非相对论物理学中的拓扑量子数

非相对论物理学中的拓扑量子数 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:世界图书出版公司北京公司
作者:David J.Thouless
出品人:
页数:426
译者:
出版时间:2000-6
价格:98.00元
装帧:
isbn号码:9787506247221
丛书系列:
图书标签:
  • 数学物理7
  • 拓扑物理
  • 量子力学
  • 非相对论物理
  • 拓扑量子数
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  • 量子场论
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具体描述

本书作者是研究凝聚态物理系统中的拓扑效应的著名专家,他曾与Kosterlity合作提出了拓扑相变中著名的Kosterlity-Thouless相变理论。本书论述拓扑量子数在非相对论物理系统中的作用。与普通由对称性定义的量子数相比,拓扑量子数的特点是对系统中的缺陷不敏感。近年来,拓扑量子数在物理量的精确测量中变得非常重要,并提供了最好的电压和电阻的标准。本书附有大量的参考文献,并附有一些相关经典文献

《非相对论物理学中的拓扑量子数》 简介 本书深入探讨了非相对论物理学领域中,拓扑量子数这一引人入胜的概念。我们旨在为读者呈现一个清晰、系统且详实的学习框架,帮助理解拓扑量子数在描述和分类复杂物理现象中所扮演的关键角色。本书的研究将聚焦于经典物理学的范畴,避开相对论效应,专注于低速运动和宏观尺度下的量子现象。 核心内容概述 本书首先将从基础概念入手,为读者打下坚实的理论基础。我们将详细阐述拓扑学的基本原理,包括但不限于: 连通性与同胚: 解释何为拓扑等价,以及如何通过连续变形来理解不同几何形状之间的内在联系。这有助于读者理解为何某些物理性质能够跨越微小的形变而保持不变。 不变量: 介绍在拓扑变换下保持不变的量,以及这些不变量如何在物理学中体现其独特性。我们将探讨这些不变量如何成为分类和识别不同物理状态的有力工具。 微分同胚与微分同胚不变量: 在经典框架下,我们也会引入微分同胚的概念,并讨论在允许光滑变换的情况下,哪些物理量可以被视为拓扑不变量的延伸。 在建立了拓扑学的基本框架后,我们将转向量子力学的非相对论性表述。本书将重点介绍: 波函数与状态空间: 回顾量子力学的基本假设,特别是波函数的概念及其在状态空间中的表示。我们将强调理解波函数相位及其整体性质的重要性,这与拓扑性质紧密相连。 量子数: 讨论在量子系统中出现的各种量子数,并解释它们如何描述粒子的量子态。我们将着重分析那些具有拓扑意义的量子数,它们不仅仅是简单的数值标记,而是系统内在拓扑结构的体现。 布线群与多值函数: 探索在描述全同粒子或周期性势场中的粒子时会出现的布线群概念。我们将详细分析全同粒子交换时波函数相位可能发生的改变,以及这种相位变化如何与拓扑联系起来,例如在玻色子和费米子分类中的作用。 拓扑量子数在非相对论物理学中的具体应用 本书的核心亮点在于将上述拓扑学和量子力学的概念融会贯通,深入探讨拓扑量子数在非相对论物理学中的具体体现和应用。我们将围绕以下几个关键领域展开: 1. 凝聚态物理中的拓扑序: 分数统计: 探讨非阿贝尔统计等概念,即使在非相对论框架下,它们也能够描述某些准粒子(如分数量子霍尔态中的激发)的奇特性质。我们将分析交换这些准粒子时波函数所经历的拓扑相位,以及它如何与量子计算的鲁棒性相关联。 拓扑相变: 解释在某些物理系统中,拓扑序能够描述相变过程,而这些相变可能在经典物理学中也能找到类比。我们将重点关注那些不依赖于具体微观细节,而是由系统整体拓扑性质决定的相变。 陈数与量子霍尔效应(经典部分): 虽然量子霍尔效应是量子现象,但我们可以从经典电动力学和材料科学的角度,探讨其与布里渊区拓扑性质的联系。例如,在描述能带结构时,陈数作为一个拓扑不变量,能够解释霍尔电导的整数倍特性,即便在不考虑相对论修正的半经典模型中也能有所体现。我们将从能带的几何相位角度进行阐述。 2. 粒子的分类与性质: 全同粒子与交换对称性: 详细分析全同粒子交换时波函数相位只能取 $+1$ 或 $-1$ 的限制,这本身就包含了深刻的拓扑意义。我们将讨论玻色子和费米子的基本区别,以及它们在构建多体系统中的核心作用,并指出这种区分是量子力学中最基础的拓扑属性之一。 原子与分子光谱的拓扑解释: 尝试从更广阔的视角,探讨原子和分子能级结构中某些看似“简并”或“劈裂”的现象,是否能够从其内部电子或核自旋的交换对称性或空间构型的拓扑特性中获得更深刻的理解。 3. 经典场论的拓扑性质(桥梁部分): 磁单极子与电磁学的拓扑: 虽然磁单极子在非相对论物理中尚未被证实存在,但从理论角度探讨其与电磁场张量拓扑性质的联系,例如沃德恒等式(Ward identities)及其与规范对称性的关系,可以为理解拓扑不变量在经典场论中的作用提供重要线索。 高斯定律的拓扑解释: 以电场和引力场为例,解释高斯定律如何反映了场的“通量”在空间中的拓扑结构,以及封闭曲面上的总“源”如何决定了场的整体分布。 学习方法与读者收益 本书在写作过程中,力求语言的严谨性与清晰性并存,通过大量的图示和数学推导,帮助读者直观地理解抽象概念。每一章的末尾都附带练习题,旨在巩固所学知识,并鼓励读者进行更深入的思考。 通过研读本书,读者将能够: 深刻理解拓扑学在物理学中的普适性。 掌握非相对论量子力学中拓扑量子数的概念和计算方法。 认识拓扑序在凝聚态物理中的重要作用。 为进一步学习相对论性量子场论或更前沿的拓扑物理学打下坚实基础。 本书适合高等院校物理学专业本科生、研究生以及对拓扑物理学感兴趣的研究人员和爱好者阅读。我们相信,通过本书的学习,读者将能以前所未有的视角审视和理解我们周围的物理世界。

