Minkowski Geometry

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出版者:Cambridge University Press
作者:A. C. Thompson
出品人:
页数:368
译者:
出版时间:1996-6-28
价格:USD 158.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780521404723
丛书系列:
图书标签:
  • !
  • 几何学
  • 闵可夫斯基空间
  • 狭义相对论
  • 数学
  • 物理
  • 时空
  • 流形
  • 非欧几何
  • 高等数学
  • 拓扑学
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具体描述

Minkowski geometry is a type of non-Euclidean geometry in a finite number of dimensions in which distance is not 'uniform' in all directions. This book presents the first comprehensive treatment of Minkowski geometry since the 1940s. The author begins by describing the fundamental metric properties and the topological properties of existence of Minkowski space. This is followed by a treatment of two-dimensional spaces and characterisations of Euclidean space among normed spaces. The central three chapters present the theory of area and volume in normed spaces, a fascinating geometrical interplay among the various roles of the ball in Euclidean space. Later chapters deal with trigonometry and differential geometry in Minkowski spaces. The book ends with a brief look at J. J. Schaffer's ideas on the intrinsic geometry of the unit sphere. Minkowski Geometry will appeal to students and researchers interested in geometry, convexity theory and functional analysis.

《明氏几何:空间、距离与形变的探索》 本书旨在深入浅出地剖析“明氏几何”(Minkowski Geometry)这一数学分支的精髓,为读者构建一个关于空间、距离与形变的全新认知框架。我们将从其理论基石出发,层层递进,揭示其在现代科学领域,尤其是在理论物理学和计算机科学中的重要应用。 核心概念的引入与解析: 首先,我们将详细阐述明氏几何最根本的概念——范数(Norm)。范数是衡量向量“长度”或“大小”的一种方式,与我们熟悉的欧几里得距离(L2范数)不同,明氏几何允许存在多种不同的范数定义,每一种都赋予了空间独特的结构和性质。我们将重点介绍几种核心的明氏范数,例如: L1范数(曼哈顿距离): 描述在网格状路径上行走的距离,强调坐标轴方向的累加。我们将探讨其几何直观,以及在诸如城市规划、网络通信等领域的隐喻性应用。 L∞范数(切比雪夫距离): 代表两个点在所有维度上差值的最大值。这种距离衡量的是“最长边”的差距,其几何形状表现为正方形或立方体。我们将展示其在图像处理、游戏AI等领域的作用。 p-范数(广义范数): 这是L1和L2范数更广泛的推广,通过改变参数p,可以获得一系列具有不同特性的距离度量。我们将分析p值变化对距离形状和属性的影响,以及其在统计学和机器学习中的重要性。 在此基础上,我们将深入探讨明氏空间(Minkowski Space)的定义。这是一种由向量空间以及其上的明氏范数共同定义的结构。本书将阐释明氏空间的通用性,即任何一个赋予了范数的向量空间都可以被视为一个明氏空间。我们将着重分析不同范数如何塑造明氏空间的几何特性,例如单位球的形状,它不再局限于圆形或球形,而是根据范数不同呈现出多边形、超立方体等更加丰富的形态。 几何性质的深入挖掘: 本书将仔细分析明氏空间中的关键几何性质,包括: 凸性(Convexity): 探讨明氏空间中单位球体的凸性及其对距离和优化问题的意义。我们将证明范数定义下的单位球体总是凸集,并分析这一性质在数学证明和算法设计中的关键作用。 距离度量(Metric Properties): 详细验证明氏范数所满足的距离公理,即非负性、同一性、对称性和三角不等式。通过这些公理,我们将理解为何范数能够有效地度量“距离”,并在不同场景下对距离进行量化。 几何变换(Geometric Transformations): 研究在明氏空间中的线性变换、平移等几何操作,以及它们如何影响点与点之间的距离。我们将探索这些变换如何在保持或改变明氏结构的同时,实现空间形变。 明氏几何与现代科学的联系: 本书不会局限于纯粹的数学理论,而是着重阐述明氏几何在现实世界中的深远影响: 理论物理学中的应用: 狭义相对论: 这是明氏几何最广为人知的应用领域。本书将详细解释闵可夫斯基时空(Minkowski Spacetime)如何通过引入“时空间隔”这一概念,将时间和空间统一在一个四维的几何框架下。我们将剖析“光锥”、“世界线”等核心概念,并说明明氏几何如何为描述光速不变、时间膨胀和长度收缩等相对论效应提供坚实的数学基础。读者将理解,在相对论的框架下,我们熟悉的欧几里得距离不再适用,而是需要闵可夫斯基时空中的“度规”来衡量时空事件之间的“距离”。 量子场论: 简要介绍明氏几何在量子场论中的作用,例如在定义粒子行为、传播子以及相对论性量子力学方程中的体现。 计算机科学与工程中的应用: 机器学习与数据分析: 许多机器学习算法,如支持向量机(SVM)、k近邻算法(k-NN)等,都依赖于数据点之间的距离计算。本书将探讨不同明氏范数如何影响这些算法的性能和结果,尤其是在处理高维数据或具有特定分布特征的数据集时。例如,L1范数在特征选择中的应用,L2范数在模型正则化中的作用。 图像处理与计算机视觉: 分析明氏距离在图像相似性度量、形状匹配、特征提取等方面的应用。不同范数可以捕捉图像在不同尺度和方向上的相似性,从而实现更鲁棒的图像分析。 优化问题: 许多优化问题,特别是约束优化,都涉及向量范数。我们将展示如何利用明氏几何的性质来设计更有效的求解算法。 网络科学与图论: 在分析网络结构、计算节点间距离等方面,也可能需要应用不同形式的距离度量,明氏几何的思想在此有所启发。 本书的结构与阅读体验: 本书采用由浅入深、循序渐进的编排方式。我们将从最基础的数学概念入手,通过清晰的定义、直观的几何解释和详细的数学推导,帮助读者逐步建立对明氏几何的理解。每章都包含精心设计的例题和练习,旨在巩固所学知识,并鼓励读者主动思考。对于拥有一定数学背景的读者,本书将提供深入的理论分析和前沿的应用探讨。对于初学者,我们则力求以最易懂的方式介绍核心概念,激发其对这一迷人数学领域的兴趣。 《明氏几何:空间、距离与形变的探索》将不仅仅是一本关于数学的书籍,更是一次关于空间本质的思维旅程。通过深入理解明氏几何,读者将能够以全新的视角审视我们所处的宇宙,并掌握一套强大的工具来解决现实世界中的复杂问题。

