Editor's Note
普林斯顿大学出版社（Princeton University Press, PUP）一向重视基础学科。经过数十载的锤炼，PUP的教科书打磨出了独特的教学方法、创新的写作框架、平易的语言风格和前沿的学科视角，兼具理论性与可读性、前瞻性与经典性，并由此享誉全球。
本期书单聚焦“STEM 科学前沿”，盘点了近年来数学、计算机、物理学、生命科学等领域的前沿著作。从机器学习到大数据隐私，从Python语言到天体物理，从神经科学到全球变暖，相信不同阶段的学习者都能从这份书单中触摸前沿、感受新知，获取更加开阔的学术视野。
本书单相关优惠政策和礼赠规则，欢迎点击相关活动预告查看：2022年普林斯顿和芝加哥大学出版社前沿教参盘点
Patterns, Predictions, and Actions本书作者 Moritz Hardt 是马克斯·普朗克智能系统研究所的主任，Benjamin Recht 是加州大学伯克利分校的电子工程和计算机科学教授。该书介绍了机器学习的要点，同时阐释了机器学习的历史和社会影响。Moritz Hardt 和 Benjamin Recht 从决策基础开始，解释了表示法、最优化和泛化是监督学习的组成部分。他们接着提供了有关因果关系的独立讨论、因果推理的实践、顺序决策制定和强化学习，为读者提供了所需的概念和工具，以评估从统计决策的行动可能产生的后果。本书追溯了机器学习从起源到今天的发展，介绍了有关机器学习基准和数据集的新章节。它为机器学习提供了一份与时俱进的介绍，展示了数据模式如何支持预测和相应的行动，特别关注决策过程中的社会影响和公平性。本书适用人群：机器学习领域的研究生、研究人员，以及任何对该领域感兴趣的读者。Understanding the Digital World
Brian W. Kernighan 是普林斯顿大学计算机科学系教授。电脑无处不在。有些是显性的，例如笔记本电脑，平板电脑，手机和智能手表。但大多数是隐形的，比如在电器、汽车、医疗设备、交通系统、电网和武器中。无数的电脑默默地收集、分享，有时还泄露我们的个人数据。同时，政府和公司也越发经常地使用电脑来监控我们的行为，社交网络和广告商对我们的了解超出了自身可接受的范围，犯罪分子很容易就能获得我们的数据……我们真的了解计算机的力量吗?在更新版的本书中，Kernighan 解释计算机硬件、软件和网络是如何工作的，其主题包括计算机是如何构建、它们如何计算，编程是什么，互联网和网络如何运作，以及相关的安全隐私、财产隐患，和其他重要的社会、政治和经济问题。书中新的章节探讨了Python编程、大数据、机器学习等，并伴有大量的彩色插图，资源注释以及术语表。A Student's Guide to Python for Physical Modeling本书作者为两位物理学教授，分别任教于俄勒冈理工学院和宾夕法尼亚大学。Python 是一门计算机编程语言，已经在整个科研领域得到了普及。本书能够让学生学会如何安装开源的 Python 编程环境，并使用它来完成许多常见的科学计算任务：导入、导出和可视化数据；数值分析；以及建模。在该书最新版中，作者添加了关于 Python 语言、Spyder 开发环境和 Anaconda 发行版的最新讨论。本书附有大量代码、练习和在线资源，包括代码示例、数据集、教程等。本书适用人群：信息科学专业新生、希望使用 Python 进行量化研究和建模的理科及社科研究者、以及对 Python 数据分析感兴趣的职场人士。
Karl Johan Åström 是瑞典隆德大学自动控制领域高级教授，研究自适应控制、随机控制理论和计算机控制系统。Richard M. Murray 是加州理工学院控制、动力系统和生物工程教授。这本教科书介绍对反馈系统进行建模、分析和设计所需要的数学知识。该理论能够应用于一系列涉及反馈系统的学科（如物理、生物和经济学）。Karl Åström 和 Richard Murray 使用物理学、计算机科学和运筹学的技术对建模进行了全面、生动的介绍，这使得模型的许多关键概念得到了简洁的发展。此外，本书在每章节末尾都配有练习题、电子版的方案解决手册。作者 Ben Klemens 是美国国家心理健康研究所的高级统计学家，也是布鲁金斯学会社会与经济动力中心的客座学者。