Topological Solitons

Topological Solitons pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Manton, Nicholas/ Sutcliffe, Paul
出品人:
页数:508
译者:
出版时间:2007-10
价格:$ 118.65
装帧:
isbn号码:9780521040969
丛书系列:
图书标签:
  • 拓扑孤子
  • 孤子
  • 拓扑学
  • 非线性光学
  • 凝聚态物理
  • 场论
  • 数学物理
  • 固体物理
  • 量子场论
  • 非线性动力学
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具体描述

Topological solitons occur in many nonlinear classical field theories. They are stable, particle-like objects, with finite mass and a smooth structure. Examples are monopoles and Skyrmions, Ginzburg-Landau vortices and sigma-model lumps, and Yang-Mills instantons. This book is a comprehensive survey of static topological solitons and their dynamical interactions. Particular emphasis is placed on the solitons which satisfy first-order Bogomolny equations. For these, the soliton dynamics can be investigated by finding the geodesics on the moduli space of static multi-soliton solutions. Remarkable scattering processes can be understood this way. The book starts with an introduction to classical field theory, and a survey of several mathematical techniques useful for understanding many types of topological soliton. Subsequent chapters explore key examples of solitons in one, two, three and four dimensions. The final chapter discusses the unstable sphaleron solutions which exist in several field theories.

《拓扑孤子》是一本深入探讨拓扑孤子现象及其在物理学和数学领域广泛应用的著作。本书旨在为读者提供一个全面而严谨的视角,理解这些奇特的、在时空中稳定存在的类粒子激发,它们由空间的拓扑性质所决定,即使在受到扰动时也能保持其结构完整。 本书的开篇,从基础概念入手,详细阐述了“孤子”的定义和其在非线性方程中的重要性。我们将追溯孤子的发现历史,从早期对水波的研究,到后来在粒子物理、凝聚态物理等领域的重要应用。随后,本书的核心部分将聚焦于“拓扑”的概念,尤其是在数学和物理中的具体体现,如微分几何、代数拓扑等。我们将介绍不同类型的拓扑不变量,以及它们如何成为孤子稳定性的内在保证。 接着,《拓扑孤子》将深入剖析多种重要的拓扑孤子模型。其中包括: Kink solitons:在标量场理论中,Kink孤子是连接不同真空态的一维拓扑缺陷,在畴壁、相变界面等现象中扮演着关键角色。本书将详细介绍Sine-Gordon方程、$phi^4$模型等经典例子,并探讨其在二维材料、磁畴壁等实际系统中的表现。 Vortices (Vortices) 和 Skyrmions:在多维空间中,Vortices(例如在超导体、超流体中)和Skyrmions(在核物理、自旋系统中有重要应用)是更复杂的拓扑结构。本书将讲解描述这些现象的数学框架,如Ginzburg-Landau方程、Skyrme模型,并深入探讨它们的性质,例如拓扑荷、相互作用以及它们在物质相变和动力学过程中的作用。 Monopoles 和 Instantons:在规范场论中,Monopoles(磁单极子)和Instantons(瞬子)是更高维度的拓扑孤子,它们与量子场论中的真空结构、对称性破缺等问题息息相关。本书将介绍Yang-Mills理论、Higgs机制等,并阐明Monopoles和Instantons如何影响粒子的质量、衰变过程以及宇宙学现象。 除了理论框架的介绍,《拓扑孤子》也着重于这些现象在各个科学分支中的具体应用: 凝聚态物理:我们将探讨拓扑孤子在液晶、铁电体、超导体、超流体、磁性材料(如Skyrmion晶格)以及二维材料(如石墨烯)中的存在和行为。这些孤子在材料的电学、磁学、光学性质以及相变动力学中起着至关重要的作用,并且为设计新型功能材料提供了理论基础。 粒子物理与高能物理:书中将阐述拓扑孤子在早期宇宙、夸克-胶子等离子体、以及强相互作用中的作用。例如,Monopoles作为大爆炸遗迹的可能性,Instantons在QCD真空结构中的贡献,以及Chiral Solitons在核子结构中的角色。 非线性动力学与数学:本书还将从数学角度深入分析拓扑孤子的稳定性、演化规律以及相互作用。我们将介绍相关的数值模拟方法,并讨论拓扑孤子在非线性波传播、混沌现象以及数学模型构建中的应用。 《拓扑孤子》不仅是一本理论著作,也提供了对实验观测和数值模拟的详细讨论。我们将审视旨在探测和操纵拓扑孤子的实验技术,以及用于理解其复杂动力学行为的计算方法。 本书的目标读者涵盖了物理学、数学及相关工程领域的高年级本科生、研究生以及研究人员。对于希望深入了解非线性现象、拓扑学在物理学中的深刻联系,以及探索前沿科学问题的读者而言,《拓扑孤子》将是一份宝贵的资源。通过本书的学习,读者将能够构建对拓扑孤子这一迷人现象的深刻理解,并认识到它们在塑造我们宇宙基本性质和驱动科技进步方面的潜在力量。

