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出版者:

作者:Marks, Friedrich

出品人:

页数:656

译者:

出版时间:2008-12

价格:$ 155.94

装帧:

isbn号码:9780815342151

丛书系列:

图书标签:

• 信号处理
• 细胞信号
• 生物工程
• 生物物理学
• 系统生物学
• 计算生物学
• 生物信息学
• 控制论
• 数学建模
• 生物医学工程

书籍简介：微观宇宙的宏大叙事 本书深入探讨了量子场论在凝聚态物理中的应用，聚焦于材料科学、低温物理以及新型功能材料的设计与开发。我们旨在为读者构建一个从基本微观粒子相互作用到宏观集体现象的完整理论框架。 第一部分：场论基础与晶格动力学 本书的开篇将系统回顾量子场论的核心概念，但着重点将迅速转向其在周期性系统和缺陷工程中的应用。我们不会纠缠于高能物理中的规范场理论，而是将注意力集中于晶格振动（声子）的量子化描述。 晶格振动与准粒子激发： 我们详尽分析了晶格动力学，从牛顿力学描述的经典晶格模型出发，过渡到使用哈密顿量对晶格进行量子化。重点讲解了玻恩-冯·卡门（Born-von Karman）边界条件下的本征模态分析，并引入了准粒子概念——声子。详细阐述了如何用玻色子算符来描述声子的产生和湮灭，这是理解热力学性质的关键。 费米子系统与电子结构： 紧接着，我们转向电子的描述。在周期性势场中，电子的行为不再是自由空间中的自由粒子。我们深入探讨了布洛赫定理，并使用能带理论来解释半导体、导体和绝缘体的本质区别。 紧束缚近似（Tight-Binding Approximation）： 我们详细推导了基于原子轨道重叠的紧束缚模型，并展示了如何用它来预测简单的晶体结构（如二维石墨烯的$pi$电子能带结构）。 密度泛函理论（DFT）的物理基础： 虽然本书不深入复杂的数学细节，但会详细解释霍恩伯格-科恩定理的物理意义，以及如何通过求解Kohn-Sham方程来近似获得材料的基态能量和电子密度，这是现代材料模拟的基石。 第二部分：相互作用与集体现象的涌现 凝聚态物理的魅力在于，看似简单的基本粒子通过集体相互作用，可以涌现出高度复杂的宏观行为。本部分集中于描述和量化这些相互作用。 电子-电子相互作用： 在固体内部，电子之间存在库仑排斥。我们探讨了处理这种多体问题的主要方法： 平均场近似（Mean-Field Theory）： 引入哈特里-福克（Hartree-Fock）方法，解释了它如何处理交换能，以及其局限性（如无法描述电子关联）。 随机相位近似（RPA）与屏蔽： 阐述了如何通过引入介电函数来描述其他电子对特定电子的“屏蔽”效应，这是理解金属中长程相互作用衰减的关键。 电子-声子耦合： 电子与晶格振动（声子）的耦合是理解电导、超导和热电效应的核心机制。 微扰论处理： 我们使用微扰理论来量化电子能级的位移和寿命的衰减，特别是当电子吸收或发射声子时。 极化子（Polarons）： 详细分析了电子被局部声子云“包裹”后形成的新准粒子——极化子，以及这对半导体载流子迁移率的影响。 第三部分：低能激发与拓扑材料 本部分将视角转向极低温或极端条件下，探索系统中的拓扑性质和新颖的激发态。 超导电性： 超导现象是电子-声子耦合的经典宏观体现。 BCS理论的微观起源： 详细解析库珀对（Cooper Pair）的形成机制，即电子通过“交换”一个虚声子形成一个束缚态。推导了BCS哈密顿量，并解释了能隙（Gap）的物理意义及其对零电阻特性的贡献。 能隙的结构与分类： 简要讨论了s波和d波超导体的区别，以及它们在磁通量钉扎和界面的行为差异。 磁性与自旋激发： 电子的自旋是其重要的内禀属性。我们研究了晶格中磁矩的有序排列。 海森堡模型（Heisenberg Model）： 使用交换相互作用来描述相邻自旋之间的耦合，这是理解铁磁性、反铁磁性和反铁电性的基础模型。我们讨论了平均场处理和自旋波（Magnons）的准粒子概念。 朗道费米液体理论（LFL）： 针对低维或强相关电子系统，介绍如何用准粒子激发的概念来描述在极低温度下电子的行为，即便它们之间存在强烈的库仑排斥。 拓扑材料的边界态： 本书引入了拓扑学的观点来描述材料的鲁棒特性。 拓扑不变量的概念： 使用Chern数和Z2不变量来区分不同的拓扑相，例如量子霍尔效应和拓扑绝缘体。 边缘态的保护机制： 重点论述了时间反演对称性（Time-Reversal Symmetry）如何保护狄拉克锥形能带（如在拓扑绝缘体的表面）上的无耗散边缘态，这为设计低功耗电子器件提供了新的思路。 总结与展望 全书通过严谨的量子场论工具，系统地描述了凝聚态体系中从基本相互作用到复杂集体行为的演化路径。最终，读者将具备解析新型电子材料、理解超导机制以及识别材料中拓扑性质的理论基础。本书的重点在于建立跨越不同物理尺度的理论连接，而非对特定实验现象的详尽罗列。