本书解释了如何基于较大的数据集来执行计算密集型分析，它向读者展示了如何确定解决不同问题的最佳方法，如何创建和调试统计模型，以及如何运行分析与评估结果。Ben Klemens 介绍了一组工具，同时使用它们来演示数据管理、分析和模拟，而这些技术对于处理大型数据集和计算密集型过程至关重要。而后，他演示了如何将这些工具轻松应用到统计技术的许多线程。Klemens 通俗易懂的叙述以统一的方式描述了这些模型，他提供了另一种观察统计概念的方法，而这些概念常常让学生感到困惑。本书适用人群：任何对强大统计工具感兴趣的人，包括社会科学、生物、工程、经济学和应用数学等领域的研究人员和研究生。A Prelude to Quantum Field Theory
John Donoghue 马萨诸塞大学阿默斯特分校杰出荣誉物理学教授，也是 Dynamics of the Standard Model 一书的合著者。Lorenzo Sorbo 亦是马萨诸塞大学阿默斯特分校物理学教授。量子场论是一个强大的框架，它在许多现代应用中扩展了量子力学的基本方向。虽然它是许多物理领域研究的基本形式，但量子场论需要一种不同的思维方式。本书是一本易于使用的教科书，它以简单易懂的方式介绍了量子场论的关键概念，通过类比与区分连接了量子力学和量子场论。它强调“量子场理论思维”，同时保持数学的严谨性，得到了量子场作为许多粒子的量子化系统的连续极限。适用人群：量子力学方向初学者，同样适用于本科生与研究生。
本书作者 Eduardo Fradkin 是伊利诺伊大学香槟分校的物理教授、美国国家科学院院士，是国际公认的理论物理领域的顶尖研究者。这是一本整合了高能量、凝聚态物质和统计物理学的关于量子场论的研究生教科书。随着量子场论应用范围的扩大，学界对其有了推陈出新的理解，然而这在量子场论的教学中却鲜有体现。这本综合性教科书为量子场论提供了一种多元化、全方位的视角，正文和练习部分汇集了关于高能量、凝聚态物质和统计物理学观点，旨在带领学生从基础技术走向物理学前沿。本书适用人群：量子电动力学、高能物理等领域的研究生与研究人员。点击下图直达本书购买页Fly by Night Physics
本书作者 A. Zee 是加州大学圣芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所的物理学教授。
在典型的物理课堂中，学生们试图掌握大量的数学方法以应对物理中的精确计算。因此，学生们常常产生一种不幸的印象，认为物理学由定义明确的方程式组成，必须通过严密推理和逻辑步骤来解决。标准化的教科书练习和家庭作业也强化了这种错误的印象。
但在现实中，物理学充满了粗略的估计、数量级的猜测，以及各种逻辑上的“跳步骤”。从霍金辐射到引力波，本书涵盖了物理学中所有令人兴奋的前沿话题，它将帮助学生更深入地理解他们所学到的知识，开始用直觉思考物理，以获取他们所寻求的答案。
本书适用人群：物理学专业高年级本科生及研究生。
Life in the Universe, 5th Edition
Jeffrey Bennett 是一位天体物理学家和教育家，他的著作包括畅销书 The Cosmic Perspective 以及一系列获奖儿童读物。Seth Shostak 是 SETI 研究所的高级天文学家，也是 Confessions of an Alien Hunter 一书的作者。Nicholas Schneider 是科罗拉多大学博尔德分校天体物理学和行星科学教授，也是 The Cosmic Perspective 及其他畅销书教科书的合著者。Meredith MacGregor 是科罗拉多大学博尔德分校天体物理和行星科学的助理教授。我们在宇宙中是孤独的吗？科学家们是如何在地球之外寻找生命迹象的？我们能占领其他行星、卫星，甚至其他恒星系统吗？这本介绍性的教科书，由四名著名的科学传播者、教育家和研究人员撰写，讲述了现代科学如何寻求这些和其他迷人问题的答案的惊人故事。本书适用人群：所有对宇宙生命基本问题感兴趣的读者。点击下图直达本书购买页Advanced Classical Electromagnetism
