骨架”有了清晰的认识，不再是零散的知识点堆砌，而是一个有机的整体。

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我是一个偏爱从应用角度切入学习的工程师，这本书在这一点上给予了我极大的满足感。在讲述卷积积分时，作者并没有停留在纯粹的数学定义上，而是立刻用了一个经典的“回声消除”或“系统辨识”的简单例子来解释卷积的物理意义，这让我瞬间茅塞顿开。随后，书中对维纳滤波器和卡尔曼滤波器的介绍虽然篇幅不长，但切中要害，点明了它们在现代信号估计与滤波中的核心地位。虽然这本书的理论基础非常扎实，但它从未脱离实际应用的需求。我尤其喜欢它对MATLAB/Simulink等工具的集成应用建议，虽然不是代码详解，但提供了明确的思路方向，指引我们如何将学到的理论付诸实践，验证和可视化我们的设计。它给我的感觉是，这不是一本躺在书架上落灰的理论大全，而是一本可以放在案边，随时查阅和参考的“工程指南”。

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对我而言，阅读一本技术专著最怕的就是那种陈旧感和知识的滞后性。这本教材在覆盖了经典信号处理理论的同时，也紧密跟踪了领域的发展前沿。比如，在讲解小波分析时，作者对小波变换的优缺点以及它在时频局部化分析上的优势进行了深入的探讨，而不是简单地停留在傅里叶分析的层面。这表明作者对当前信号处理领域的热点和未来发展方向有深刻的洞察力。读这本书，我感觉自己不仅仅是在学习基础，更是在与时俱进地构建一个现代信号处理工程师的知识框架。它要求读者付出努力，但所给予的回报是巨大的——一种对复杂信号现象的洞察力和解决实际问题的信心。这本书的厚度，正代表了作者倾注的心血和对学科的敬畏之心，绝对物有所值。

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