廣義相對論導論

《廣義相對論導論》是2020年7月1日復旦大學出版社出版的圖書，作者是[意] 卡西莫·斑比 。

基本介紹

• 中文名：廣義相對論導論
• 作者：[意] 卡西莫·斑比
• 譯者：周孟磊
• 出版社：復旦大學出版社
• 出版時間：2020年7月
• 頁數：235 頁
• 定價：59 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787309151503

內容簡介

過去的20年間，宇宙學從一門猜想性的純理論學科發展為+分活躍的精確理論，並給我們提供了測試高能物理學新的契機.宇宙學標準模 型是粒子物理標準模型、廣義相對論、宇宙暴脹假設的結合體，能夠成功地解釋很多宇宙觀測現象，與此同時，很多觀測結果必須要有新的物理模型來描述。

本書利用拉格朗日力學形式介紹狹義與廣義相對論:簡要回顧了經典的牛頓力學與電磁學，並將之推廣至相對論四維時空體系下的形式;介紹了黎曼幾何作為學習廣義相對論的數學基礎;介紹了愛因斯坦引力理論，以及愛因斯坦引力下球對稱的史瓦西時空及其性質;介紹了檢驗廣義相對論的經 典實驗;簡要介紹了黑洞、 宇宙學模型以及引力波;最後展望未來，介紹愛因斯坦引力以外的問題、理論.本書主要面向相關領域高年級本科生和研究生群體，同時兼顧對廣義相對論和量子場論感興趣但並不熟悉的普通讀者.全書寫作淺顯易懂，內容組織易於查閱，是一本能夠引領學生進入研究的學習指南。

作者簡介

作者：卡西莫·斑比（Cosimo Bambi），男，義大利籍，1980年生. 現任教於中國復旦大學物理系，是“謝希德特聘青年教授”，曾於2018年獲得“上海市白玉蘭紀念獎”. 主持過多項國家自然科學基金項目. 主要研究領域是高能天體物理、廣義相對論和宇宙學. 出版學術專著5本，發表SCI論文150多篇，總被引用數超過5000次，影響因子為42。

譯者：周孟磊，男，中國籍，1995年生. 2017年於復旦大學物理學系獲理學學士學位，2020年於復旦大學物理學系獲理學碩士學位，現於德國圖賓根大學攻讀哲學博士，曾為Cosimo Bambi教授的研究生. 研究領域為廣義相對論與X射線天文學，已在國際期刊上發表論文16篇，總被引用數為213次。