作者简介

目录信息

绪论;电荷量子化;超流动4He<SPAN style="FONT-FAMILY: 宋体; mso-hansi-font-family: ''Times New Roman''; mso-ascii-font-family: ''Times New
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读后感

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用户评价

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当我开始深入了解物理学时,我便对那些能够揭示事物本质、并且具有普适性的概念产生了浓厚的兴趣。《非相对论物理学中的拓扑量子数》这本书的标题,正是我所寻求的那种能够连接不同物理现象的桥梁。我曾经花费大量时间学习经典物理学,从牛顿力学到麦克斯韦方程组,这些理论为我构建了宏观世界的认知框架。同时,我也对量子力学的早期发展有所了解,并对其中蕴含的奇特性质感到着迷。然而,我总觉得,在这些描述的背后,还存在着一种更基础、更普遍的数学语言,能够以一种“不变性”的方式来描述物理系统的本质。而“拓扑”这个数学分支,正是以研究“不变性”而闻名的。我期待这本书能够帮助我理解,在非相对论的物理学领域,如何运用拓扑学的思想来理解和描述物理现象。我尤其想知道,“拓扑量子数”究竟是什么,它们是如何在非相对论的体系中产生的,以及它们在描述物理系统的属性时扮演着怎样的角色。我设想,这些拓扑量子数可能是一种“内在的识别码”,能够用来区分具有不同基本性质的物理系统,而这些性质是不会因为系统的微小扰动而改变的。我非常好奇书中是否会提供一些具体的例子,例如在材料科学中,如何利用拓扑量子数来解释某些材料的导电性或绝缘性,或者在粒子物理学中,它们又扮演着怎样的角色。我希望这本书能够以一种循序渐进、富有洞察力的方式,引领我深入理解这些复杂的概念,并提升我对非相对论物理学的认识水平。

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在我对物理学的漫长探索过程中,我一直被那些能够以简洁而深刻的方式揭示自然规律的概念所吸引。《非相对论物理学中的拓扑量子数》这本书的标题,正是这种吸引力的集中体现。我曾经花费大量精力学习经典物理学,从牛顿力学到麦克斯韦方程组,这些理论为我构建了宏观世界的认知框架。同时,我也对量子力学的早期发展有所了解,并对其中蕴含的奇特性质感到着迷。然而,我总觉得,在这些描述的背后,还存在着一种更基础、更普遍的数学语言,能够以一种“不变性”的方式来描述物理系统的本质。而“拓扑”这个数学分支,正是以研究“不变性”而闻名的。我期待这本书能够帮助我理解,在非相对论的物理学领域,如何运用拓扑学的思想来理解和描述物理现象。我尤其想知道,“拓扑量子数”究竟是什么,它们是如何在非相对论的体系中产生的,以及它们在描述物理系统的属性时扮演着怎样的角色。我设想,这些拓扑量子数可能是一种“内在的识别码”,能够用来区分具有不同基本性质的物理系统,而这些性质是不会因为系统的微小扰动而改变的。我非常好奇书中是否会提供一些具体的例子,例如在材料科学中,如何利用拓扑量子数来解释某些材料的导电性或绝缘性,或者在粒子物理学中,它们又扮演着怎样的角色。我希望这本书能够以一种循序渐进、富有洞察力的方式,引领我深入理解这些复杂的概念,并提升我对非相对论物理学的认识水平。

