經典可積係統導論

經典可積係統導論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:
作者:貝博龍
出品人:
頁數:602
译者:
出版時間:2009-5
價格:88.00元
裝幀:
isbn號碼:9787510004575
叢書系列:
圖書標籤:
  • 數學
  • 數學物理
  • 可積係統
  • 可積係統
  • 經典力學
  • 哈密頓力學
  • 非綫性動力學
  • 數學物理
  • 常微分方程
  • 李代數
  • 辛幾何
  • 拓撲學
  • 混沌理論
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具體描述

《經典可積係統導論》是貝博龍編著的,provides a thorough introduction to the theory of classical integrable systems, discussing the various approaches to the subject and explaining their interrelations. The book begins by introducing the central ideas of the theory of integrable systems, based on Lax representations, loop groups and Riemann surfaces. These ideas are then illustrated with detailed studies of model systems. The connection between isomon- odromic deformation and integrability is discussed, and integrable field theories are covered in detail. The KP, KdV and 'lbda hierarchies are explained using the notion of Grassmannian, vertex operators and pseudo-differential operators. A chapter is devoted to the inverse scattering method and three complementary chapters cover the necessary mathematical tools from symplectic geometry, Riemann surfaces and Lie algebras. The book contains many worked examples and is suitable for use as a textbook on graduate courses. It also provides a comprehensive reference for researchers already working in the field. O LIVIE R B A B E L O N has been a member of the Centre National de la Recherche Sci- entifique (CNRS) since 1978. He works at the Laboratoire de Physique Theorique et Hautes Energies (LPTRE) at the University of Paris VI-Paris VII. His main fields of interest are particle physics, gauge theories and integrables systems. M I C H E L T A L O N has been a member of the CNRS since 1977. He works at the LPTHE at the University of Paris VI-Paris VII. He is involved in the computation of radiative corrections and anomalies in gauge theories and integrable systems. DENIS BERNARD has been a member of the CNRS since 1988. He currently works at the Service de Physique Theorique de Saclay. His main fields of interest are conforma[ field theories and integrable systems, and other aspects of statistical field theories, including statistical turbulence.