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读后感

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“Minkowski Geometry”这个书名,让我的思绪立刻飘到了那个充满数学魅力的时代。我一直对20世纪初那些伟大的数学家们的思想感到着迷,而 Minkowski 的名字,在提到相对论的几何基础时,总是不可避免地出现。所以,当我在书架上看到这本书时,我立刻被它吸引住了。我心中涌现出许多疑问:这本书会如何深入浅出地讲解 Minkowski 几何的精髓?它会从哪些基础概念讲起,又会探讨到哪些更高级的议题?我希望它不仅仅是关于度量空间或者范数,而是能真正展现 Minkowski 几何在更宏观层面的意义和应用。是否会涉及四维时空中的几何结构,以及它与我们对宇宙的理解有何关联?我想象着,书中的每一个公式,每一个定理,都承载着数学家们对空间本质的深刻洞察。我期待这本书能够提供一种全新的视角来理解“距离”和“空间”这两个词的含义,超越我们日常生活中基于视觉和触觉的直观感受。它或许会揭示出隐藏在物质世界背后的数学规律,那种纯粹而优雅的数学语言。读完这本书,我希望能对“非欧几何”有一个更深刻的理解,并且明白 Minkowski 几何是如何在理论物理的某个重要分支中扮演着基石的角色。这种对知识的渴望,驱使我想要深入了解那些塑造了我们现代科学思想的人物和他们的理论。

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“Minkowski Geometry”这个书名,就像一个数学密码,激发了我内心深处的好奇心和探索欲。我知道,这个名字与现代物理学,特别是相对论有着深厚的渊源,这让我对这本书的深度和广度充满了期待。我设想这本书会从 Minkowski 几何的数学基础开始,详细阐述其与欧氏几何的根本区别。它是否会深入探讨 Minkowski 空间中的度量、范数以及相关的几何性质?我希望书中能够提供清晰的数学推导,并且用易于理解的例子来帮助我掌握这些可能相当抽象的概念。更吸引我的是,我期待这本书能够揭示 Minkowski 几何在狭义相对论中扮演的核心角色。它如何为描述四维时空提供了一个统一的框架?它如何帮助我们理解诸如光速不变、时间膨胀和长度收缩等相对论效应?这本书的吸引力在于它承诺将我们带入一个由数学构建的、能够精确描述时空结构的精妙世界。我希望通过阅读这本书,我能够对时空的本质有一个更深刻的理解,并且领略到数学语言在揭示宇宙奥秘方面的独特魅力。