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长期以来,我一直对物理学中那些能够跨越不同理论框架的普适性概念抱有浓厚的兴趣。当我看到《非相对论物理学中的拓扑量子数》这本书时,我立即被它所蕴含的潜力所吸引。我曾经在课堂上学习过牛顿力学、电磁学以及量子力学的基础知识,并对这些理论如何描述宏观和微观世界充满了好奇。然而,我总觉得在这些理论的背后,还存在着一些更深层次、更具概括性的原理。而“拓扑”这个词,以其研究“不变性”的特性,让我联想到物理学中那些无论如何调整参数都无法消除的性质。我希望这本书能够为我打开一扇新的窗户,让我看到,即使是在我们熟悉的非相对论物理学的范畴内,也同样存在着深刻的、由拓扑学揭示出的本质特征。我尤其期待书中能够详细解释“拓扑量子数”的定义,以及它们如何在非相对论的物理系统中涌现。我设想,这些量子数可能是一种“标记”或者“分类”的手段,用于区分具有不同拓扑性质的物理状态,而这些状态的区分是内在的、不可逾越的。我希望书中能够提供一些具体的例子,说明这些拓扑量子数是如何影响和描述物理系统的性质,例如在凝聚态物理中,它们如何用来解释某些材料的绝缘体行为,或者在基础粒子物理中,它们是否扮演着某种角色。我期待这本书能够用清晰而富有洞察力的语言,让我能够理解这些复杂的概念,并对非相对论物理学的理解达到一个新的深度。

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最近,我对物理学中那些能够“稳定存在”、“不易改变”的性质产生了浓厚的兴趣。在学习了经典物理学和一些基础的量子力学之后,我总是在思考,为什么某些物理现象能够如此坚韧地存在,即使在各种外部扰动下依然保持其基本特征?《非相对论物理学中的拓扑量子数》这本书的标题,恰好触及了我的这个关注点。“拓扑”的概念,我了解其在数学上是研究连续形变下不变的性质,这让我联想到物理学中那些“鲁棒性”极强的现象。“非相对论物理学”则是我相对熟悉的领域,它构成了我理解许多宏观世界现象的基础。我希望这本书能够帮助我理解,在宏观的、非相对论的物理世界中,如何引入并应用“拓扑”的思维方式。我尤其好奇,“拓扑量子数”究竟是如何在非相对论的框架下产生的,它们又扮演着怎样的角色?我设想,这些拓扑量子数可能是一种“计数”或者“分类”的手段,用来描述物理系统的某些本质属性,而这些属性是不会因为系统的微小变化而改变的。我期待书中能够给出一些具体的例子,比如在材料的电子结构中,如何通过拓扑量子数来区分导体和绝缘体,或者解释某些奇特的输运性质。我希望这本书能够以一种循序渐进的方式,引导我理解这些复杂的概念,并且最终能够让我认识到,即使是在非相对论的物理学中,也隐藏着深刻的、与拓扑学紧密相连的数学结构,这些结构能够以一种全新的视角来阐释物理世界的奥秘。

