现代控制系统分析与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:(美)Robert H.Bishop

出品人:

页数:255

译者:

出版时间:2003-12

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787302068594

丛书系列:国际知名大学原版教材——信息技术学科与电气工程学科系列

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《理论物理学前沿探索：量子引力与弦论的最新进展》 内容概要 本书并非一本传统意义上的教科书，而是一部集学术前沿性、思想深度与理论探索于一体的专著，旨在带领读者深入领略理论物理学最活跃、最具挑战性的领域——量子引力与弦论——的最新研究动态与核心思想。全书聚焦于当前理论物理学界关于如何统一量子力学与广义相对论的宏大议题，深入剖析了近年来在理解黑洞信息佯谬、探索宇宙起源、以及构建统一场论等关键问题上取得的突破性进展。 本书的第一部分，“量子引力：走向统一的征途”，系统性地回顾了量子引力研究的历史脉络与主要学派。我们将首先探讨爱因斯坦广义相对论的深刻内涵及其在描述宏观时空结构上的成功，同时分析其在微观尺度下所遭遇的理论困境，尤其是在量子效应不可忽视的黑洞奇点和宇宙大爆炸初期。接着，我们将聚焦于量子引力理论中的两种主流方法：圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）与弦论（String Theory）。 在圈量子引力方面，本书将详细介绍其核心概念，如“自旋网络”和“自旋泡沫”，阐释它们如何提供了一种离散化的时空结构，从而避免了传统量子场论在背景依赖性上的问题。我们将深入探讨圈量子引力在黑洞熵计算、宇宙学奇点消除等方面的最新成果，并讨论其在数学形式上的挑战与未来发展方向。 紧随其后，本书将进入本书的核心章节——“弦论的奥秘：超越基本粒子的统一景观”。我们将从超弦理论的基本出发点——将基本粒子视为微小弦的振动模式——开始，循序渐进地介绍其数学框架，包括超对称性（Supersymmetry）在其中的关键作用，以及紧致化（Compactification）高维时空以产生我们观测到的四维时空的基本原理。本书将重点关注近十年来弦论在以下几个关键领域取得的进展： 1. AdS/CFT对偶（反德西特空间/共形场论对偶）：这是近年来弦论领域最激动人心的发展之一。我们将详细介绍这一对偶性，解释它如何揭示了引力理论与量子场论之间深刻的数学联系。通过AdS/CFT对偶，我们可以利用成熟的量子场论工具来研究难以处理的量子引力问题，例如黑洞信息佯谬。本书将深入分析AdS/CFT对偶在理解黑洞蒸发、强耦合量子色动力学（QCD）等问题上的应用，并探讨其更广泛的数学含义。 2. M理论与D膜：随着研究的深入，五种不同的超弦理论被统一在了一个更基础的理论框架下，即M理论。本书将介绍M理论的基本思想，以及D膜（D-branes）作为M理论基本对象的出现。D膜的概念极大地扩展了弦论的可能性，并为理解强耦合区域的引力现象提供了新的视角。我们将讨论D膜在黑洞物理、宇宙学模型构建等方面的贡献。 3. 黑洞信息佯谬的新解：黑洞信息佯谬是理论物理学中一个长期存在的难题，它挑战了量子力学的幺正性原理。本书将系统梳理关于信息佯谬的各种理论尝试，并重点介绍近年来基于AdS/CFT对偶和弦几何的新颖观点。我们将深入探讨“火墙（firewall）佯谬”、“ER=EPR猜想”等前沿概念，并展示弦论如何为解决这一佯谬提供可能的出路。 4. 弦论在宇宙学中的应用：本书还将探讨弦论在早期宇宙学中的重要作用。我们将介绍如何利用弦论的能量尺度和场论结构来构建早期宇宙的膨胀模型，例如“暴胀”（Inflation）的弦论版本。同时，我们也将讨论弦论在解释暗物质、暗能量等宇宙学观测现象上的潜力。 5. 几何与拓扑的深刻联系：量子引力和弦论的研究极大地推动了数学的发展，尤其是几何与拓扑学。本书将揭示弦论中的某些概念，如卡拉比-丘（Calabi-Yau）流形，在紧致化过程中起到的关键作用，以及它们如何影响低能物理学的性质。我们将探讨弦论与代数几何、微分几何之间的深刻联系，以及这些联系如何为我们理解宇宙的几何结构提供新的视角。 本书的第三部分，“未来展望与开放性问题”，将对当前量子引力与弦论研究的现状进行总结，并展望未来的研究方向。我们将讨论尚未解决的关键问题，例如：M理论的确切动力学方程是什么？弦论如何才能做出可检验的实验预言？如何将弦论的思想应用于量子色动力学和凝聚态物理等其他领域？本书旨在激发读者对这些前沿问题的兴趣，并为有志于投身理论物理学研究的学子提供一个清晰的探索路径。 本书的语言风格力求严谨而不失可读性，在保证理论深度和准确性的同时，也注重概念的清晰阐释和逻辑的连贯性。虽然涉及高深的数学工具，但我们会尽量通过类比、示意图和思想实验等方式，帮助非专业背景的读者理解其核心思想。本书适合所有对现代理论物理学、宇宙学、数学物理等领域感兴趣的读者，包括高年级本科生、研究生、研究人员，以及任何渴望探索宇宙最深层奥秘的求知者。它不仅仅是对当前研究的梳理，更是一次对物理学未来可能方向的深邃思考。

