Modern Magnetic Resonance

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作者:Webb, Graham A. (EDT)
出品人:
页数:224
译者:
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价格:23.95
装帧:
isbn号码:9781413009255
丛书系列:
图书标签:
  • 磁共振
  • 核磁共振
  • 物理学
  • 化学
  • 医学影像
  • 材料科学
  • 光谱学
  • MRI
  • NMR
  • 科学研究
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具体描述

好的,这里为您提供一本名为《Quantum Field Theory in Curved Spacetimes: A Comprehensive Introduction》的图书简介,该书内容与《Modern Magnetic Resonance》无关,旨在提供一个深入、详尽的理论物理学视角。 --- 图书简介:《Quantum Field Theory in Curved Spacetimes: A Comprehensive Introduction》 导言:时空几何与量子涨落的交汇点 《Quantum Field Theory in Curved Spacetimes: A Comprehensive Introduction》(曲空间中的量子场论:综合性导论)是一部旨在系统阐述在非平坦、动态时空中,量子场论如何构建和运作的权威性专著。本书填补了标准模型量子场论(QFT)与广义相对论(GR)之间理论鸿沟的一项重要工作。传统量子场论建立在闵可夫斯基平直时空之上,它成功地描述了粒子物理学的基本相互作用;然而,当我们考察黑洞、宇宙学暴胀或早期宇宙等极端引力环境下时,时空的弯曲性成为不可忽略的背景。 本书的目标读者是理论物理学、数学物理学以及天体物理学领域的高级研究生、研究人员和教师。它不仅详尽回顾了平直时空QFT的必要预备知识,更以严谨的数学框架,将这些概念推广至任意黎曼曲率背景下。全书逻辑连贯,从基础的经典场论在弯曲时空中的表述开始,逐步深入到量子化过程、粒子概念的重定义,直至处理量子引力效应的初步尝试。 第一部分:基础框架与经典场论的重构 本书的开篇部分专注于建立必要的数学和物理基础。 第1章:黎曼几何与微分形式基础 在深入量子领域之前,我们首先需要一个坚实的几何语言。本章详细回顾了微分几何的核心工具,包括流形、张量分析、共变导数、黎曼曲率张量、测地线方程以及霍奇对偶。我们特别强调了如何使用微分形式(wedge products)来简洁地表达经典场方程,这对于后续的规范不变性处理至关重要。 第2章:在弯曲时空中推广经典场论 本章将经典场论的拉格朗日量密度和作用量原理推广至任意四维伪黎曼流形。我们详细讨论了共变导数在标量场、旋量场(狄拉克场)和矢量场(如电磁场)上的作用,并推导了这些场在弯曲背景下的运动方程(例如,弯曲时空中的克莱因-戈登方程、狄拉克方程和麦克斯韦方程)。重点分析了协变性要求如何限制了场方程的形式,并引入了“背景依赖性”这一核心挑战。 第3章:重整化与能量动量张量 在构建作用量后,能量动量张量(应力能张量)的导出至关重要,因为它是广义相对论中物质源项的体现。本章详细探讨了在弯曲时空中定义守恒电流和应力能张量的技术,并讨论了这些量在时空背景改变时如何保持物理意义。