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“Minkowski Geometry”这个书名,给我一种置身于一个由抽象概念编织而成的精妙世界的感觉。我一直对那些能够挑战我们对空间和距离的传统认知的数学分支感到好奇,而 Minkowski 几何无疑是其中一个非常引人注目的例子。我猜测这本书不会仅仅停留在对基本几何性质的介绍,而是会深入挖掘 Minkowski 几何的数学深度和理论内涵。我希望它能详细解释 Minkowski 空间的定义,以及它与更广义的度量空间之间的联系。书中是否会探讨 Minkowski 范数、内积以及相关的不变量?我期待着能够看到清晰的数学推导,并且希望作者能够提供一些能够帮助我们直观理解这些概念的例子,比如在 Minkowski 空间中如何定义“距离”以及这种距离的特殊性质。更令我着迷的是,我渴望了解 Minkowski 几何在物理学,特别是狭义相对论中的核心作用。它如何为描述时空提供了一个统一的框架?它如何帮助我们理解诸如光速不变、时空间隔等基本原理?这本书的出现,仿佛打开了一扇通往更广阔数学和物理世界的大门,我迫不及待地想要踏入其中,去探索那些隐藏在数学公式背后的深刻洞见。

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仅仅是“Minkowski Geometry”这个书名,就足以勾起我内心深处对数学探索的渴望。它不像“基础代数”那样平易近人,也不像“微积分原理”那样耳熟能详,而是带有一种独特的、略带神秘的吸引力。我知道 Minkowski 这个名字,与相对论的建立有着密不可分的联系,这让我对这本书的潜在深度充满了期待。我设想着,这本书可能会从 Minkowski 几何的定义和基本结构入手,详细阐述其与我们熟悉的欧氏几何在基本公理和性质上的区别。它会深入到 Minkowski 空间的度量、范数以及相关的几何对象吗?我希望书中能够提供详实的数学推导,并且辅以恰当的例子,来帮助我理解那些可能相当抽象的概念。更重要的是,我希望这本书能够解答我的一个重要疑问:Minkowski 几何究竟是如何为狭义相对论奠定数学基础的?它如何描述时空事件之间的关系,以及它在理解时间膨胀、长度收缩等相对论效应中起到了什么作用?这本书的吸引力在于它承诺将我们带入一个全新的几何世界,一个与我们的直觉既有联系又有所突破的领域。我希望通过阅读这本书,我能够对时空的本质有一个更深刻的认识,并且理解数学是如何成为描述宇宙运行规律的强大工具。

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“Minkowski Geometry”这个书名,在我脑海中立刻与那个改变了我们对空间和时间认知的伟大理论联系起来。我一直对那些能够挑战我们直觉,并重塑我们理解世界方式的数学和物理理论充满敬畏。我猜测这本书会从 Minkowski 几何的数学定义和基本公理开始,带领读者逐步进入一个与我们日常经验有所不同的几何世界。它是否会详细讲解 Minkowski 空间的度量、范数以及它与向量空间的关系?我期待书中能够提供严谨的数学推导,并且用恰当的例子来帮助我理解这些抽象的概念。更令我着迷的是,我非常希望这本书能详细阐述 Minkowski 几何在狭义相对论中的关键作用。它如何为描述四维时空提供了一个简洁而强大的数学框架?它如何帮助我们理解因果律、光锥以及相对论效应的几何意义?这本书的出现,对我来说,是一个深入学习理论物理基础的绝佳机会。我渴望通过阅读这本书,能够更深刻地理解时空的本质,以及数学语言在揭示宇宙深层规律方面的强大力量。

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这本书的书名,"Minkowski Geometry",总给我一种既熟悉又陌生的感觉。熟悉,是因为“几何”这个词本身就代表着清晰的线条、形状和空间关系;陌生,则是因为“Minkowski”这个姓氏,与我们熟悉的欧氏几何有着截然不同的联想。我曾接触过一些关于相对论的科普读物,其中经常提到 Minkowski 空间,它似乎与时间、速度以及光速不变等概念紧密相连。因此,我非常好奇这本书将如何阐述 Minkowski 几何的独特性,它在数学上的定义是什么,它的基本公理又是什么?它是否会像欧氏几何那样,有一套自洽且优美的公理体系?我设想着,这本书可能会从 Minkowski 几何的起源讲起,介绍 Minkowski 本人在发展这一理论时所面临的数学挑战,以及他是如何一步步构建出这一新颖的几何学。我也希望书中能够包含一些具体的例子,来帮助我理解那些抽象的数学概念,例如 Minkowski 距离是如何计算的,它与我们熟悉的欧氏距离有何不同?更重要的是,我期待它能解释 Minkowski 几何在理论物理学中的重要作用,它如何为爱因斯坦的相对论提供了坚实的数学框架。这本书的出现,仿佛是一扇窗户,让我得以窥探到数学和物理交叉领域的一片新天地,而我迫不及待地想要推开这扇窗,去感受那里的气息。