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这本书的封面设计简洁而富有力量,让我对内容充满了期待。作为一名业余爱好者,我对物理学的热情源于对宇宙奥秘的探求,而非严谨的学术研究。我阅读了大量科普读物,涉猎了从宇宙大爆炸到黑洞的各种引人入胜的话题,但每次触及量子力学,我总会感到一种难以言说的隔阂。量子世界的奇特性质,诸如叠加态、纠缠态,以及薛定谔方程的演化,对我来说常常是抽象且难以直观理解的。因此,当我在书店偶然瞥见《非相对论物理学中的拓扑量子数》时,我立刻被它所承诺的“拓扑”视角所吸引。我一直觉得,理解物理学,特别是量子力学,需要跳出传统的线性思维模式,去发现隐藏在现象背后的更深层、更稳健的结构。拓扑学以其研究在连续形变下保持不变的性质而闻名,这似乎与量子力学中某些不随细节变化而改变的“鲁棒性”特征不谋而合。我设想,这本书将以一种易于理解的方式,将抽象的拓扑概念引入到非相对论的量子力学框架中,从而帮助我更好地把握量子现象的本质。我希望它能解释,为何在某些情况下,物理系统的性质(例如能隙的存在与否,或者电子的输运性质)可以由一些“拓扑”量来决定,而这些量对微小的扰动是免疫的。我非常好奇,这本书是否会通过类比,或者精心设计的思想实验,来阐述这些复杂的概念。我尤其期待书中能够提供一些具体的例子,比如在凝聚态物理中,如何用拓扑量子数来描述材料的绝缘体性质,以及这些性质如何在非相对论的框架下得以解释。我希望这本书能够像一扇窗户,让我能够窥探到量子世界的更深层、更稳定的运行机制,从而克服我对量子力学某些方面的理解障碍。

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作为一名对物理学历史和概念演进颇感兴趣的读者,我总是倾向于寻找那些能够揭示学科发展脉络和内在逻辑的书籍。《非相对论物理学中的拓扑量子数》这本书的出现,让我感到十分惊喜,因为它似乎在连接我所熟悉的经典物理世界与新兴的数学工具之间搭建了一座桥梁。我曾经花费大量时间学习牛顿力学、拉格朗日力学以及早期的量子力学,这些理论构成了我理解物理世界的基础。然而,我总觉得在这些理论的背后,还隐藏着一些更深刻的、不易察觉的结构。而“拓扑”这个概念,以其研究不变量的特性,让我联想到物理学中那些看似微小扰动却无法改变的性质。我非常期待这本书能够解释,在非相对论的物理框架下,拓扑学是如何被引入并扮演重要角色的。我希望书中能够详细阐述“拓扑量子数”的定义和来源,以及它们如何为非相对论体系带来新的理解维度。例如,我想知道,在非相对论的量子力学中,是否存在一些“拓扑鲁棒性”的现象,这些现象的稳定性是源于其内在的拓扑性质,而非微调参数的结果?我对于书中是否会提及某些经典的拓扑概念,比如在描述粒子性质时,如何将拓扑不变量联系起来,感到尤为好奇。我渴望这本书能够如同拨云见日一般,让我看到,即使是在相对简单的非相对论物理学中,也蕴含着如此丰富和深刻的数学结构,并且这些结构能够以一种全新的方式来解释我们所观察到的物理现象。

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作为一名对物理学领域充满热情但缺乏专业背景的业余爱好者,我总是希望能够找到一些能够帮助我理解深层物理原理的书籍。当我看到《非相对论物理学中的拓扑量子数》这本书时,我立刻被它所吸引了。我曾经花费很多时间学习经典的物理学,包括力学、热力学、电磁学以及早期的量子力学,这些知识为我理解宏观世界打下了基础。然而,我一直觉得,在这些描述的背后,一定存在着某种更深层次、更稳定的结构,而“拓扑”这个概念,恰恰是我认为可能与这种稳定性相关的数学工具。我希望这本书能够帮助我理解,在非相对论的物理学框架下,拓扑学是如何被引入并发挥作用的。我尤其好奇“拓扑量子数”到底是什么,它们是如何产生的,又如何影响物理系统的性质。我设想,这些拓扑量子数可能是一种“不可改变的标记”,能够用来区分具有不同基本性质的物理系统,而这些性质是不受微小扰动影响的。我非常期待书中能够提供一些具体的例子,例如在描述材料的电子性质时,拓扑量子数是如何解释某些绝缘体和导体之间的根本区别,或者在理解某些粒子或场的性质时,它们又扮演着怎样的角色。我希望这本书能够以一种易于理解的方式,将抽象的数学概念与具体的物理现象联系起来,让我能够更好地领略物理世界的奇妙之处。