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从内容的前后逻辑和知识体系的构建来看，这本书的编排结构堪称艺术品。它遵循了一个非常清晰的学习路径：从时域分析的基础，过渡到频域的经典控制，再平滑地引入状态空间这一现代方法的基石，最后才探讨先进的、涉及鲁棒性和最优性的设计理论。这种层层递进的结构，确保了读者在学习更高级概念时，已经牢固掌握了前置知识的精髓。我个人尤其喜欢它在讲解“对偶性”和“可控性/可观测性”时的处理方式。作者没有将它们视为孤立的概念，而是通过变换和投影等数学工具，将它们紧密地联系起来，展现了控制理论内在的统一美感。读完后，我感觉自己对‘一个系统究竟能被我们控制到什么程度’这个问题有了全新的、更深刻的理解，不再是停留在‘能调到’的表层认知上。

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这本书在排版和印刷质量上也体现了出版方的专业水准。纸张的质感很好，长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳，这对于一本动辄几百页的专业书籍来说至关重要。更值得称赞的是公式的排版，无论是矩阵的维度还是复杂的希腊字母，都清晰可辨，没有出现任何模糊或错位的现象。清晰的视觉呈现极大地减轻了阅读复杂数学表达式时的认知负担。此外，书中的符号定义和术语使用保持了高度的一致性，从头到尾都没有出现前后矛盾或者需要反复查阅前文去确认符号含义的情况，这在学术著作中是难能可贵的。这种对细节的关注，体现了出版方对学术内容的尊重，也极大地提升了读者获取知识的体验。总而言之，这本书不仅内容扎实，连‘外在’的呈现也做到了极致。

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这本书的封面设计倒是挺抓人眼球的，那种深蓝配上银白色的字体，给人一种专业、严谨的感觉。初拿到手的时候，我以为它会是一本晦涩难懂的理论大部头，毕竟“控制系统”这个词本身就带着点学术的距离感。但翻开目录，我发现它对基础概念的梳理非常到位，从最基本的反馈理论讲起，一步步过渡到现代控制理论的核心——状态空间法。作者在解释这些复杂数学模型时，并没有直接抛出高深的公式，而是花了大量的篇幅去阐述背后的物理意义和工程直觉。比如，在讲到李雅普诺夫稳定性分析时，它不是简单地罗列定理，而是通过一个虚拟的物理系统动态过程来模拟，让读者能‘看到’系统是如何趋于稳定的。这种教学方法极大地降低了入门的门槛，对于我这种非科班出身，但又需要在工作中接触控制理论的人来说，简直是福音。而且，书中的插图质量非常高，图文并茂，特别是那些动态系统的仿真图，直观性强到让人忍不住想自己动手跑一遍代码来验证。整体感觉，这是一本能真正‘教人思考’的书，而不是‘强迫人记忆’的书。

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这本书的写作风格非常平稳、内敛，用词极其精准，几乎没有一句废话。这种严谨的风格，让我在阅读过程中始终保持高度的专注。它不像某些流行的科普读物那样追求戏剧化的叙事节奏，而是像一位耐心的导师，一步一步引导你深入知识的殿堂。特别是对于线性代数和微分方程这些作为控制理论基础的数学工具，作者的处理方式堪称教科书级别。它不会假设读者已经完全掌握了这些预备知识，而是用一种非常巧妙的方式，将必需的数学工具点到为止地融入到控制理论的推导过程中，既保证了推导的严密性，又避免了过多地偏离主题去展开数学分支的冗长论述。这种平衡拿捏得恰到好处，使得整个阅读体验流畅且高效。对于我这种需要快速建立起坚实理论框架的人来说，这种高效的知识传递方式无疑是最宝贵的。

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我最欣赏这本书的一点是它的实践导向性。很多教材在理论讲解上做得很好，但一到设计和应用层面就戛然而止，留给读者的往往是大量空白需要自己去填补。然而，这本书在每一章的末尾都设置了相当详尽的案例分析，涵盖了从经典的PID控制器调优到现代的LQR最优控制设计。特别是关于鲁棒控制的那一部分，作者并没有仅仅停留在理论推导，而是深入讨论了模型不确定性和外部干扰对系统性能的影响，并给出了应对的策略。我记得有一次，我的项目遇到一个系统参数波动较大的问题，正束手无策之际，翻阅到书中关于H_∞控制的部分，茅塞顿开。书里详细对比了不同设计方法的优劣，并给出了不同设计参数对控制性能的敏感度分析，这种细致入微的工程考量，是其他同类书籍中鲜有能达到的深度。可以说，这本书不仅仅是知识的传授者，更像是一位经验丰富的工程师在手把手地带你解决实际工程难题。

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