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这本书的书名,"Minkowski Geometry",对我而言,不仅仅是一个简单的标签,它更像是一个数学符号的集合,预示着一次深入的学术探索。我一直对那些在现代物理学中扮演着关键角色的数学工具感到浓厚的兴趣,而 Minkowski 几何,无疑是理论物理学,特别是相对论发展中不可或缺的一环。我设想这本书会从 Minkowski 几何的数学定义和基本公理开始,逐步引导读者进入一个非欧几何的领域。它是否会详细阐述 Minkowski 向量空间、度量张量以及相关的几何变换?我期待看到严谨的数学推导,以及能够帮助初学者理解这些抽象概念的实例。更令我兴奋的是,我希望这本书能够深入探讨 Minkowski 几何在狭义相对论中所扮演的核心角色。它如何构建了一个统一的时空框架,使得时间与空间能够以一种全新的方式被理解?它又如何帮助我们直观地认识到诸如光锥、因果关系以及时空间隔不变性等相对论的基本概念?这本书的吸引力在于它承诺将我们引入一个由数学构建的、能够精确描述物理现实的框架。我希望通过阅读这本书,我能够更深入地理解时空的本质,以及数学语言在揭示宇宙奥秘方面的强大力量。

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“Minkowski Geometry”这个书名,在我脑海中勾勒出了一幅抽象而又迷人的数学画卷。我总是被那些能够挑战我们固有思维模式,并为我们理解世界提供全新视角的理论所吸引。Minkowski 几何,在我看来,正是这样一种理论,它似乎触及了我们对空间和距离最基本的认知。我期待这本书能够提供一种清晰、系统的讲解,从 Minkowski 几何的数学定义和基本性质开始,逐步深入到其更复杂的概念。它是否会探讨 Minkowski 向量空间、度量和范数的性质?我希望书中能够包含足够详细的数学推导,并且辅以恰当的例子,来帮助我理解那些抽象的数学概念。更重要的是,我非常好奇这本书将如何阐述 Minkowski 几何在物理学,特别是狭义相对论中的重要作用。它如何为描述时空提供了一个精确的数学框架?它如何帮助我们理解因果关系、光锥以及时空事件之间的关系?这本书的出现,对我来说,是一个学习和探索新领域的机会。我渴望通过阅读这本书,能够更深入地理解时空的本质,以及数学语言在描述宇宙运行规律方面的强大能力。

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这本书的书名非常吸引人,“Minkowski Geometry”。光是这个名字,就让我对它充满了好奇。我一直对几何学有着浓厚的兴趣,尤其是那些超越了我们日常直观理解的几何概念。Minkowski几何,听起来就蕴含着深邃的数学思想,可能涉及到我们对空间和距离的全新认识。我设想着,这本书或许会带领我进入一个由 Minkowski 本人构建的数学世界,在那里,我们熟悉的欧氏几何的规则可能会被打破,取而代之的是一种更广阔、更抽象的几何框架。我期待着它能提供清晰的解释,将那些可能十分复杂的概念,用一种既严谨又易于理解的方式呈现出来。我希望这本书不仅仅是枯燥的公式堆砌,更能够激发我的思考,让我从全新的角度去审视我们所处的空间,甚至可能是时间。它会不会触及到物理学中的某些前沿理论,比如相对论?如果它能将抽象的数学理论与实际应用或物理概念联系起来,那将是锦上添花。这本书的封面设计也给我留下了深刻的印象,简洁而又充满力量,仿佛预示着内容将是思想的精华。我迫不及待地想翻开它,看看它究竟能给我带来怎样的惊喜,能否打开我认识数学和宇宙的新视角。这种对未知的探索欲,正是阅读的魅力所在,而“Minkowski Geometry”无疑为我提供了这样一次绝佳的机会。

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“Minkowski Geometry”这个名字,简直就像一个数学宝藏的地图,指引着我想要去探索那些更深邃、更广阔的数学领域。我一直对那些能够挑战我们固有认知、重新定义我们对现实理解的理论充满敬畏。Minkowski 几何,在我看来,正是这样一种理论。我预设这本书将不会仅仅满足于介绍一些基本的几何概念,而是会深入探讨 Minkowski 几何的内在逻辑和结构。我期待它能带领我领略 Minkowski 空间的独特属性,例如其非正定度量,以及它如何影响我们对“距离”的理解。这本书是否会详细阐述 Minkowski 向量空间、线性变换以及度量张量的性质?我希望它能提供清晰的证明和直观的解释,让我能够真正理解这些概念背后的数学思想。更吸引我的是,我希望这本书能够揭示 Minkowski 几何与物理学之间的深刻联系,尤其是它在狭义相对论中扮演的关键角色。它是否会解释,为什么 Minkowski 空间能够如此完美地描述时空的几何结构,以及它如何帮助我们理解光锥、因果律等重要的物理概念?这本书的出现,如同在我的数学知识版图上点亮了一个新的区域,让我充满了探索的冲动,想要深入其中,去发现那些隐藏在公式和符号之下的数学之美。

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