圖書目錄

目錄

前言

提示性解說

第1章 引論

1.1 狹義相對性原理

1.2 歐幾里得空間

1.3 標量、向量和張量

1.4 伽利略變換

1.5 最小作用量原理

1.6 運動常數

1.7 測地線方程

1.8 牛頓引力

1.9 克卜勒定律

1.10 麥克斯韋方程組

1.11 麥可遜-莫雷實驗

1.12 走向狹義相對論

習題

第2章 狹義相對論

2.1 愛因斯坦相對性原理

2.2 閔可夫斯基時空

2.3 洛倫茲變換

2.4 固有時

2.5 變換法則

2.5.1 變換法則

2.5.2 超光速運動

2.6 實例：宇宙射線中的μ子

習題

第3章 相對論力學

3.1 自由粒子的作用量

3.2 動量與能量

3.2.1 3維形式

3.2.2 4維形式

3.3 無質量的粒子

3.4 粒子碰撞

3.5 實例：對撞機與固定靶加速器

3.6 實例：GZK截斷

3.7 多體系統

3.8 場的拉格朗日形式

3.9 能量-動量張量

3.10 實例：能量-動量張量

3.10.1 自由質點的能量-動量張量

3.10.2 理想流體的能量-動量張量

習題

第4章 電磁學

4.1 作用量

4.2 帶電粒子的運動

4.2.1 3維形式

4.2.2 4維形式

4.3 協變形式下的麥克斯韋方程組

4.3.1 均勻介質中的麥克斯韋方程組

4.3.2 非均勻介質中的麥克斯韋方程組

4.4 規範不變性

4.5 電磁場的能量-動量張量

4.6 實例：帶電粒子的運動及生成的電磁場

4.6.1 帶電粒子在均勻恆定電場中的運動

4.6.2 由帶電粒子生成的電磁場

習題

第5章 黎曼幾何

5.1 動機

5.2 協變導數

5.2.1 協變導數的定義

5.2.2 平行移動

5.2.3 協變導數的性質

5.3 常用表達式

5.4 黎曼張量

5.4.1 黎曼張量的定義

5.4.2 幾何學解釋

5.4.3 里奇張量與曲率標量

5.4.4 比安基恆等式

習題

參考文獻

第6章 廣義相對論

6.1 廣義協變性

6.2 愛因斯坦等效性原理

6.3 與牛頓引力勢的聯繫

6.4 局域慣性系

6.4.1 局域閔可夫斯基參考系

6.4.2 局域慣性參考系

6.5 時間間隔的測量

6.6 實例：GPS衛星

6.7 彎曲時空中的非引力現象

習題

第7章 愛因斯坦引力

7.1 愛因斯坦方程

7.2 牛頓極限

7.3 愛因斯坦

希爾伯特作用量

7.4 物質的能量-動量張量

7.4.1 物質的能量-動量張量定義

7.4.2 實例：物質的能量-動量張量

7.4.3 物質的能量-動量張量的協變守恆

7.5 朗道-栗弗席茲贗張量

習題

參考文獻

第8章 史瓦西時空

8.1 球對稱時空

8.2 伯克霍夫定理

8.3 史瓦西度規

8.4 在史瓦西度規中的運動

8.5 史瓦西黑洞

8.6 彭羅斯圖

8.6.1 閔可夫斯基時空

8.6.2 史瓦西時空

習題

參考文獻

第9章 廣義相對論的經典實驗驗證

9.1 光的引力紅移

9.2 水星的近日點的進動

9.3 光線的偏折

9.4 夏皮羅效應

9.5 參數化的後牛頓形式

參考文獻

第10章 黑洞

10.1 黑洞的定義

10.2 賴斯納-努德斯特倫黑洞

10.3 克爾黑洞

10.3.1 赤道平面的圓軌道

10.3.2 基頻

10.3.3 參考系拖曳

10.4 無毛定理

10.5 引力坍縮

10.5.1 塵埃坍縮

10.5.2 均勻塵埃坍縮

10.6 彭羅斯圖

10.6.1 賴斯納-努德斯特倫時空

10.6.2 克爾時空

10.6.3 奧本海默-史奈德時空

習題

參考文獻

第11章 宇宙學模型

11.1 弗里德曼-羅伯遜-沃爾克度規

11.2 弗里德曼方程組

11.3 宇宙學模型

11.3.1 愛因斯坦宇宙

11.3.2 物質主導的宇宙

11.3.3 輻射主導的宇宙

11.3.4 真空主導的宇宙

11.4 弗里德曼-羅伯遜-沃爾克度規的性質

11.4.1 宇宙學紅移

11.4.2 粒子視界

11.5 原初電漿

11.6 宇宙的年齡

11.7 宇宙的宿命

習題

參考文獻

第12章 引力波

12.1 歷史回顧

12.2 線性化引力中的引力波

12.2.1 諧和規範

12.2.2 橫波-無跡規範

12.3 四極子公式

12.4 引力波的能量

12.5 實例：兩種簡單系統輻射的引力波

12.5.1 旋轉中子星的引力波

12.5.2 二元系統的引力波

12.6 天體物理學源

12.6.1 黑洞合併

12.6.2 極端質量比例旋

12.6.3 中子星

12.7 引力波探測器

12.7.1 共振探測器

12.7.2 干涉儀

12.7.3 脈衝星定時序列

習題

參考文獻

第13章 愛因斯坦引力之外

13.1 時空奇性

13.2 愛因斯坦引力的量子化

13.3 黑洞熱力學與信息悖論

13.4 宇宙學常數問題

習題

參考文獻

附錄A 代數結構

A.1 群

A.2 向量空間

參考文獻

附錄B 向量的微積分

B.1 算符

B.2 列維-奇維塔符號

B.3 性質

附錄C 微分流形

C.1 局域坐標

C.2 切向量

C.3 餘切向量

C.4 張量

C.5 實例：2維球面

附錄D 橢圓方程

附錄E 用於張量微積分的Mathematica軟體包

附錄F 內部解

附錄G 緩慢旋轉的質量體周圍的度規

附錄H 弗里德曼-羅伯遜-沃爾克度規

附錄I 習題解答建議

I.1 第1章習題解答建議

I.2 第2章習題解答建議

I.3 第3章習題解答建議

I.4 第4章習題解答建議

I.5 第5章習題解答建議

I.6 第6章習題解答建議

I.7 第7章習題解答建議

I.8 第8章習題解答建議

I.9 第10章習題解答建議

I.10 第11章習題解答建議

I.11 第12章習題解答建議

I.12 第13章習題解答建議

索引