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读后感

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我一直对那些能够解释自然界奇异现象的理论物理学著作情有独钟。而《Topological Solitons》这个书名,立刻勾起了我的兴趣。我猜想,这本书很可能是在探讨那些在不同物理系统中存在的,具有拓扑保护特性的稳定结构。比如,在凝聚态物理中,那些在材料内部形成但又不受微小扰动影响的缺陷,或者是在某些高能物理模型中出现的,具有特定拓扑数的粒子。我对于“拓扑”这个概念在物理学中的应用一直感到非常着迷,它似乎提供了一种超越传统连续性的视角来理解物质世界的内在结构。而“孤子”,更是代表着一种在非线性动态系统中,能够保持其形状和稳定性的波。将这两个概念结合在一起,这本书无疑指向了一个非常前沿且充满挑战的研究领域。我很好奇,作者会如何从数学上定义这些拓扑孤子,它们又会在哪些具体的物理场景中扮演重要角色?我期待着能够深入了解它们在超导、超流、液晶,甚至是在宇宙学中的潜在联系。

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我最近对那些能够解释复杂系统行为的理论物理学著作产生了浓厚的兴趣。当我在书店的物理学分类中看到《Topological Solitons》时,我的眼睛立刻就被吸引住了。这个书名本身就充满了学术的严谨感,同时又暗示着一种深刻的物理洞察力。我推测,这本书很可能深入探讨了在各种非线性物理系统中出现的,具有拓扑学特性的稳定结构,也就是所谓的“孤子”。我之前曾接触过一些关于孤子理论的科普材料,它们描述了这些波包如何在传播过程中保持其形状和稳定,不受外界干扰的影响。而“拓扑”这个词的加入,无疑为这些孤子增添了一层更加深刻的意义,暗示着它们可能具有某种内在的、不随连续形变而改变的性质。我特别好奇,这本书会如何阐释这些拓扑孤子在凝聚态物理、高能物理,甚至是某些生物物理模型中的具体表现形式和意义。我期待着能够理解它们如何被定义,以及它们在维持系统稳定性和功能方面所扮演的关键角色。

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从书名《Topological Solitons》就能感觉到,这是一本内容相当硬核的书籍。我对于这种在物理学和数学交叉领域中的理论探索非常感兴趣。我猜测,这本书会从数学上严谨地定义“拓扑”的概念,并将其应用于理解“孤子”的性质。我非常好奇,作者将如何解释为什么某些孤子会具有“拓扑”上的保护特性,使得它们在各种扰动下都能保持其稳定性和形态。这是否意味着它们内部存在某种不可约的“度量”,无法通过连续的变形而被消除?我设想,书中可能会包含大量的数学推导和物理模型,用以阐述这些概念。我期待着能够学习到,如何在具体的物理系统中,例如非线性光学、凝聚态材料,甚至是某些量子场论中,找到这些拓扑孤子的存在。这本书可能会为我打开一扇新的窗户,让我能够以一种全新的视角去理解和分析复杂物理现象的内在机制。

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我近期正在寻找一本能够深入浅出讲解复杂物理概念的书籍,《Topological Solitons》这个书名立刻吸引了我的注意。我脑海中浮现出的是,这本书可能会探讨在各种物理系统中,那些具有特殊稳定性的“孤子”现象。而“拓扑”的加入,则让我联想到,这些孤子可能拥有某种内在的、不可改变的属性,使得它们在面对外界干扰时异常顽固。我猜测,本书会从数学的角度出发,严谨地定义并分析这些拓扑孤子的结构和性质,并可能介绍它们在不同物理领域中的应用,例如在凝聚态物理中的畴壁,或者是在非线性光学中的某些光波包。我对于如何将抽象的数学概念,如拓扑不变量,与具体的物理现象联系起来,感到非常好奇。我期待着这本书能够提供清晰的解释和生动的例子,帮助我理解这些看似神秘的物理实体,以及它们在维持系统稳定性和功能方面的关键作用。

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这本书的封面设计就深深吸引了我。那种深邃的蓝色调,搭配上抽象却又暗示着某种结构性的金色线条,仿佛预示着本书即将带领读者进入一个充满奥秘和未知的物理世界。我之前对拓扑学和孤子现象的了解仅限于一些科普读物中的零散概念,但这本书的封面就给我一种“硬核”的专业感,但又不会显得枯燥乏味。它似乎在告诉我,即使是抽象的数学概念,也能在物理现实中找到令人惊叹的具象化体现。我尤其好奇,本书会如何将“拓扑”这个原本属于几何学的概念,与“孤子”这种在非线性系统中出现的稳定波包联系起来。封面上的金色线条,是暗示着某种特定的拓扑结构,还是描绘了孤子的传播路径?这些疑问,都驱使着我想要翻开这本书,一探究竟。我期待着,这本书不仅能解释这些概念的深层含义,还能通过图示和实例,让原本抽象的理论变得生动起来。我对于能够理解那些在复杂系统中自发形成的,却又顽强存在的“拓扑孤子”感到无比期待,它们就像宇宙中的“不朽符号”,蕴含着深刻的物理原理。

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