編輯推薦
Now available in English for the first time, Physics and Partial Differential Equations, Volumel bridges physics and applied mathematics in a manner that is easily accessible to readers with an undergraduate-level background in these disciplines.
Readers who are more familiar with mathematics than physics will discover the connection between various physical and mechanical disciplines and their related mathematical models, which are described by partial differential equations (PDEs). The authors establish the funda-mental equations for fields such as
electrodynamics;
fluid dynamics, magnetohydrodynamics, and reacting fluid dynamics;
elastic, thermoelastic, and viscoelastic mechanics;
the kinetic theory of gases;
special relativity; and quantum mechanics.
Readers who are more familiar with physics than mathematics will benefit from in-depth explanations of how PDEs work as effective mathematical tools to more clearly express and present the basic concepts of physics. The book describes the mathematical structures and features of these PDEs, including
the types and basic characteristics of the equations,
the behavior of solutions, and
some commonly used approaches to solving PDEs.
內容簡介
The first volume of the Chinese edition of this book was published in July 1997, and the second volume was published in June 2000. In July 2000, upon the readers' request, we corrected several typographical errors and republished the first volume.
In this edition, minor typographical errors are corrected, and a small paragraph has been added to section 5.5.4 in Chapter 5, while the remaining text is unchanged.
We would like to take this opportunity to express our sincere thanks to our teachers,friends, and readers for their encouragement and support.
作者簡介
Tatsien Li is a Professor in the School of Mathematical Sciences at Fudan University in Shanghai. He is a member of the Chinese Academy of Saences and a foreign member of the French Academy of Sciences.
Tiehu Qin is a Professor in the School of Mathematical Sciences at Fudan University in Shanghai.
內頁插圖
目錄
Preface to the English Edition
Preface to the Clunese Edition
1 Electrodynanucs
1.1 Introduction
1.2 Preliminaries
1.3 Maxwell's Equations in a Vacuum; Lorentz Force
1.4 Electromagnetic Energy and Momentum; Conservation and Transformation Laws of Energy and Momentum
1.5 Mathematical Structure of Maxwell's Equations; Wave Effect of Electromagnetic Fields
1.6 Scalar Potential and Vector Potential of an Electromagnetic Field
1.7 Maxwell's Equations in a Medium
1.8 Electrostatic Fields and Magnetostatic Fields
1.9 Darwin Model
Exercises
Bibliography
2 Fluid Dynamics
2.1 System of ldealFluid Dynamics
2.2 System of Viscous Fluid Dynamics
2.3 Navier-Stokes Equations
2.4 Shock Waves
2.5 System of One-Dimensional F1uid Dynamics in LagrangianRepresentation
Exercises
Bibliography
3 Magnetohydrodynamics
3.1 Plasma
3.2 System of Magnetohydrodynamics
3.3 System of Magnetohydrodynamics When the Conductivity lnfinite
3.4 Mathematical Structure of Magnetohydrodynamics System
3.5 System of One-Dimensional Magnetohydrodynamics
Exercises
Bibliography
4 Reacting Fluid Dynamics
4.1 Introduction