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长久以来,我对物理学领域那些看似晦涩难懂的数学工具及其在描述自然界中的应用一直抱有浓厚的兴趣。特别是在学习经典力学和量子力学时,我常常思考,是否存在一种更优美的、更具普适性的语言来描述物理系统,而非仅仅依靠繁复的微分方程和概率幅。当我第一次接触到“拓扑”这个词在物理学语境下的应用时,我便对其产生了强烈的探究欲望。而《非相对论物理学中的拓扑量子数》这本书的标题,恰恰点出了我最感兴趣的两个方面:非相对论物理学,这是我曾经深入学习并建立起基本概念的领域;以及拓扑量子数,这是一个我尚不熟悉但充满神秘感的新颖概念。我不是一名在学术界深耕多年的研究者,更像是一名孜孜不倦的求知者,渴望通过阅读来拓展自己的知识边界。我期待这本书能够为我打开一扇通往物理学更深层理解的大门,让我认识到,即使在经典的、非相对论的框架内,也存在着由拓扑性质决定的、能够深刻影响物理行为的“不变量”。我想知道,这些拓扑量子数是如何产生的?它们是否像某些数学上的不变量一样,不受连续形变的影响,从而赋予了物理系统一种内在的稳定性?我尤其好奇,这本书是否会涉及到一些具体的例子,例如在材料科学中,如何利用拓扑学来理解绝缘体和导体之间的区别,或者如何解释某些奇特的电学或磁学现象。我希望这本书能够用清晰的语言,逐步引导我理解这些抽象的概念,并让我看到,数学上的优雅与物理学的真实世界是如何奇妙地交织在一起的。我期待着在阅读过程中,能够不断产生新的见解,并对非相对论物理学的理解上升到一个全新的高度。

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我一直对物理学中那些能够揭示事物本质、并且具有普遍性的概念感到着迷。《非相对论物理学中的拓扑量子数》这本书的标题,正是我所寻求的那种能够连接不同物理现象的桥梁。我曾深入学习过经典力学和早期量子力学,并对这些理论框架下的物理规律有了初步的认识。然而,我总是感觉,在这些理论的表面之下,还隐藏着一些更深层次的、不易察觉的结构。而“拓扑”这个概念,以其研究在连续形变下保持不变的性质,让我联想到物理学中那些“稳健”的、不随细节变化的现象。我非常期待这本书能够为我揭示,在非相对论的物理世界中,拓扑学是如何被用来理解和描述这些“稳健”的性质的。我尤其想知道,“拓扑量子数”究竟是什么,它们是如何在非相对论的体系中产生的,以及它们在描述物理系统的性质时扮演着怎样的角色。我预想,这些拓扑量子数可能是一种“内在的身份证”,能够用来识别和区分具有不同基本属性的物理系统,而这些属性是不会因为系统的微小改变而发生变化的。我希望书中能够提供一些具体的例子,说明这些拓扑量子数是如何应用于诸如材料科学、粒子物理学等领域,从而解释一些经典的物理现象。我期待这本书能够以一种清晰而富有启发性的方式,帮助我理解这些复杂的概念,并提升我对非相对论物理学更深层次的认识。

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作为一名对物理学充满好奇心的学生,我一直以来都渴望深入理解那些能够统一我们对物质和能量的认知的深层原理。当我在书店的架子上看到《非相对论物理学中的拓扑量子数》这本书时,我的目光立刻被吸引住了。虽然我对“拓扑”这个词在物理学中的应用感到既陌生又好奇,但“量子数”这个熟悉的词汇,以及“非相对论物理学”这个我曾经花费大量时间学习的基础领域,让我感到这本书可能是我探索更前沿物理概念的绝佳入口。我并非是那种已经精通量子场论或者布拉迪科夫猜想的物理学家,我更像是一个站在巍峨山脉脚下的登山者,渴望沿着一条精心铺设的路径,一步步攀登,去领略那壮丽的风景。这本书的标题本身就传递了一种信息:它并非仅仅是罗列枯燥的公式和计算,而是试图通过一种不同于传统方法的视角,来解析非相对论物理学的内在结构。我预想这本书会引导我认识到,即使在宏观世界的非相对论框架下,也隐藏着深刻的、与拓扑学紧密相关的数学结构。这种结构,或许能够解释我们司空见惯的物理现象背后更本质的规律。我尤其期待书中能够详细阐述“拓扑量子数”究竟是什么,它们是如何在非相对论体系中产生的,以及它们又如何影响和描述物理系统的性质。例如,我想知道在固体物理中,像陈数这样的拓扑不变量,是否在非相对论的语境下有着更为普遍和基础的体现?又或者,是否存在一些在非相对论量子力学中,仅仅通过改变微小参数就无法消除的、由拓扑性质决定的“鲁棒性”特征?这些问题在我的脑海中萦绕,我期待这本书能够给我一个清晰而令人信服的答案,同时我也准备好迎接书中可能出现的、需要细心揣摩的数学证明和物理解释。

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