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阅读体验上，这本书的行文风格极其晦涩和学院派，仿佛是直接将某大学高级研讨会的讲稿誊印出版。作者似乎坚信读者已经具备了扎实的数学背景和深厚的理论基础，因此在解释概念时大量使用了只有极少数专家才能理解的术语和符号，几乎没有提供任何直观的解释或类比。比如，书中讨论到一个关于非线性系统的稳定性的章节，其中充斥着高阶微分方程和雅可比矩阵的复杂推导，但对于这些数学工具如何应用于实际的功率放大器失真校正，却只是一笔带过。我尝试着去理解作者的思路，但每一次深入阅读都像是在攀登一座陡峭的山峰，看不到任何平缓的休息区。更糟糕的是，书中的插图质量非常堪忧，很多图表模糊不清，线条交错复杂，根本无法帮助理解复杂的数学关系。我不得不频繁地停下来，查阅外部资料来弄明白作者试图表达的核心观点，这极大地打断了阅读的流畅性。我本希望这本书能成为我工作中的一本得力助手，但目前来看，它更像是一份需要被“破解”的密码本，而不是一本易于理解的参考书。

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此外，这本书在引用和参考文献的管理上也暴露出明显的不足。虽然书的篇幅很长，但许多关键的理论推导和算法描述，其原始出处标注得非常模糊，有时甚至完全缺失。这不仅影响了学术的严谨性，也给希望深入钻研特定领域的读者带来了极大的困扰。我尝试追溯书中某一处关于频率选择性衰落模型的描述，发现它只是简单地归功于“早期文献”，而没有给出具体的作者和年份。这种做法在学术界是不可接受的。更令人不解的是，书中似乎引用了大量过时的、甚至已被证明存在缺陷的研究成果，而对于近年来在信号处理领域取得的突破性进展——比如深度学习在信道估计中的应用——却只字未提，或者一笔带过，仿佛这些进步并不存在。这种对前沿技术视而不见的态度，使得这本书的内容远远落后于行业发展的步伐。读完之后，我感觉自己获取的知识是陈旧且不完整的，它无法帮助我站在当前的科技前沿去思考未来的解决方案。

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这本书的组织结构也显得非常混乱，章节之间的逻辑跳跃性太大，缺乏一个清晰的叙事主线。它似乎是将作者在不同时间点撰写的一些独立研究笔记拼凑在一起，而不是经过精心规划的教材。某一章节可能热烈地讨论了电磁波的散射理论，但下一章却突然转入了某种非常小众的优化算法的性能分析，两者之间几乎没有过渡性的语言或逻辑桥梁。这使得读者很难建立起一个连贯的知识体系。我发现自己经常需要翻阅好几页甚至跳过几章，才能勉强跟上作者的思想路径。例如，在讨论某种特定的滤波器的设计时，作者突然引入了一个关于时间序列分解的复杂模型，但对这个模型与前文滤波器的关联性只给出了一个简短的脚注说明，这种处理方式对于知识的系统性学习是极为不利的。这本书如果定位为专业人士的深度参考手册或许可以理解，但即便是参考书，也应该有更清晰的主题划分和交叉引用机制。现在读起来，感觉更像是在一个巨大的、未经整理的数字图书馆中随机抽取片段，而不是在进行有目的的学习。

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这本书的封面设计得相当吸引人，用深沉的蓝色调搭配跳跃的橙色线条，营造出一种科技感和专业性并存的视觉效果。然而，当我翻开第一页，期望能在其中找到关于移动通信基础原理的深入剖析时，却发现内容似乎更偏向于一个对量子物理学的入门介绍。书里花了大量的篇幅去解释薛定谔方程的推导过程，以及波函数在不同边界条件下的行为模式。对于一个期待了解如何通过编码和调制技术来提高蜂窝网络覆盖范围和数据传输速率的读者来说，这种内容无疑是跑偏了。我理解基础物理学的重要性，但这本书似乎完全没有将理论与实际应用联系起来。例如，当书中提到“观察者效应”时，它并没有试图将其与信号传输中的噪声或干扰联系起来，而是纯粹停留在物理学的范畴内。这使得整本书读起来像是一本高深的理论物理教材，而不是一个面向工程实践的信号处理指南。我花了很长时间才意识到，我所寻找的那些关于MIMO技术、OFDM原理或是信道编码的章节，根本就不存在于这本书中。这种强烈的期望落差，让我对这本书的定位产生了深深的疑问。如果我只是想学习基础物理，市面上有太多更经典、更深入的著作可供选择。

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关于本书的案例研究和实例部分，可以说是最令人失望的地方。鉴于其厚重的理论篇幅，我本期待能看到一些高精度的、与现代技术紧密相关的仿真结果或实际测量数据来印证那些复杂的公式。然而，书中提供的所有“案例”都极为简化和抽象。例如，在讨论信道均衡技术时，作者只给出了一个二维的、理想化的信号星座图作为示例，完全没有涉及到多径效应的复杂建模，更不用说加入实际的工业标准参数，比如3GPP或IEEE标准中的信道模型。这使得书中的理论知识仿佛悬浮在真空中，缺乏“接地气”的实践价值。读者很难将学到的抽象概念转化为解决实际工程问题的能力。一个真正有价值的信号处理书籍，应该能够展示如何处理现实世界中那些充满失真、衰减和噪声的数据流。这本书提供的几乎是纯粹的数学玩具，而不是可以投入生产环境的工具箱。对于我这种需要将理论知识转化为具体产品实现的工程师来说，这本书的实用性几乎为零，它更像是一个理论探索的哲学宣言，而非工程指南。

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