經典可積係統導論 導論 經典可積係統是理論物理學和數學領域一個迷人且富有挑戰性的分支。它關注的是那些滿足特定代數或幾何條件的動力學係統,這些係統擁有足夠的守恒量,使得它們的運動軌跡可以被精確地解析求解。這種“可積性”的概念,雖然看似抽象,卻在理解從經典力學、流體力學到廣義相對論等諸多物理現象的本質方麵扮演著至關重要的角色。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的導論,帶領他們領略經典可積係統的核心思想、基本工具和前沿應用。我們著重於構建一個堅實的理論基礎,使讀者能夠理解從李維爾-阿諾德(Liouville-Arnold)可積性理論到更現代的保型(Symplectic)幾何方法,以及在特定係統中的具體實現。 第一部分:基礎與背景 本書伊始,我們將迴顧經典哈密頓力學的基本框架。這包括相空間的幾何結構、泊鬆括號的定義以及哈密頓-雅可比方程。我們將詳細闡述李維爾定理的意義——在可積係統中,係統的運動可以被轉化為一係列簡單的、周期性的運動,這為理解可積性提供瞭最初的直觀圖像。 1.1 漢密爾頓力學基礎 相空間與動力學: 復習相空間結構、流的性質以及守恒量在動力學中的作用。 泊鬆括號: 探討泊鬆括號作為相空間上函數代數結構的地位,及其與李代數的關係。 守恒量與可積性: 定義守恒量,並引入“完全可積”的初步概念,即是否存在足夠多的相互洛鬆不相交的守恒量。 1.2 李維爾-阿諾德定理 這是經典可積係統理論的奠基石。我們將細緻地推導和闡述李維爾-阿諾德定理,該定理指齣,在一個解析可積的係統中,存在一個正則變換,可以將係統轉化為作用量-作用角(Action-Angle)坐標。 正則變換: 介紹生成函數和經典正則變換的理論。 作用量-作用角變量: 詳細解釋如何通過規範化的坐標來描述可積係統的解,並將運動簡化為簡單的諧振子運動。 鞍點問題: 探討在正則變換過程中,係統在奇點(如橢圓或雙麯鞍點)附近的復雜動力學行為,這標誌著係統從周期性運動嚮準周期性運動的過渡。 第二部分:代數結構與幾何工具 理解可積係統的深度,需要依賴更強大的代數和幾何工具。本部分將引入現代數學物理中處理可積性的核心概念,特彆是與費米子和玻色子係統相聯係的結構。 2.1 費米子和玻色子場論的關聯 我們將探討如何將連續的、無窮自由度的係統(如場論)映射到有限維的可積係統上,反之亦然。 KdV 方程的起源: 介紹Korteweg-de Vries (KdV) 方程作為第一個被發現的完全可積非綫性偏微分方程(PDE)。我們將展示其哈密頓結構以及與剛性繩波的聯係。 無限維哈密頓係統: 探討在無窮維空間中定義泊鬆括號和守恒量的必要性,並引入場論中的泛函導數。 2.2 保型幾何與辛流形 可積性本質上是關於相空間幾何結構的問題。保型(Symplectic)幾何提供瞭描述這些結構的精確語言。 保型流形: 定義保型流形及其結構張量(辛形式)。 函數上的保型結構: 探討哈密頓函數在保型流形上誘導的動力學流,以及可積性條件在保型幾何中的體現。 李代數與黎曼-希爾伯特問題: 簡要介紹如何通過特定的李代數結構來識彆可積性,特彆是與綫性譜理論(如零麯率錶示)的關聯。 第三部分:特定的可積模型與求解方法 本部分將聚焦於具體的、具有代錶性的可積係統,並介紹求解這些係統的關鍵技術,特彆是逆散射方法(Inverse Scattering Method, ISM)。 3.1 經典可積方程實例 非綫性薛定諤方程 (NLS): 作為一個重要的模型,NLS在光縴通信和凝聚態物理中具有廣泛應用。我們將分析其相關的泊鬆括號和守恒量。 Sine-Gordon 方程: 探討該方程的孤子解(Soliton Solutions)及其拓撲性質。 陀螺儀動力學: 將幾何概念應用於經典力學,分析剛體繞定點運動(如歐拉方程)的可積性,特彆是歐拉角和歐拉-泊鬆方程。 3.2 逆散射方法(ISM) ISM是求解非綫性偏微分方程的強大工具。我們將係統地介紹如何利用Lax對(Lax Pair)來解耦一個復雜的非綫性演化方程。 Lax 對與譜理論: 定義Lax矩陣和關聯的薛定諤算子,並解釋Lax方程與哈密頓方程之間的等價性。 散射數據與演化: 詳細闡述如何通過求解散射問題來確定係統的演化,並將散射數據作為新的守恒量。 重構與孤子: 介紹從散射數據重構勢能的方法(例如,Gel'fand-Levitan-Marchenko 方程),並展示如何利用反射係數來構造精確的N孤子解。 3.3 自伴隨係統 討論那些其守恒量可以通過特定代數結構自然産生的係統,例如與矩陣Ricatti方程相關的係統。 第四部分:現代進展與展望 最後,我們將簡要迴顧可積係統的現代研究方嚮,包括其與量子可積係統(如Bethe假設)的交叉,以及在退化情況下的重要性。 希爾伯特空間與量子化: 討論經典可積性如何指導量子可積係統的構造,以及Bethe假設在精確求解一維量子多體問題中的作用。 退化可積性: 研究當李維爾定理中的“光滑”條件不滿足時(例如在共振點附近),係統的動力學特性,以及如何通過更精細的幾何構造(如軌道分解)來處理這些情況。 結語 本書力求以嚴謹的數學方法為基礎,結閤豐富的物理實例,為讀者構建一個清晰的知識體係。通過對經典可積係統的深入探索,讀者不僅能掌握一套強大的求解技術,更能對物理定律的內在秩序與和諧之美産生更深刻的理解。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

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閱讀《經典可積係統導論》的過程,對我而言,是一場智力上的盛宴。書中對數學工具的運用,簡直可以用“齣神入化”來形容。我尤其驚嘆於作者如何將代數幾何中的概念,如阿貝爾簇和theta函數,巧妙地融入到可積係統的研究中。這對於我這樣背景相對有限的讀者來說,無疑是一次非常寶貴的學習機會。書中對Painlevé奇點和李群對稱性的討論,也讓我對可積係統的普適性和深刻性有瞭更深的認識。雖然有些地方的證明過程相當復雜,需要反復推敲,但正是這種挑戰,讓我感覺自己在不斷突破認知邊界。這本書不僅僅是理論的堆砌,更重要的是,它展示瞭數學的創造力如何與物理的直覺相結閤,共同構建起可積係統這個宏偉的理論框架。我強烈推薦給任何對數學物理有興趣,並且願意投入時間和精力去深入探索的讀者。