对于半经典引力学的应用,对量子修正的初步分析也被引入。 第二部分:量化过程与粒子概念的危机 本部分是本书的核心,探讨了在动态时空背景下,如何进行量子化,以及“粒子”这一概念如何被重新定义。 第4章:正则量子化在弯曲时空中的局限性 我们首先回顾了平直时空中哈密顿量的正则对易关系。随后,本章分析了将这种方法直接应用于弯曲背景时的困难,特别是时间的定义和哈密顿量算符的局部性。我们引入了“准粒子”的定义,并展示了在非静态背景下,粒子基态(真空)选择的非唯一性。 第5章:模分解与 Bogoliubov 变换 这是本书对非平坦时空QFT理解的关键。我们详细介绍了如何通过对场算符进行模分解,并定义一组满足对易关系的“粒子态”算符。随后,重点分析了在不同坐标系或不同时间切片之间,如何使用Bogoliubov 变换联系两个看似不同的真空态。这一变换的矩阵元素揭示了“粒子”的产生和湮灭过程,是理解辐射现象的数学工具。 第6章:参数化坐标与真空选择 本章深入研究了真空选择(或称“真空定义”)对物理结果的决定性影响。我们通过一系列经典的示例,如膨胀宇宙中的标量场和史瓦西黑洞周围的时空,展示了“零能态”或“真空态”如何依赖于观测者或时空演化历史。引入了Hadamard 状态作为一种在局部平直区域内可行的、满足基本公理的真空状态的定义。 第三部分:关键物理现象与高级主题 本书的后半部分致力于将理论框架应用于当前物理学前沿的热点问题。 第7章:霍金辐射与粒子创生 本章将前两部分的工具应用于最著名的弯曲时空QFT现象:黑洞的蒸发。我们使用类视界(near-horizon)几何,详细计算了自由标量场在静态黑洞周围的真空激发谱。通过对Bogoliubov 变换系数的详细分析,严格推导了霍金温度和辐射的性质,并探讨了信息悖论的早期表述。 第8章:宇宙学中的量子场论(Inflationary Cosmology) 在宇宙学应用中,时空背景通常是动态且膨胀的(如Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker, FLRW 度规)。本章重点关注在膨胀阶段,量子涨落在早期宇宙中如何成为宏观结构(如CMB各向异性)的种子。我们计算了暴胀背景下光子和引力子场的热化过程,并详细讨论了光谱的生成和其如何与观测数据相匹配。 第9章:量子场论的散射理论与规范场 在处理引力场时,规范不变性变得尤为重要。本章将散射矩阵(S-matrix)的概念推广到弯曲背景下,讨论了如何处理规范场(如电磁场)的量子化。重点分析了背景引力对规范玻色子传播的影响,并探讨了在有效场论框架下,对引力子进行微扰处理的初步方法。 第10章:热场论与有限温度效应 对于某些物理情景(如早期宇宙的夸克-胶子等离子体),处理有限温度环境下的量子场论至关重要。本章介绍了Schwinger-Keldysh 闭合时间路径积分形式,并详细展示了如何在弯曲背景下应用环路积分技术来计算有限温度下的关联函数和有效作用量,这对于研究引力与热力学的交叉领域提供了强大的数学工具。 结论 《Quantum Field Theory in Curved Spacetimes》提供了一个从纯数学基础到尖端物理应用的无缝过渡。本书不仅是深入理解广义相对论与量子力学接口的必备资源,也是为未来完全量子化引力理论(如弦论或圈量子引力)的深入研究奠定坚实基础的教程。通过其详尽的推导和丰富的物理实例,读者将能掌握在时空结构本身具有动态和非平坦特性的情况下,驾驭量子场论复杂性的必备技能。

