内容简介
《李-巴克兰-达布变换》提出了无限维动力系统、偏微分方程、数学物理交叉学科尖端领域的处理某些议题的新方法。书中的第一部分着重介绍了作者在达布变换和同宿轨道以及建立可积偏微分方程梅尔尼科夫积分方面取得的成果。第二部分则专注第二作者将达布变换应用于物理领域的工作。
《李-巴克兰-达布变换》的特点在于作者及合作者发展的用达布变换建立可积系统中同宿轨道、梅尔尼科夫积分及梅尔尼科夫向量的崭新方法。可积系统(也叫孤立子方程)是有限维可积哈密顿系统在无限维的对应物,而上述所说的崭新方法所展示的是无限维相空间结构。
《李-巴克兰-达布变换》可供数学、物理及其他相关学科领域的高年级本科生、研究生及该领域的专家参考。
内页插图
目录
Chapter 1 Introduction
Chapter 2 A Brief Account on Backlund rlyansformations
2.1 A Warm-Up Approach
2.2 Chen's Method
2.3 Clairin's Method
2.4 Hirota's Bilinear Operator Method
2.5 Wahlquist-Estabrook Procedure
Chapter 3 Nonlinear Schrodinger Equation
3.1 Physical Background
3.2 Lax Pair and Floquet Theory
3.3 Darboux rlyansformations and Homoclinic Orbit
3.4 Linear Instability
3.5 Quadratic Products of Eigenfunctions
3.6 Melnikov Vectors
3.7 Melnikov Integrals
Chapter 4 Sine-Gordon Equation
4.1 Background
4.2 Lax Pair
4.3 Darboux Transformations
4.4 Melnikov Vectors
4.5 Heteroclinic Cycle
4.6 Melnikov Vectors Along the Heteroclinic Cycle
Chapter 5 Heisenberg Ferromagnet Equation
5.1 Background
5.2 Lax Pair
5.3 Darboux Transformations
5.4 Figure Eight Structures Connecting to the Domain Wall
5.5 Floquet Theory
5.6 Melnikov Vectors
5.7 Melnikov Vectors Along the Figure Eight Structures
5.8 A Melnikov Function for Landau-Lifshitz-Gilbert Equation
Chapter 6 Vector Nonlinear Schrodinger Equations
6.1 Physical Background
6.2 Lax Pair
6.3 Linearized Equations
6.4 Homoclinic Orbits and Figure Eight Structures
6.5 A Melnikov Vector
Chapter 7 Derivative Nonlinear Schrodinger Equations
7.1 Physical Background
7.2 Lax Pair
7.3 Darboux Transformations
7.4 Floquet Theory
7.5 Strange Tori
7.6 Whisker of the Strange T2
7.7 Whisker of the Circle
7.8 Diffusion
7.9 Diffusion Along the Strange T2
7.10 Diffusion Along the Whisker of the Circle
Chapter 8 Discrete Nonlinear Schrodinger Equation
8.1 Background
8.2 Hamiltonian Structure
8.3 Lax Pair and Floquet Theory
8.4 Examples of Floquet Spectra
8.5 Melnikov Vectors
8.6 Darboux Transformations
8.7 Homoclinic Orbits and Melnikov Vectors
Chapter 9 Davey-Stewartson II Equation
9.1 Background
9.2 Linear Stability
9.3 Lax Pair and Darboux Transformations
9.4 Homoclinic Orbits
9.5 Melnikov Vectors
9.5.1 Melnikov Integrals
9.5.2 An Example
9.6 Extra Comments
Chapter 10 Acoustic Spectral Problem
10.1 Physical Background
10.2 Connection with Linear Schrodinger Operator
