历经百年研究,地震学和力学领域的经典问题——Lamb问题终于迎来了全面解答!北京大学地球与空间科学学院张海明副教授和弟子冯禧博士的专著《地震学中的Lamb问题(下)》由科学出版社出版,完整地解决了第二、三类Lamb问题,以及运动源Lamb问题的广义闭合解。本书系统介绍了Lamb问题的理论背景、解法及其在地震学中的应用,为广大地震学研究者和学生提供了宝贵的理论资源。国内外知名地震学和力学专家一致好评,称赞本书为理论地震学领域的重大突破!上册已于2021年出版,目前出版的是该书的下册。

在全球范围内目前已经有不少优秀的地震学教材,但是海明教授的书在很多方面都独具特色。 这本下册是上册的延续。 为了更全面地理解内容,两册需要一起学习。

海明教授在上册中将这套书定位为一部值得阅读的“高等地震学的基础性科普专著”,作者无疑实现了这个目标。

首先是科普性。尽管这套书涉及困难的课题,充满了公式推导,但是流畅的文字、详尽的解释、历史叙述和轶事笔记使阅读变得更加容易和愉快。海明教授将他二十多年的学习心得和教学科研经验融入书中,从利于学生成长的角度写作,使得这本书更容易学习。这本书特别适合那些有较强的数学和物理基础,但困扰于为什么要努力学习以及学了有啥用的学生。它将你的注意力集中在解决一个世界级的问题上,同时仍然能享受数学推导之美的乐趣;抑或让你看到,跳过许多公式之后,柳暗花明的美景。

其次是基础性。Lamb问题是地震学中最基本的问题之一。它试图找到半空间中弹性波传播的广义闭合形式的解析解。为了实现这些目标,本套书涵盖了弹性动力学的基本定理和震源表示理论,这是地震学的两大支柱。在此基础上,书中还涉及了Green函数、表示定理、波动方程、体波和面波相关的基本问题,以及在解决Lamb问题的过程中求解波动偏微分方程、Fourier分析和Cagniard-de Hoop方法的多种技术。

最后,这是一部高等地震学的专著。研究者们试图解决Lamb问题的历史已逾百年。包括Rayleigh、Lamb、Pekeris、Chao、Johnson、Richards和Kausel等在内的著名学者已经对这些问题做了相关的工作。然而,海明教授和他的学生冯禧在解决第二类、第三类以及运动源Lamb问题方面做出了基础性的贡献,将问题的Green函数解表示为广义闭合形式,从而使计算效率有几个数量级的提升。这部分的内容主要在下册。在解决这一世界级的基础问题上,能与世界著名学者并列,这本身就是海明教授作为中国科学家对世界的重要贡献。

以上是我对此书的特点和作者写此书用意的理解。因此,此书不是一本全面的地震学教科书,而是更注重于对一个问题(Lamb问题)的深入理解。地震学博大精深,较全面的地震学教科书已经有不少,尤其是国外学者写的。当我还在著名的加州理工学院地震实验室读研究生时,我上了7门地震学或相关课程(分别由Kanamori、Tanimoto、Clayton、Harkrider、Helmberger、Anderson 和Grand几位教授讲授)。每个人都有不同的教学方法,强调不同的方面。从这个角度讲,海明教授的著作是对丰富世界地震学著作的一个非常特殊的贡献。

一年多前,海明教授问我是否可以为这本书写序。在看到上册和下册的书稿后,我立刻被这本书所吸引,并同意写一篇序言,但是繁忙的日程总是打断我的计划,尽管如此,我一直告诉海明,我会写的,因为我确实乐意。也因此每次想执笔写的时候,会多翻看一眼,享受其中的乐趣。除了这本书本身的吸引力之外,海明追求纯粹知识的热情给我留下了深刻的印象,这来源于我在几年前全职到北京大学工作后对他的了解。他的追求和热情对任何一个读这本书的读者来说也是显而易见的。在当今快速发展的大环境下,能坐在办公桌前安静地推导公式和写教科书是一件非常有挑战的事。因此,我希望年轻的研究生和科研人员不仅要掌握基本的研究技能,同时也应培养对科学的纯粹热情。特别是,我国迫切需要未来一代不仅有优秀的观测地震学家,而且有世界级的理论地震学家。我希望你们中的一些有志者能高高举起这个火炬。

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本文摘自科学出版社2024年4月出版的《地震学中的Lamb问题(下)》的“序三”,标题为编者所加。

(本文编辑:王运)

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