评分☆☆☆☆☆

這是一本讓我重新認識“數學之美”的書。在《經典可積係統導論》中,我看到瞭數學的嚴謹性與物理的直觀性完美結閤。作者對相空間幾何的描繪,對Poincaré截麵的分析,都充滿瞭視覺上的吸引力,讓我仿佛置身於一個抽象而又充滿規律的世界。書中對Bohr-Sommerfeld量子化條件的推導,更是將經典的數學物理方法與量子力學的前沿課題聯係起來,令人拍案叫絕。雖然有些數學概念對我來說是全新的,但我通過書中豐富的圖示和詳實的解釋,逐漸理解瞭它們背後的邏輯。這本書的價值不僅僅在於傳授知識,更在於它展現瞭數學工具的強大生命力,以及如何運用這些工具去理解和改造世界。它讓我更加堅信,數學是探索宇宙奧秘的最有力武器之一。

评分☆☆☆☆☆

這本《經典可積係統導論》真是讓我眼前一亮!一直以來,我對數學物理中的“可積性”概念充滿瞭好奇,但苦於沒有係統性的入門讀物。市麵上相關的書籍要麼過於晦澀,要麼缺乏連貫性,讓人望而卻步。而這本導論,簡直就像為我量身定製的。它循序漸進地介紹瞭可積係統的基本概念,從Hamiltonian力學的基本框架齣發,深入淺齣地講解瞭正則變換、Poisson括號、Liouville定理等核心內容。我尤其喜歡作者在講解過程中引入的例子,那些經典的例子,比如單擺、二體問題,不再是枯燥的公式推導,而是展現瞭可積性在解決實際物理問題中的強大力量。書中對代數幾何方法的介紹也讓我耳目一新,原來抽象的數學工具能夠如此巧妙地刻畫可積係統的幾何結構。雖然我還沒有完全掌握所有細節,但這本書已經成功地激發瞭我進一步探索可積係統這個迷人領域的興趣,為我打開瞭一扇通往更深層次數學物理世界的大門。

评分☆☆☆☆☆

《經典可積係統導論》這本書,給我最大的感受就是它的“係統性”和“啓發性”。作者並非零散地羅列知識點,而是構建瞭一個清晰的邏輯脈絡,從最基礎的Hamiltonian力學原理,逐步引申到各種判定可積性的方法和判據,再到不同類型的可積係統及其特殊的性質。這種由淺入深、層層遞進的講解方式,讓我在學習過程中不會感到迷失方嚮。尤其是書中對各種可積係統的分類和比較,讓我對這一領域有瞭整體的把握。我發現,原來許多看似不相關的數學工具,在可積係統的研究中,竟然能夠如此自然地聯係起來。這本書的啓發性還體現在它能夠激發讀者去思考更多的問題,去探索那些尚未完全解決的難題。它不僅僅是一本教材,更像是一位經驗豐富的導師,在引導你思考,在鼓勵你去發現。

评分☆☆☆☆☆

說實話,拿到《經典可積係統導論》之前,我對於“可積係統”這個概念,印象還停留在高中物理課本裏那些可以求解的簡諧振動或自由落體。這本書徹底顛覆瞭我之前的認知,它將可積性提升到瞭一個全新的數學和物理高度。從Hamiltonian形式到Symplectic流形,從Poisson代數到代數麯綫,作者以一種極其嚴謹又不失生動的筆觸,將這些看似高深的概念一一展現在讀者麵前。我特彆欣賞書中對於相空間幾何的描繪,那些充滿美感的軌跡和不變的體積,讓我對可積係統的內在結構有瞭直觀的理解。雖然某些章節涉及到的泛函分析和微分幾何工具對我來說還稍顯陌生,但通過作者精心的鋪墊和恰到好處的類比,我依然能感受到其中蘊含的深刻思想。這本書不僅僅是知識的傳授,更是一種思維方式的引導,它教會我如何從全局的視角去理解復雜的動力學係統,如何發現隱藏在混沌之下的秩序。

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