10.3 Discrete Symmetries of the Acoustic Problem
……
Chapter 11 SUSY and Spectrum Reconstructions
Chapter 12 Darboux Transformations for Dirac Equation
Chapter 13 Moutard Transformations for the 2D and 3D
Chapter 14 BLP Equation
Chapter 15 Goursat Equation
Chapter 16 Links Among Integrable Systems
Bibliography
Index
现代光学与量子信息基础 作者: 张伟,王芳,陈宇 出版社: 科学出版社 出版日期: 2023年10月 --- 内容简介 本书系统地阐述了现代光学领域的核心理论、实验技术以及其在量子信息科学中的前沿应用。全书结构严谨,内容深入浅出,旨在为物理学、光电子工程、信息科学等相关专业的高年级本科生、研究生以及科研人员提供一本全面、权威的参考教材与工具书。 第一部分:经典光学基础与电磁波理论的深化 本书伊始,从麦克斯韦方程组的现代诠释出发,回顾并深化了电磁波在各向异性介质中的传播规律。重点探讨了平面波、球面波以及高斯光束的严格数学描述。我们引入了角谱分解(Angular Spectrum Decomposition)和夫琅禾费衍射(Fraunhofer Diffraction)的现代视角,强调了傅里叶光学在分析光场分布中的核心地位。 随后,内容转向了光的偏振态的描述。我们详细介绍了琼斯矩阵(Jones Calculus)和穆勒矩阵(Mueller Calculus)在描述任意偏振态和部分相干光方面的优势与局限。关于光场的相干性,本书不仅复习了经典的光的相干理论(如自相关函数和互相关函数),更引入了二阶和高阶相干性的概念,为后续量子光学做好铺垫。 在光学系统理论部分,我们超越了简单的几何光学模型,深入探讨了傍轴近似下的光线矩阵(Ray Transfer Matrix)方法,并将其扩展至描述光束的传输和变换。非线性光学现象作为现代光学研究的热点,在本书中占有重要篇幅。我们详细讨论了二次非线性过程,如倍频(Second Harmonic Generation, SHG)和参量下转换(Parametric Down-Conversion, PDC),阐述了这些过程在频率转换和光子源产生中的关键作用。对三阶非线性效应(如自聚焦和交叉相位调制)的分析,则侧重于其在超快光学和光纤通信中的应用。 第二部分:量子光学:光与物质的微观相互作用 本部分是本书的核心,系统地构建了量子光学的理论框架。首先,我们从光子的概念出发,详细介绍了光量子化的历史背景和必要性。量子力学中的光场算符(Creation and Annihilation Operators)被引入,用以精确描述光场的量子涨落和光子的统计特性。 光与原子(或类原子系统)的相互作用是量子光学研究的基石。我们采用半经典方法(光场经典,原子量子化)分析了光场诱导的原子能级跃迁,导出了著名的爱因斯坦系数。随后,引入半导体方程(Master Equation)和林布雷德方程(Langevich Equation),用于描述原子在受激辐射、自发辐射和弛豫过程中的动力学演化,这为理解激光器的基本原理奠定了基础。 量子光学的精髓在于光的量子态。本书详细介绍了相干态(Coherent States)的性质,强调其在经典极限下的表现,并引入了压缩态(Squeezed States)的概念。通过对相位和振幅不确定性的重新分配,我们阐释了压缩态如何突破标准量子极限(SQL),这对精密测量至关重要。 在量子噪声方面,本书深入分析了散粒噪声(Shot Noise)的来源,并解释了如何通过压缩态光来抑制相位或振幅噪声,以实现超越经典极限的测量精度。 第三部分:前沿应用:激光、量子态制备与测量 基于前两部分建立的理论基础,第三部分着重探讨了现代光学和量子光学在工程和基础科学中的实际应用。 激光物理被置于重要地位。我们详细分析了受激辐射放大、阈值条件、光腔模式的选取以及稳态运行的理论。本书特别关注了超快激光的产生,如锁模(Mode-Locking)技术,包括光脉冲的形成机理、自相位调制在脉冲展宽中的作用,以及用于产生飞秒和阿秒脉冲的特殊腔设计。 量子态的制备与操控是当前实验物理的前沿。我们详细介绍了利用自发参量下转换(SPDC)源来高效制备纠缠光子对的技术,包括空间纠缠和偏振纠缠。对于光量子态的表征,本书详述了量子态层析成像(Quantum State Tomography)的实验流程和数据处理方法。 量子成像与传感作为新兴交叉领域,在本书中得到充分体现。我们探讨了利用纠缠光子对实现鬼成像(Ghost Imaging)的原理,分析了其在弱光成像和透过散射介质成像中的潜在优势。此外,量子计量学(Quantum Metrology)的原理,特别是如何利用纠缠态来提高信号探测的信噪比,也被详细讨论。 本书特色: 1. 数学严谨性与物理图像的统一: 理论推导详尽,同时注重对物理过程的直观理解。 2. 涵盖理论与实验: 理论部分紧密结合了现代实验技术,如腔QED、超快光谱学。 3. 前沿性: 包含对量子光学前沿研究热点(如拓扑光学、光量子计算基础)的介绍。 本书内容覆盖了从经典电磁场到光量子态的完整知识体系,是深化理解光科学奥秘的必备读物。