“芝加哥大学物理学讲义”又添四种新品 新书上架
来源:未知 点击: 发布时间:2024-02-25 17:09

  芝加哥大学自1890年建校以来诞生了百位诺贝尔奖得主,其中物理奖得主28位,包括李政道、杨振宁和崔琦三位华人诺奖得主。芝加哥大学在物理领域有着深远的影响力,,比如美国国家科学院院士罗伯特·沃尔德(Robert M. Wald)所著的《弯曲时空量子场论与黑洞热力学》《空间、时间和引力:大爆炸与黑洞理论入门》和他的同门师兄著名物理学家罗伯特·杰勒西(Robert Geroch)所著的《数学物理》《广义相对论入门》《广义相对论讲义》《微分几何讲义》等,他俩都是美国物理一代宗师约翰·惠勒(John Wheeler)的学生。

  这套书中也会包含一些和芝加哥大学渊源很深的教授的著作,比如美国加州大学欧文分校教授大卫·马尔门特(David B. Malament)所著的《广义相对论与牛顿引力理论基础》,这本书是由他在芝加哥大学任教时讲授广义相对论基础的讲义发展而来,该书获得了2014年拉卡托斯奖(Lakatos Award)。还有像亚利桑那大学教授弗尔维奥·梅利亚(Fulvio Melia)所著的《电动力学讲义》《破解爱因斯坦方程:从相对论到黑洞物理学的诞生》,梅利亚教授是芝加哥大学出版社理论天体物理学书系的主编,他的著作获得过2003年美国图书馆协会的杰出学术图书奖(Outstanding Academic Books)、2005年天文杂志(Astronomy)评选的年度最佳天文图书奖(The Years Best Astronomy Books)和2009年美国出版协会的学术卓越奖(The PROSE Award)等众多奖项。

  “芝加哥大学物理学讲义”系列目前已出版8种,包括最新出版的4种:《空间、时间和引力:大爆炸与黑洞理论入门 第2版》《破解爱因斯坦方程:从相对论到黑洞物理学的诞生》《电动力学讲义》《几何矢量》,以及之前出版的4种:《数学物理》《广义相对论入门》《广义相对论与牛顿引力理论基础》《弯曲时空量子场论与黑洞热力学》。未来本套书还计划出版9种经典著作,敬请期待。

  罗伯特·沃尔德(Robert M. Wald)是美国著名物理学家,芝加哥大学教授,美国国家科学院院士。他的研究领域主要是广义相对论、黑洞与量子引力。他于2017年获得了美国物理学会的“爱因斯坦奖”。他还是成功探测到引力波的LIGO科学协作组织的一员。

  《空间、时间和引力:大爆炸与黑洞理论入门 第2版》是一本广义相对论的入门书,源自作者在芝加哥大学所做的连续十讲的“康普顿讲座”(Arthur H. Compton Lecture)。前三章解释在爱因斯坦的广义相对论理论中引力是如何用时空的弯曲几何来描述的,接下来的两章用上述的语言来讨论宇宙的起源、演化和大尺度的结构,最后五章是关于引力坍塌和黑洞的主题。虽然这是一本入门书,作者对所有重要和基本的思想都以清晰并且逻辑严密的方式进行深入描述,不过于简单化,但也不会纠结于无关紧要的技术细节。本书适合对宇宙大爆炸起源和黑洞本质感兴趣的读者阅读。

  爱因斯坦的广义相对论场方程并不能立即告诉你真实物体周围的引力场实际上是什么样的,正是在求解的艰难过程中诞生了黑洞物理学。芝加哥大学出版社理论天体物理学书系主编弗尔维奥·梅利亚教授(Fulvio Melia)在本书中以第一手资料来展现相对论黄金时代的发展及延续至今的影响。

  弗尔维奥·梅利亚(Fulvio Melia)是美籍意大利裔天体物理学家和宇宙学家,亚利桑那大学教授。他博士毕业于美国麻省理工学院,后在芝加哥大学进行博士后研究。他曾获得过美国总统青年研究奖(Presidential Young Investigator Award)和斯隆研究奖(Sloan Research Fellowship)。他著有多种教材与科普图书,获得过2003年美国图书馆协会的杰出学术图书奖(Outstanding Academic Books),2005年天文杂志(Astronomy)评选的年度最佳天文图书奖(The Years Best Astronomy Books)和2009年美国出版协会的学术卓越奖(The PROSE Award)。梅利亚教授还是芝加哥大学出版社理论天体物理学书系的主编。

  爱因斯坦的广义相对论描述了引力对空间形状和时间流动的影响。爱因斯坦方程是1915年爱因斯坦在广义相对论中提出的方程,是一组含有十个方程的方程组,其中独立的方程为六个。但在其提出后的四十多年里,爱因斯坦方程一直是科学家们最难破解的密码之一,数学上想要求得方程的解是一件非常困难的事。直到1963年,一位29岁的剑桥毕业生罗伊·克尔(Roy Kerr)解开了这个伟大的谜题,找到了爱因斯坦方程的一个有现实意义的精确解,对应着一种旋转黑洞。

  《破解爱因斯坦方程:从相对论到黑洞物理学的诞生》描述了卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)、大卫·希尔伯特 (David Hilbert)和艾米·诺特(Emmy Noether)等杰出人物如何为克尔解奠定了基础,克尔是如何取得突破的,以及罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)、基普·索恩(Kip Thorne)和斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)等科学家如何利用这一成就来完善和扩展现代天文学和物理学。如今,超过3亿个超大质量黑洞被怀疑将它们的宿主星系锚定在整个宇宙中,天文学家和天体物理学家正是用克尔解来描述它们的大部分行为。黑洞物理学诞生于找寻爱因斯坦场方程在现实世界中的解,而黑洞提供了一个天然的实验室,能用来检验爱因斯坦的广义相对论是否正确。黑洞也提供了一个极佳的平台,能让理论物理学家钻研统一量子力学和相对论的方法。天文学家深入研究与黑洞有关的各种天体物理过程(包括吸积、喷流和并合),也能让天文学家更好地理解星系的形成与演化。