Robert M. Wald 是芝加哥大学物理系和恩里科·费米研究所杰出教授。他的著作包括 General Relativity（《广义相对论》）、Quantum Field Theory in Curved Spacetime （《弯曲时空中的量子场论》）和 Black Hole Thermodynamics （《黑洞热力学》），以及 Space, Time, and Gravity: The Theory of the Big Bang and Black Holes （《空间、时间和引力：大爆炸和黑洞理论》）。电磁学是现代物理学的支柱之一。Robert Wald 为研究生提供了一个清晰、简洁的介绍主题，它涵盖了电磁学的所有核心命题，同时使其合乎我们的现代理解。电磁学的讲授通常从18世纪和19世纪的概念形成开始，但这往往会形成过时的理论思考方式。作者从麦克斯韦方程——电磁学的基础——以及电磁场的能量密度、动量密度和应力张量的公式开始。而后，他继续研究经典电磁学的所有主要主题，如静电学、电介质学、静磁学、电动力学和辐射、衍射和狭义相对论。最后两章讨论了作为规范理论的电磁学和点电荷的概念，而这些是电磁学文本中通常忽略处理的主题。Statistical and Thermal Physics
Harvey Gould 是克拉克大学物理学名誉教授。Jan Tobochnik 是卡拉马祖学院自然科学特聘教授。本书精心阐述了统计物理学和热力物理学的主要观点和研究方法，适用于本科高年级课程。两位作者在统计和计算物理学的教学、课程开发和研究方面均拥有三十多年的经验。本书首先对宏观世界和微观世界之间的关系进行定性讨论，并在整本书中结合计算机模拟来提供重要概念与观点的具体事例。与许多当代热力物理学书籍不同，本书将热动力学的论证作为一种独立的宏观系统思考方式。Stochastic Thermodynamics本书作者 Luca Peliti 是圣马里内拉研究所副所长，那不勒斯费德里科二世大学统计力学名誉教授。他是 Statistical Mechanics in a Nutshell 一书的作者（由普林斯顿大学出版）。Simone Pigolotti 是冲绳科学技术研究所的副教授。本书呈现了关于随机热力学的最新教学参照，指引读者从统计物理学、概率论和热力学的基本概念开始，探索领域内的最新发展。本书作者团队援引高阶材料，旨在重点发展读者的物理洞察力，并为具有科研志趣的年轻人打开随机热力学之门。此外，本书各章也呈现了一系列考察练习，以补充和加强读者学习。本书适用人群：物理学和生物物理学领域的研究生及研究人员。
本书作者 Kip S. Thorne 是诺贝尔物理学奖得主，加州理工学院理论物理学费曼荣誉教授。他的著作包括 Gravitation（《万有引力》，普林斯顿大学出版）和 Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy（《黑洞与时间扭曲：爱因斯坦骇人听闻的遗产》）。Roger D. Blandford 是克拉福德（Crafoord）和邵氏（Shaw）天文学奖得主，也是斯坦福大学卡夫利粒子天文物理学和宇宙学研究所的创始主任。Kip Thorne 和 Roger Blandford 的不朽著作《现代经典物理学》（Modern Classical Physics）现已出版，分为五册。它包括光学、弹性力学与流体动力学、等离子体物理、还有相对论和宇宙学。每卷既教授基本概念，也强调其在现代和现实世界的应用。第一卷 Statistical Physics 展示了统计技术，尤其是统计力学的力量。第二卷 Optics 介绍了光学研究中涉及的“波”，以及过去几十年光学领域的革命。第三卷 Elasticity and Fluid Dynamics 介绍了弹性力学和流体动力学，同时也可以作为天体物理学、地球物理学和空气动力学等其他领域的补充阅读。第四卷 Plasma Physics 介绍了等离子体物理学，包括其在当代的诸多应用。第五卷 Relativity and Cosmology 则为相对论和宇宙学提供了基本介绍，包括最近显著的研究进展。本书适用人群：研究生个人修习，亦可用于本科统计物理学课程。点击下图直达本书购买页Global Warming Science作者 Eli tzziperman 是哈佛大学地球与行星科学系、工程与应用科学学院的海洋学和应用物理学教授。从温室效应和变暖到海洋酸化、飓风、极端降水、干旱、热浪、森林火灾、冰冻圈，这本教材向本科生介绍了全球变暖科学的概念和方法，涵盖了他们在新闻中遇到的话题。这本书的解释基于基本统计分析，每一章都解释了在气候系统中观测到或预期的变化背后的机制，并演示了用来理解和预测它们的工具。同时，每个章节都基于 Jupyter Python 笔记本和一个附带的小数据集组织了“研讨会”，为教师提供了补充性的在线材料。本书适用人群：相关领域本科生，以及所有对温室效应和环境议题感兴趣的人士。
