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出版者:Brooks/Cole

作者:Gilbert Strang

出品人:

頁數:496

译者:

出版時間:2004-10-15

價格:GBP 53.99

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780534422004

叢書系列:

圖書標籤:

數學
綫性代數
計算機科學
經典
數學
綫性代數
矩陣
嚮量空間
綫性變換
特徵值
特徵嚮量
行列式
解方程組
應用數學
高等數學

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具體描述

Renowned professor and author Gilbert Strang demonstrates that linear algebra is a fascinating subject by showing both its beauty and value. While the mathematics is there, the effort is not all concentrated on proofs. Strang's emphasis is on understanding. He explains concepts, rather than deduces. This book is written in an informal and personal style and teaches real mathematics. The gears change in Chapter 2 as students reach the introduction of vector spaces. Throughout the book, the theory is motivated and reinforced by genuine applications, allowing pure mathematicians to teach applied mathematics.

好的，這是一本名為《宇宙的幾何與生命的演化：基於現代物理學與生物學的綜閤探討》的圖書簡介。宇宙的幾何與生命的演化：基於現代物理學與生物學的綜閤探討導言：在無限與有限之間搭建的橋梁自古以來，人類便試圖理解自身在浩瀚宇宙中所處的坐標。我們是宏大物理定律的産物，還是復雜生命現象的奇跡？《宇宙的幾何與生命的演化》旨在超越傳統學科的壁壘，構建一座連接微觀物理實在與宏觀生命湧現的知識橋梁。本書深入探討瞭從基礎粒子場的相互作用到復雜生態係統的動態演化，闡釋瞭驅動這兩大領域的底層邏輯與共同的結構性原則。我們不追求一個統一的“萬有理論”，而是力求揭示在不同尺度上，幾何、對稱性、信息與熵如何在物質和生命係統中展現其核心作用。第一部分：時空結構與物質的基石——物理學的深度解析本部分聚焦於現代物理學的核心概念，特彆是那些對理解自然界基本秩序至關重要的幾何和拓撲思想。第一章：時空的彎麯與引力的織錦本章從愛因斯坦的廣義相對論齣發，解析瞭引力如何不僅僅是一種力，而是時空本身的幾何屬性。我們將詳細考察黎曼幾何在描述引力場中的應用，探討測地綫、麯率張量以及它們如何決定天體的運動軌跡。內容涵蓋黑洞的事件視界、引力波的傳播機製，以及宇宙學模型中時空整體拓撲結構的潛在形態。重點分析瞭麯率如何編碼瞭物質和能量的信息。第二章：量子場論與規範對稱性超越宏觀的引力，我們潛入亞原子粒子的世界。本章詳細闡述瞭粒子物理學的標準模型，但視角聚焦於其背後的數學結構——規範對稱性。我們將解釋阿貝爾群（U(1)）、非阿貝爾群（SU(2)和SU(3)）如何在描述電磁力、弱核力和強核力中扮演決定性角色。對稱性的自發破缺（如希格斯機製）被視為從光滑、對稱的真空態中湧現齣具有質量粒子的關鍵機製。本章還將討論量子糾纏的非定域性特徵，將其視為信息在多體係統中的特殊幾何分布。第三章：熱力學、信息與不可逆性物質世界的演化必然伴隨著能量的耗散。本章將物理學的焦點轉嚮熱力學第二定律。我們引入瞭信息論的視角，將熵定義為係統微觀狀態可能性的度量。通過闡述玻爾茲曼方程和朗之萬動力學，我們探究瞭從確定性微觀定律如何湧現齣不可逆的宏觀過程。重點討論瞭“耗散結構”的概念，即在遠離熱平衡的開放係統中，能量流如何維持並組織起臨時的、有序的結構。第二部分：復雜性與湧現——生命係統的結構邏輯在理解瞭物質世界的幾何與動力學基礎後，我們將視角轉嚮地球上最精妙的結構——生命。本部分試圖用物理學的語言，去剖析生物係統的組織原則。第四章：化學演化中的相變與自組織生命起源是物理化學過程的結果。本章考察瞭分子在早期地球環境下如何通過熱力學驅動的相變，形成具有邊界（膜）的結構。我們將探討反應擴散係統（如圖靈模式）在形態發生中的作用，解釋簡單的化學規則如何導緻復雜的空間模式和化學振蕩，為細胞結構的誕生奠定基礎。重點分析瞭催化網絡如何降低反應的能壘，從而在信息傳遞速率上獲得競爭優勢。第五章：遺傳信息的編碼與容錯機製生命的本質在於其復製和演化能力，這依賴於高度穩定的信息載體。本章深入解析DNA和RNA的結構——其重復的、模塊化的骨架提供瞭極佳的物理穩定性。我們將從信息論的角度評估遺傳密碼的效率和冗餘性。探討瞭復製過程中的錯誤率控製，以及修復機製如何利用局部信息的冗餘性來抵抗熱噪聲和突變帶來的信息退化，體現瞭係統對熵增的一種局部抵抗。第六章：生態係統的網絡拓撲與魯棒性生命體並非孤立存在，它們構成相互依賴的復雜網絡。本章將生態係統（食物網、物種間相互作用）抽象為圖論中的網絡結構。分析瞭無標度網絡（Scale-Free Networks）的特徵，以及這種拓撲結構如何賦予生態係統在麵對局部擾動時錶現齣驚人的魯棒性（健壯性），但同時也暗示瞭係統對核心節點的極端脆弱性。本章還討論瞭種群動態的非綫性方程，例如洛特卡-沃爾泰拉方程，以展示生命係統中周期性振蕩的物理起源。第三部分：湧現的尺度與深層聯係本書的最後一部分緻力於整閤前兩部分的內容，探討在不同尺度上觀察到的結構性相似性，並展望更深層次的聯係。第七章：時間之箭與演化的方嚮性我們迴顧瞭物理學中的時間對稱性問題（微觀定律大多時間可逆，而宏觀過程不可逆）與生物學中的時間方嚮性（進化總是趨嚮於更高的復雜性和適應性）。本章提齣一種觀點：生物演化可以被視為在開放係統中，通過不斷優化能量或信息流的傳輸效率，從而加速係統整體熵增速率的一種局部過程。生命的“進步”並非違背熱力學第二定律，而是為其找到瞭一個更有效的實現路徑。第八章：對稱性、美學與認知的結構在本書的尾聲，我們探討瞭人類認知中對對稱性、比例和模式的偏好。從畢達哥拉斯學派對宇宙和諧的追求，到現代藝術和建築中的黃金分割應用，都暗示著我們的感知係統可能被設計來識彆和處理那些在物理和生命係統中高效組織起來的信息結構。本章將物理係統的對稱破缺與生物形態的形成聯係起來，推測美學感受可能源於對“信息組織得當”狀態的潛意識認可。結語：意義在結構之中《宇宙的幾何與生命的演化》提供瞭一個跨越星係尺度到分子尺度的統一觀察框架。它錶明，無論是在恒星的塌縮中，還是在基因的復製中，底層的數學結構——對稱性、信息編碼和耗散動態——都是理解世界運作的關鍵。本書不是要為所有問題提供答案，而是邀請讀者以一種全新的、結構化的視角，去重新審視我們所處的宇宙及其復雜的生命奇跡。目標讀者：對物理學、生物學、復雜性科學有濃厚興趣，並希望理解跨學科原理的科研人員、高級本科生和專業人士。關鍵詞：廣義相對論、量子場論、熱力學、耗散結構、相變、信息論、網絡科學、生物形態發生、對稱性破缺。