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TUhjnbcbe - 2021/7/10 3:06:00

本书分为上下册,以地震学中经典的Lamb问题为主题,系统论述了地震学的基础理论以及Lamb问题的两种解法。上册在理论地震学的框架中,由浅入深地介绍了弹性动力学的位移表示定理、震源表示定理及等效体力和地震矩张量、无限介质中的地震波问题,并在回顾Lamb问题研究历史的基础上,系统介绍了Lamb问题频率域解法的基础理论和数值实现;下册主要运用Cagniard-deHoop方法,针对不同的震相探讨Lamb问题的时间域解法,并最终获得Lamb问题的广义闭合形式解答。本书对理论和方法的叙述力求详细、清楚,便于读者自学。

本书是作者以多年的研究与教学的亲身经验为积累,以推广专业知识、帮助学生学习为宗旨而撰写的,非常适合学生阅读。有多名本科生和研究生给出了读后感,现摘取部分如下:

1

语言精练平实,好像身临其境听老师讲课

张老师的这本书,既涵盖了他这十几年来上“弹性力学”和“理论地震学”课的讲义,也包括了近些年对Lamb问题解析解的前沿研究。老师的语言精练而平实,阅读起来,就好像身临其境地听张老师讲授一般。公式虽然繁复,但读下来不觉得困难和乏味。从某种意义上来说,这本书里易或不易察觉到的起承转合,大概都包含着张老师这十几年来从潜心研究、教学中得来的领悟和理解。这是我觉得这本书最难能可贵的地方。张老师的书内容上是自洽的,并且其写作的风格(包括语言的通俗性,脚注的设计)也充分考虑了读者阅读一本理论参考书时可能遇到的困难。这使得无论读者的基础如何,读起这本书来都会有所收获。

这本书重点在于求解地震波场解析解,并通过解析解阐述地震波的物理意义。对于应用地震波场的求解回答地球科学的相关问题(比如定位地震,反演地球内部速度结构/各向异性,反演地震震源过程等)涉及得较少。这些应用工作构成了当下绝大部分地震学研究者的科研内容。不能直接将所学到的内容联系到实际工作中,可能会对初学地震学的学生造成困惑。我本科入门之时在张老师的课上接触理论地震学,也有这样的不解。只是后来随着自己研究的推进,我愈发地理解那些理论训练的重要性。那些通过推导理论解在我脑海里构建的物理图像,对我理解观测数据、设计计算模型的帮助是巨大且潜移默化的。

——美国加州大学河滨分校地球科学系级博士生吴葆宁

2

一本兼具系统性和启发性的关于地震波理论的书籍

作为一名地震学专业的研究生,我一直希望看到一本兼具系统性和启发性的关于地震波理论的书籍,这本《地震学中的Lamb问题(上)》完美地满足了这一需求。

这本书虽然以专著的体例展开,却并不假设读者具有地震学方面的任何预备知识,从最基本的张量运算和弹性力学基本概念开始,进而引入地震学最基本的互易定理和震源表示定理,最后过渡到地震波计算的各种方法,自成一套完整的体系。更重要的是,这本书中每个公式都有明确的引入背景和详尽的推导过程,使得读者能够非常流畅地读下去,而不会因为公式的跳跃而卡在某个地方。难能可贵的是,这本书还有很多很有启发性的阐述,比如关于Betti第一互易定理的使用条件,半空间直达波场与全空间波场的等价性,以及矢量Helmholtz方程基函数的选取等。这些内容源自作者在十几年来的科研和教学经历中的积累,都是常常被人忽略或者省略的,但值得读者思考、能够帮助读者加深理解的问题。

除此之外,关于震源表示理论发展史、Lamb问题研究史的详细叙述也是这本书的一大亮点。这些综述内容能够帮助读者迅速把握理论地震学领域的发展脉络,对理论地震学研究的基本方法论和未来发展方向有很强的启示性。对于地震学领域各年级学生和年轻从业者来说是一本不可多得的教材和工具书。

——加拿大多伦多大学地球科学系级博士生刘天时

3

一本对理论地震学的学习起到帮助的参考书

张老师写这本书的初衷是希望以Lamb问题为中心,写一本对理论地震学的学习起到帮助的参考书。它涵盖了“理论地震学”课程中的相当一部分内容,尤其是最基础的那部分知识。前四章关于理论地震学中的一些基础知识有着详细的介绍和推导,对于稍微有点数理基础的人来说,顺着思路去看去推导并不难,对于初学的人或是正在上“理论地震学”课程的同学来说非常友好。而书的最后几章,尤其是第7章,在介绍了Lamb问题后给出的一系列数值模拟例子真的太酷了。在数值算例中,这本书给出了大量基础性的问题的数值结果,并且画出了漂亮的图,这些图给予了读者检验自己掌握程度和编程能力的机会。可以想象得到,在顺着公式一步一步地推导下来之后,再经过细心的编程,最终得到了和图里一样的结果时,那满满的成就感,或许这就是做科研的乐趣吧。

——北京大学地球与空间科学学院级博士生钱峰

4

一本面对理论地震学问题初学者的基础性专著

在理论地震学课程之外,当我们求诸地震学专著时会发现,虽然地震学专著汗牛充栋,但始终缺乏一本面对理论地震学问题初学者的基础性专著,这就愈发加大了理论地震学后半段的学习难度。而张老师的这本《地震学中的Lamb问题(上)》,填补了这一空白,深入浅出地讲解了Lamb问题以及解决方法。在仔细阅读这本专著的过程中,我们会发现,书的内容组织顺序逻辑清晰,对于Lamb问题的介绍由浅入深,使我们可以清晰明了地理解学习Lamb问题。

在阅读过程中,我们会发现这本书的魅力不止于此。由于张老师是Lamb问题的资深研究者,在第5章中,对于Lamb问题的研究历史的介绍高屋建瓴,使得这一章不仅作为科普内容来说生动有趣,更可以作为一篇对于理论地震学研究有极高价值的综述来使用。当我们在研究过程中遇到一些和基础理论相关的问题时,查阅这一章后再去检索文献,可以极大地节省时间和精力。

——北京大学地球与空间科学学院级博士生杨礼萌

5

本书的推导过程非常完善和严谨

本书除了理论地震学的数学物理知识,还提供了丰富的背景知识。诺贝尔物理学奖获得者StevenWeinberg曾为即将进入科研领域的研究生总结了四条箴言,其中有一条就是“Learnsomethingaboutthehistoryofscience,orataminimumthehistoryofyourownbranchofscience”。自主探究地震学发展史往往是比较困难的,这本书中不仅有专门的章节讲述相关内容的发展简史,还通过脚注的方式在必要之处补充相关背景或作者的理解和心得,给读者提供更立体的理论地震学知识。

这本书的推导过程非常完善和严谨。书中所有的公式都经过了张老师的亲自推导和确认,且张老师会在关键的步骤前后进行必要的补充和讲解;对于用到的一些高等数学或信号处理等知识也进行了讲解;可以说对“自学*”和“补缺补差*”非常友好。

这本书在重视数学推导过程的同时,还注重使学习者有具象的理解。例如张老师花费大量精力绘制了位错点源场辐射花样、地表施加力导致的远场Rayleigh波质点运动轨迹等直观的示意图,让学习者在学习公式后不需要自行“脑补”公式的图像,也不至于直接忽略将数学上的公式转换为物理上的理解过程。

——北京大学地球与空间科学学院级本科生方景行

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