  弗尔维奥·梅利亚(Fulvio Melia)是美籍意大利裔天体物理学家和宇宙学家,亚利桑那大学教授。他博士毕业于美国麻省理工学院,后在芝加哥大学进行博士后研究。他曾获得过美国总统青年研究奖(Presidential Young Investigator Award)和斯隆研究奖(Sloan Research Fellowship)。他著有多种教材与科普图书,获得过2003年美国图书馆协会的杰出学术图书奖(Outstanding Academic Books),2005年天文杂志(Astronomy)评选的年度最佳天文图书奖(The Years Best Astronomy Books)和2009年美国出版协会的学术卓越奖(The PROSE Award)。梅利亚教授还是芝加哥大学出版社理论天体物理学书系的主编。

  《电动力学讲义》是一本研究生水平的电动力学讲义,对电动力学进行了简洁、紧凑但完整的阐述。从麦克斯韦方程组的物理基础开始,然后转向静电学、静磁学、非相对论经典辐射理论、狭义相对论、电磁场的拉格朗日表述、相对论辐射理论,最后是专题章节(多极矩、轫致辐射、磁流体动力学、宇宙大爆炸的回声、黑洞的偏振辐射等)。作者在书中将数学与物理现象联系起来,帮助读者建立直觉。作者在教授内容时会避免不必要的数学细节,更注重公式的物理内涵,并教导读者应该如何深入思考和提出论点。本书讲述非常清晰,使读者不会被无关紧要的信息所困扰。本书可以与传统的电动力学教材共同使用,作为研究生或高年级本科生学习时极佳的补充教材;也可以作为一部提纲挈领的电动力学总结指南供相关的物理研究者平时查阅,成为有用的案头参考书。

  本书以高观点且直观的风格来介绍矢量。坐标变换下的不变性贯穿全书,帮助读者理解逆变和协变矢量以及对偶基等概念,以此方法读者可以深刻学习矢量分析甚至张量分析

  加布里埃尔·魏因赖希(Gabriel Weinreich)是美籍波兰裔物理学家,密歇根大学教授。他博士毕业于美国哥伦比亚大学,师从诺贝尔物理学奖得主伊西多·拉比(I. I. Rabi)。他的研究包括原子束光谱、半导体电子学、声电效应、乐器声学等。

  每个物理专业高年级本科生和研究生都必须掌握矢量和矢量分析的概念。 然而,大多数书中仅用很有限的代数或分析的观点做了入门级的讲解。

  《几何矢量》引入了一种更深刻的方法,不仅将传统处理中的许多结构松散的内容统一起来,而且通过区分是否是拓扑不变量将矢量使用于一般的曲线坐标系中。矢量分析的发明人是美国的吉布斯和英国的赫维赛德,他们在19世纪末简化或曰裁剪了哈密尔顿的四元数代数以供表述电磁学的实际需求,但事实上的后果是让我们在四元数的三维应用/误用中陷入困境。(请参阅曹则贤著《云端脚下:从一元二次方程到规范场论》中“四元数的延伸”一节中的介绍。)

  本书作者用自己独特的方式给读者讲解内积、外积、grad、curl、div等概念,并且始终强调坐标变换下的不变性。作者还区分行为不同的对象,将矢量分为四种类型,并给它们命名为“箭”(arrow)、“堆”(stack)、“图钉”(thumbtack)和“捆”(sheaf),以帮助读者获得直观理解。作者在接近尾声时也提到了这项工作的局限性,比如仅适用于三个维度、仅限于平面空间、仅限于确定的度量。读者若想进一步更深入地学习几何代数(geometric algebra)/克利福德代数(Clifford algebra),可阅读世图出版的另一本经典名著《物理学家用的几何代数》(Geometric Algebra for Physicists)。

  在《弯曲时空量子场论与黑洞热力学》一书中,作者分离出理论中最本质的特征,并阐明了各种处理方法之间的关系。书中还提供了关于安鲁效应、霍金效应等的全面介绍,尤其是深度讲解了黑洞热力学。沃尔德另著有一本面向更广读者的《空间、时间和引力:大爆炸与黑洞理论入门》,世图也即将出版。

  《数学物理》是对诸如群、向量空间、拓扑空间、度量空间和希尔伯特空间等基本数学结构的导论,这些数学结构是学习相对论、粒子物理学和天体物理学等理论物理的数学基础。作者高屋建瓴地使用范畴论来强调不同数学结构之间的相互关系与数学的统一性。

  《广义相对论入门》源自作者1975年给芝加哥大学全校学生开的一门广义相对论通识课。作者的教学方法是把物理现象解释和描述它们的数学结构精巧地交织在一起,相互补充,让最抽象和最微妙的问题都能容易地得到理解。

  《广义相对论与牛顿引力理论基础》曾获得2014年拉卡托斯奖。该书由作者在芝加哥大学二十余年教授“广义相对论的基础”的讲义发展而来。书中介绍了广义相对论的基本逻辑数学结构,并讨论广义相对论的基础及其与牛顿引力理论的关系,如牛顿理论的几何化(也称为牛顿-卡坦理论)、广义相对论中的旋转概念和哥德尔时空等。