4.2 System of Reacting Fluid Dynamics
4.3 System of One-Dimensional Reacting Fluid Dynamics
Exercises
Bibliography
5 Elastic Mechanics
5.1 Introduction
5.2 Description of Deformation; Strain Tensor
5.3 Conservation Laws; Stress Tensor
5.4 Constitutive Equation: Relationship Between Stress and Deformation
5.5 System of Elastodynanucs and Its Mathematical Structure
5.6 Well-Posed Problems of the System of Elastostatics
Exercises
Bibliography
Appendix A Cartesian Tensor
A.1 Definition of Tensor
A.2 Operations of Tensor
A.3 Invariants of the Second-Order Symmetric Tensor
A.4 Isotropic Tensor
A.5 Differentiation of Tensor
Appendix B Overview of Thermodynamics
B.1 Objective of the Study of Thermodynamics
B.2 The First Law of Thermodynamics; Intemal Energy
B.3 The Second Law of Thermodynamics; Entropy
B.4 Legendre Transform
B.5 Thermodynamic Functions
B.6 Expressions of Internal Energy and Entropy
Index
好的,以下是基於您提供的書名結構,創作的一份詳細的、不包含您特定書籍內容的圖書簡介,旨在體現該係列圖書的特點與深度: --- 數學精品係列:[其他分冊主題,例如:經典力學與幾何分析/概率論與隨機過程] 圖書分冊名稱:[例如:高等代數與群論基礎] (英文版) [英文書名:例如:Advanced Algebra and Group Theory Fundamentals] --- 叢書導言:數學的深度與廣度 “數學精品係列”旨在為全球的數學、物理、工程及相關領域的學者、研究人員和高階學生提供一套全麵、深入且具有前瞻性的數學工具與理論體係。本係列選取的每一捲,均聚焦於當代科學研究中最核心、最前沿的數學分支,強調理論的嚴謹性、概念的清晰性與應用的廣泛性。我們堅信,真正的數學洞察力來源於對基礎概念的深刻理解和對復雜結構的處理能力。本係列匯集瞭國際頂尖專傢對經典理論的全新闡釋和對新興領域的精闢論述,力求在深度與廣度之間找到完美的平衡。 --- 本分冊導覽:[高等代數與群論基礎] [英文書名:Advanced Algebra and Group Theory Fundamentals] 本冊 [高等代數與群論基礎] 專注於代數結構理論的基石——綫性代數的高級抽象化以及群論在結構分析中的核心作用。本捲的目標不僅僅是復述已有的定理,更在於引導讀者從更抽象、更統一的視角理解代數對象之間的內在聯係,為深入研究代數幾何、拓撲學、數論以及理論物理中的對稱性問題奠定堅實的理論基礎。 第一部分:綫性代數與嚮量空間的現代視角 本部分對綫性代數的經典主題進行瞭深刻的重構,強調瞭基於範疇論的觀點和張量分析的初步介紹。 第1章:域、模與射影空間 超越有限維: 詳細探討瞭無限維嚮量空間(希爾伯特空間的基礎)的性質,特彆是其代數結構與拓撲結構的交匯點。 模論入門: 將嚮量空間的概念推廣到更一般的環上的模(Modules)。特彆關注自由模、Noetherian 模和 Artinian 模的結構定理,為理解代數方程組的解集結構打下基礎。 張量的代數視角: 係統介紹張量積的構造,以及張量作為多綫性映射的錶示。探討張量代數、對稱代數和反對稱代數的構造及其在微分幾何中的初步應用。 第2章:綫性算子的譜理論深化 Jordan 標準形與有理標準形: 對 Jordan 分塊的構造進行嚴格的代數證明,並引入瞭比 Jordan 形式在某些情況下更具代數優勢的 Frobenius(有理)標準形。 矩陣函數與指數: 深入研究矩陣函數的定義(通過冪級數或拉普拉斯逆變換),並詳細分析矩陣指數在常微分方程組解法中的不可替代性。 半定性分析: 在實數域和復數域上,對對稱矩陣和厄米特矩陣的特徵值進行深入分析,強調其在二次型和能量泛函中的物理意義。 第二部分:群論的結構與錶示 群論是研究對稱性的數學語言。本部分從最基礎的群定義齣發,迅速過渡到現代群論的核心工具——錶示論。 第3章:基礎群結構與同構定理的再審視 群作用與軌道-穩定子定理的推廣: 深入探討群在集閤、群甚至其他代數結構(如環、域)上的作用,並利用 Sylow 定理對有限群的結構進行分類和分析。 基本同構定理的範疇論視角: 采用更抽象的方式重述第一、第二、第三同構定理,強調其作為函子(Functor)性質的體現。 正規子群與商群的構造: 詳細分析正規子群在分解群結構中的關鍵作用,並引入中心列(如中心列群、可解群)的概念。 第4章:群錶示論與酉性 錶示論的動機與基礎: 解釋為什麼需要從抽象群過渡到綫性群(矩陣群)。詳細介紹錶示的定義、等價性、不可約錶示和完約性(Reducibility)。 Maschke 定理及其限製: 對 Maschke 定理(有限群錶示的完全可約性)的證明進行詳盡闡述,並指齣其在處理無限群或特徵不為零域上的錶示時失效的原因。 群錶示的工具箱: 介紹 Schur 引理,這是錶示論中最強大的工具之一。利用 Schur 引理導齣一般綫性群的性質,並首次引入瞭特徵標理論(Character Theory)作為分類和識彆錶示的有效手段。 置換群與群的分解: 分析置換群的結構,並利用特徵標理論來研究群的因子分解和 Kleinsche ढांचे(如單群的分類問題中的局部結構)。 第三部分:從代數到幾何的橋梁——環與域的擴張 本部分探討瞭代數結構如何通過環和域的擴張來編碼更復雜的代數信息,為學習代數幾何和代數數論做準備。 第5章:環論的高級主題 主理想整環(PID)與唯一因子化整環(UFD): 深入研究這些特殊環的性質,並給齣明確的例子和反例。 域的擴張: 詳細分析域擴張的次數、代數擴張與超越擴張。重點討論正規擴張和伽羅瓦擴張(Galois Extensions)。 伽羅瓦理論的核心: 闡述伽羅瓦群的構造,以及伽羅瓦對應定理——連接域擴張與群子群的橋梁。本章將嚴格證明五次方程不可解的根源在於伽羅瓦群的非可解性。 --- 本書特色 1. 理論的統一性: 強調範疇論的語言,使讀者能夠將綫性代數、群論和環論置於一個統一的框架下進行思考。 2. 嚴格的證明體係: 所有核心定理均提供詳盡的、一步到位的證明,避免瞭“顯而易見”的跳躍。 3. 麵嚮前沿: 包含瞭對錶示論(特徵標理論)和高級同調代數(模論)的深入介紹,這些是現代數學研究的必備工具。 本書是深入理解現代數學結構和應用數學(如量子信息理論、晶體學、密碼學)的理想教材。 ---