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读后感

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这本《Modern Magnetic Resonance》简直是磁共振领域的一部百科全书,内容之详尽、覆盖面之广,让人惊叹。它并非那种只停留在教科书表面、讲些基础概念的著作,而是深入到了现代磁共振技术的最前沿。我尤其欣赏作者在阐述复杂的序列设计和图像重建算法时所展现出的清晰逻辑和耐心。对于那些已经掌握了基础NMR/MRI知识,渴望进一步提升专业深度的研究人员来说,这本书无疑是提供了宝贵的蓝图。书中对新型脉冲序列的介绍,如逼近快速成像极限的先进方法,以及在弥散成像、波谱成像等交叉学科中的应用,都处理得鞭辟入里。每一次阅读,我都能在那些复杂的数学推导和物理原理中找到新的启发点,这对于我们优化实验参数、设计创新实验方案至关感重要。它不仅仅是知识的堆砌,更像是一本高水平的“方法论指南”,引导读者如何用更先进的工具去解决更具挑战性的生物物理和医学影像问题。阅读过程虽然需要高度集中精力,但回报是巨大的,它真正地拓宽了我的研究视野。

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说实话,我最初对这本书抱持着一丝怀疑,毕竟市面上关于磁共振的书籍汗牛充栋,大多是陈词滥调。然而,《Modern Magnetic Resonance》一经翻开,便展现出了其非同凡响的学术品味和前沿性。这本书的叙述风格非常老练,夹杂着对历史脉络的精准把握和对未来发展趋势的犀利预测。它没有陷入过度简化的泥潭,而是坦然地呈现了磁共振领域中那些尚未完全解决的难题和正在激烈竞争的技术路线。举例来说,书中对定量磁共振(QMRI)中不同建模方法的比较分析,简直是教科书级别的辩论,它没有简单地宣布“谁是赢家”,而是细致地剖析了每种方法的优缺点、适用场景以及背后的物理约束。对于我这样需要经常撰写研究综述和申请基金的学者而言,这本书提供了一个极其坚实且中立的知识框架,让我能够站在巨人的肩膀上,以更宏观的视角审视我们正在从事的研究工作。它的分量感十足,需要反复研读才能消化其精髓。

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如果用一个词来形容这本书给我的感受,那就是“精炼的深度”。它处理高难度内容的方式,不像某些著作那样用冗长的文字来填充篇幅,而是用最简洁的数学语言和图表来精准地传达核心信息。这对于时间宝贵的专业人士来说,是极大的福音。我特别喜欢它在介绍波谱学(Spectroscopy)部分的处理方式,从基础的傅里叶变换到高级的非均匀采样和去卷积技术,每一步都衔接得天衣无缝。它没有回避那些令人头疼的伪影来源和校正策略,反而将这些“棘手问题”作为重点进行探讨,并辅以大量的实际案例分析。这让我意识到,真正的“现代”磁共振研究,绝不仅仅是学会操作软件,而在于对信号产生和退化的每一个环节都有深刻的物理直觉。这本书成功地搭建起了理论物理与实际应用之间的坚固桥梁,使得那些原本只存在于高级研讨会上的概念,变得可以被系统地学习和掌握。

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这本书的排版和图示设计简直是一场视觉盛宴,这对于阅读技术密集型书籍来说至关重要。《Modern Magnetic Resonance》在可视化方面做得极其出色,那些复杂的磁化矢量图、K空间轨迹图以及3D重建模型,都清晰得令人赞叹。很多时候,一个精心绘制的图表胜过千言万语的文字描述,这本书深谙此道。我发现自己很多次在被一段复杂的公式搞糊涂时,转而查看旁边的图示,立刻就能豁然开朗。这表明编纂者对读者的学习体验有着深切的同理心。此外,书中对不同磁场强度下成像特性的讨论,也展示了其包罗万象的视野,从高场到低场,从实验室台式系统到临床大孔径MRI,它都给予了平等的关注。这种全面性确保了无论你身处哪个细分领域,都能从这本书中找到高度相关的、且经过时间检验的先进知识体系。

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读完这本书的后半部分,我有一种被“重新训练”的感觉。它迫使我跳出过去习惯使用的技术框架,去思考磁共振技术的未来可能形态。书中对机器学习和深度学习在图像重建和分析中的新兴应用进行了颇具前瞻性的探讨,这部分内容更新颖,也更具争议性,作者以一种非常审慎和平衡的口吻描述了这些新兴工具的潜力与局限。它不像市面上那些追逐热点的书籍那样盲目推崇AI,而是将其置于严格的物理和统计学框架内进行审视。这种严谨态度让我非常信服。对于那些希望将自己的研究带入下一个十年,并希望理解下一代成像技术底层逻辑的人来说,《Modern Magnetic Resonance》提供了一个无与伦比的理论基石。它不是一本读完就束之高阁的书,而是一本需要放在案边,时不时回去查阅、印证新想法的“工具箱”和“思想伴侣”。

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