点击下图直达本书购买页The Dynamics of Partially Molten Rock本书作者 Richard F. Katz 是牛津大学地球动力学教授。自地球在45亿年前形成以来，岩浆的成因和分离就一直在塑造着它。现在，描述岩浆作用物理的数学理论第一次以单一卷的形式出现。本书提供了一个详细的概述，强调通过分析简化问题获得的基本物理见解。这本教科书汇集了流体动力学、岩石力学、热力学和岩石学、地球化学运输、板块构造和数值模拟等主题。章节结束的练习和解决方案以及在线 Python 笔记本为高级本科或研究生水平的课程提供了材料。本书适用人群：研究生或高年级本科生。
点击下图直达本书购买页Phylogenetic Comparative Methods in R本书作者 Liam J. Revell 是马萨诸塞大学波士顿分校的生物学副教授，也是智利大学兼职研究员。Luke J. Harmon 是爱达荷大学生物科学教授，也是 Phylogenetic Comparative Methods: Learning from Trees 一书的作者。系统发育比较方法是一套统计方法，使生物学家能够分析和更好地理解生命的进化树，并为地球上所有物种之间的分歧和共同祖先的模式提供重要的新线索。本书展示了如何在R统计计算环境中进行系统发育比较分析。作者提供了每一种方法的深刻的概念概述，以及使用真实数据和挑战问题的例子，鼓励学生在做中学习。通过这本书的学习，学生将在这些方法中获得坚实的基础，并发展他们需要的技能来解释生命之树的模式。本书适用人群：生态学、进化论、人类学、疾病传播等领域的学生与研究人员。
点击下图直达本书购买页Introduction to Social Neuroscience
本书作者 Stephanie Cacioppo 是社会神经科学学会的首位女性主席，也是芝加哥大学普利兹克医学院精神病学和行为神经科学的助理教授，她同时指导大脑动力学实验室。John T. Cacioppo (1951-2018) 是芝加哥大学认知与社会神经科学中心主任。1992年，他创造了“社会神经科学”（social neuroscience）一词。本书是一部讲述社会神经科学奠基性理论的教材，从交叉学科的角度探索了大脑与人类感知的关系。本书为理解心理、神经、荷尔蒙、细胞和基因组机制提供了基础，便于人们进而研究孤独、共情、信任和合作等心理学机制。本书适用人群：神经科学和心理学高年级本科生及研究生。本书荣获美国出版商协会 PROSE 心理学类杰出学术著作奖。
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The Scientist's Guide to Writing
Stephen B. Heard 是加拿大新不伦瑞克大学的生物学教授，也是《美国博物学家》（American Naturalist）杂志的副主编。
清晰的写作能力，对任何学术职业都至关重要。本书为写作者提供了诸多实用的建议，以帮助科学家成为更有效的写作者，从而扩大自己研究的影响力。根据作者自己作为科学家、研究生导师和编辑的经验，Stephen Heard 强调，科学领域内的学术写作应该追求绝对清晰；好的写作需要有意识地练习；要提升写作能力，还需要改变写作行为和态度。Heard 还将关于如何产生和保持写作动力的建议，与关于构建论文框架、修改初稿、处理引用、回应同行评审、管理合著等的实用技巧结合起来。本书囊括了学生和学者都需要了解的写作技巧。
本书适用人群：学生、博士后、早期职业科研人员等。
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