Nonlinear Partial Differential Equations

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出版者:American Mathematical Society
作者:Gui-Qiang Chen
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1999-11
价格:USD 66.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780821811962
丛书系列:
图书标签:
  • 偏微分方程
  • 非线性
  • 数学分析
  • 数值分析
  • 应用数学
  • 常微分方程
  • 泛函分析
  • PDE
  • 数值方法
  • 理论分析
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具体描述

《黎曼几何与拓扑学基础》图书简介 作者: 德克·施密特 (Dirk Schmidt) 出版社: 普林斯顿大学出版社 (Princeton University Press) 出版年份: 2024年 --- 内容概述 《黎曼几何与拓扑学基础》是一部深入探讨微分几何核心概念的权威性著作,特别侧重于黎曼流形理论的构造性原理及其在代数拓扑学中的基础性作用。本书旨在为高年级本科生、研究生以及研究人员提供一个全面、严谨且富有洞察力的入门与进阶指南。它摒弃了纯粹基于张量分析的传统叙事结构,转而采用更具几何直觉和拓扑洞察力的现代视角来构建理论框架。 全书分为五个主要部分,循序渐进地引导读者领略现代几何学的精髓。 第一部分:基础结构与光滑流形 本部分首先回顾了微分拓扑学的基本工具,如光滑流形、切丛、向量场以及张量代数。然而,其独特之处在于对可积性概念的深刻阐述,这为后续引入联络奠定了非代数化的基础。我们详细讨论了张量场的流、李导数及其在流形上的动力学解释。特别地,本节对纤维丛的构造进行了细致的分析,强调了主丛和向量丛之间的内在联系,并引入了横截截面理论,为后续引入联络形式做了充分的铺垫。 第二部分:联络、曲率与黎曼度量 本部分是全书的核心,系统地介绍了黎曼几何的基石——黎曼度量、联络(Levi-Civita联络)的定义及其唯一性。我们采用基于平行移动和无穷小刚性的几何直觉方法来定义联络,而非仅仅依赖于局部坐标系下的分量表示。 曲率理论的引入极具深度。我们不仅推导了黎曼张量、里奇张量和斯卡拉曲率,更花费大量篇幅讨论了曲率的几何意义:平行移动的非闭合性、测地线的发散性以及次级曲率修正项。书中详细分析了黎曼流形上的指数映射、切鼓(Cut Locus)的概念及其在测地线完备性证明中的作用。此外,本部分包含了对高斯绝妙定理(Theorema Egregium)的现代解读,将其置于微分形式的框架下考察,并讨论了曲面几何到高维流形的自然推广。 第三部分:拓扑与几何的交织:陈类 本书在拓扑学与几何学的交叉点上投入了重要的篇幅。在建立了黎曼曲率的精确计算工具后,我们转向研究流形的拓扑不变量。本部分详细介绍了德拉姆上同调(De Rham Cohomology)的构造及其与光滑拓扑的联系。 随后,我们将重点聚焦于陈类(Chern Classes)的定义。通过霍奇理论(Hodge Theory)对黎曼流形上的微分形式进行分析,我们展示了陈类如何作为曲率的积分不变量出现。详细讲解了示性类(Characteristic Classes)的概念,特别是如何利用曲率形式来构造第一陈类、庞加莱对偶以及韦伊同构(Weil Homomorphism)。这部分内容旨在向读者展示,一个流形的局部几何性质(曲率)如何通过积分被“冻结”成全局的拓扑不变量。 第四部分:测地流与动力学视角 与许多纯粹代数化的几何教材不同,本书通过动力学的视角来深化对黎曼流形的理解。我们引入了测地流(Geodesic Flow)的概念,将其视为流形上的一个哈密顿系统。通过分析测地流的李雅普诺夫指数和不变流形,读者可以直观地理解流形上点迹的长期行为。 本部分深入探讨了辛几何(Symplectic Geometry)的初步概念,特别是对黎曼流形上正交辛结构的研究。我们讨论了辛积分和泊松括号,并将这些概念应用于分析庞加莱-霍普夫定理的几何背景,展示了向量场零点与拓扑之间的深刻关系。 第五部分:几何结构的扩展与应用前沿 最后一部分将视野拓宽到更广阔的几何领域,为读者未来的研究方向做准备。我们介绍了卡拉比-丘流形(Calabi-Yau Manifolds)的定义及其与荷里奇几何(Kähler Geometry)的联系,重点分析了荷里奇度量的特性以及其在复结构下的重要性。 此外,书中还包含了对规范理论(Gauge Theory)的初步介绍,特别是杨-米尔斯理论(Yang-Mills Theory)在曲面上以及高维流形上的几何化描述。通过阿蒂亚-辛格指标定理的几何动机分析,我们展示了微分几何如何直接服务于理论物理中的关键问题,体现了该学科的强大生命力。 --- 本书特色与目标读者 结构严谨,直观先行: 本书坚持“几何直觉优先”的教学理念,首先通过构造性的例子和清晰的图示(抽象示意图)来建立概念,再引入严格的代数推导。许多关键定理的证明采用了不同于标准教材的、更具几何洞察力的路径。 强调工具的内在联系: 书中特别注重联络、曲率和上同调三者之间的内在联系,使得知识体系更加统一。读者将不再孤立地看待这些概念,而是理解它们是如何协同作用来描述流形的内在几何。 面向前沿的视角: 内容涵盖了黎曼几何从基础到现代应用(如规范理论和荷里奇几何)的完整链条,为希望深入研究微分几何、拓扑学、数学物理或理论物理的读者提供了坚实的理论基石。 目标读者: 具备微积分、线性代数和基本拓扑学知识的数学专业高年级本科生和研究生;从事理论物理、广义相对论、几何分析研究的学者。 --- 推荐阅读路径 我们建议读者在阅读本书前,对流形上的微积分(微分形式、外微分)有基础的了解。本书本身即是对黎曼几何进行从零开始的、深入的、不依赖于繁琐坐标计算的系统性重建。阅读完毕后,读者将有能力进一步探索诸如微分拓扑的纤维丛理论、几何分析中的椭圆方程、或更深入的辛拓扑等高级课题。

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读后感

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用户评价

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这本书实在是太……太令人振奋了!我一直觉得数学就是逻辑和符号的堆砌,但《非线性偏微分方程》彻底颠覆了我的认知。作者在开篇就用一种近乎诗意的语言描绘了非线性世界的无处不在,从微观粒子的量子纠缠到宏观宇宙的膨胀,都离不开这些神奇的方程。我最喜欢的部分是关于“混沌理论”的讨论,那些看似随机的现象背后竟然隐藏着如此精妙的数学规律,真是太令人惊叹了!书中并没有直接给出大量的公式推导,而是更侧重于解释这些方程的“灵魂”——它们是如何描述和预测那些复杂、不可预测的行为的。我特别喜欢作者在讲解一个新概念时,总是会先抛出一个有趣的问题,然后逐步引导读者去思考,直至最终揭示出背后的数学原理。这种“苏格拉底式”的教学方法让我感觉自己参与到了一个智力挑战中,而不是被动地接受信息。而且,书中还涉及了一些前沿的研究方向,让我看到了这个领域充满活力的未来。读完这本书,我感觉自己对世界的理解都有了新的维度,那些曾经觉得遥不可及的科学问题,现在似乎触手可及了。

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哇,这本书真是让我大开眼界!我一直对那些描述现实世界复杂现象的数学模型很感兴趣,而《非线性偏微分方程》这本书正好满足了我的好奇心。它不像一些数学书籍那样晦涩难懂,而是以一种非常引人入胜的方式介绍了非线性偏微分方程的世界。我尤其喜欢它在讲解基本概念时引用的那些贴近生活的例子,比如流体动力学中的湍流,或者金融市场中的期权定价模型,这些都让我更容易理解抽象的数学理论。作者的讲解逻辑清晰,循序渐进,即使是我这样并非专业研究者的人,也能从中获得不少启发。书中还穿插了一些历史故事和著名数学家的轶事,这让阅读过程增添了不少趣味性,感觉不像是在学习一本枯燥的教科书,而更像是在进行一场知识的探险。我特别欣赏书中对一些经典方程的深入剖析,比如纳维-斯托克斯方程,它不仅介绍了方程的形式,还详细阐述了其物理意义和研究的难点,让我对这些在科学领域如此重要的工具有了更深刻的认识。总的来说,这是一本非常棒的书,它成功地将复杂的数学概念变得生动易懂,并且激发了我对非线性现象和数学建模的浓厚兴趣。

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作为一名对科学史略有涉猎的读者,《非线性偏微分方程》这本书带给我的不仅仅是知识的更新,更是一次穿越时空的学术之旅。作者在书中巧妙地穿插了一些关于非线性偏微分方程发展历程中的关键人物和重要事件。我特别喜欢其中关于庞加莱和他的“三体问题”的故事,这让我看到了即使是伟大的数学家,也会在面对非线性系统的复杂性时感到深深的困惑。书中对一些经典方程的起源和演变过程的梳理,也让我对这些数学工具的产生背景有了更全面的认识。此外,作者还专门辟出章节讨论了非线性偏微分方程在不同学科领域的交叉应用,比如在生物学中的种群动态模型,或者在社会学中的信息传播模型。这些内容极大地拓展了我的视野,让我看到了数学的力量是如何渗透到我们生活的方方面面的。这本书的语言风格非常独特,既有严谨的学术探讨,又不失人文关怀,读起来让人倍感亲切。总的来说,这是一本内容丰富、视角独特、充满启发性的著作,值得所有对数学和科学感兴趣的读者阅读。

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这本《非线性偏微分方程》简直就是一本思想的盛宴!我之前总觉得非线性系统太过复杂,难以捉摸,但这本书彻底改变了我的看法。作者用一种非常独特且富有洞察力的方式,揭示了隐藏在看似混乱现象背后的数学秩序。我最喜欢的部分是关于“模式形成”的讨论,书中展示了如何通过简单的非线性方程,就能生成出自然界中那些令人惊叹的美丽图案,比如斑马身上的条纹,或者花瓣上的脉络。这让我深刻体会到数学的创造力和想象力。作者在讲解时,善于运用类比和视觉化的语言,将抽象的数学概念具象化,使得即使是初学者也能轻松理解。我特别喜欢书中关于“自组织”和“涌现”的探讨,这让我看到了宏观世界的复杂性是如何从微观的简单相互作用中产生的。读这本书,感觉就像在探索一个全新的宇宙,充满了未知和惊喜。作者并没有试图将所有知识一股脑地灌输给你,而是引导你去思考,去发现,去感受数学的魅力。

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这本书的出版,无疑为非线性偏微分方程领域的研究者和爱好者们提供了一份宝贵的礼物。《非线性偏微分方程》这本书以其严谨的学术态度和创新的教学方法,在众多同类书籍中脱颖而出。我特别赞赏作者在理论讲解的同时,充分结合了最新的研究成果和实际应用案例。书中对某些重要方程的解的存在性、唯一性以及稳定性等问题的探讨,可谓是鞭辟入里,深入浅出。作者并没有回避一些数学上的难题,而是以一种非常负责任的态度,将其中的关键技术和证明思路一一呈现,为读者提供了坚实的学术基础。我尤其对书中关于“孤立子”理论的介绍印象深刻,它不仅解释了这类特殊解的数学性质,还阐述了它们在光纤通信、凝聚态物理等领域的广泛应用,展现了数学理论的强大生命力。此外,书中还对数值方法的应用进行了详细的讨论,这对于需要将理论应用于实际问题的研究人员来说,具有极高的参考价值。总的来说,这本书的内容十分丰富,既有理论深度,又有应用广度,是一部值得反复研读的学术力作。

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