[
-
内容大纲
《引力》自1973年首次出版以来，一直是爱因斯坦广义相对论领域的权威研究生教材。它被《科学》杂志誉为“教学杰作”，适合一年的物理研究生课程。这本书不仅培养了数代物理学家和天文学家，还持续影响着专家们的思考。它全面阐述了相对论的几何框架，描述了从恒星到黑洞再到引力波直至引力研究的前沿物理应用。书中采用独特的双轨教学法：初阶适合一个学期的课程，高阶则提供高等课题，适合两个学期的课程。2017版的前言和序，为读者提供了书的出版历史和首版后的重大进展。
本书教导学生掌握平直与弯曲时空中的物理定律、预言数量级的能力、主要的现代几何计算工具、爱因斯坦物理学的几何框架，以及中子星、黑洞、引力坍缩、引力波和宇宙学等应用。 -
作者介绍
-
目录
框目录
插图目录
2017年版前言
2017年版序
序
致谢
第Ⅰ篇 时空物理学
第1章 几何动力学概要
1.1 苹果的寓言
1.2 有坐标与无坐标的时空
1.3 失重
1.4 有坐标和无坐标的局域Lorentz几何
1.5 时间
1.6 曲率
1.7 物质对几何的效应
第Ⅱ篇 平直时空中的物理学
第2章 狭义相对论的基础
2.1 概述
2.2 几何客体
2.3 矢量
2.4 度规张量
2.5 微分形式
2.6 梯度和方向导数
2.7 几何对象的坐标表示
2.8 离心机和光子
2.9 Lorentz变换
2.10 碰撞
第3章 电磁场
3.1 Lorentz力和电磁场张量
3.2 普遍意义下的张量
3.33 +1观点与几何观点的比较
3.4 Maxwell方程
3.5 张量运算
第4章 ?电磁学和微分形式
4.1 外微分
4.2 电磁2-形式和Lorentz力
4.3 形式阐明电磁学和电磁学阐明形式
4.4 辐射场
4.5 Maxwell方程组
4.6 外微分和闭形式
4.7 来自局域定律的超距作用
第5章 能量动量张量和守恒定律
5.1 入门初阶
5.2 3维体积和能量动量张量的定义
5.3 能量动量张量的分量
5.4 粒子群的能量动量张量
5.5 理想流体的能量动量张量
5.6 电磁能量动量张量
5.7 能量动量张量的对称性
5.84 维动量守恒：积分公式
5.94 维动量守恒：微分公式
5.10 ▽×T=0的简单应用
5.11 角动量
第6章 加速观测者
6.1 用狭义相对论分析加速观测者
6.2 双曲运动
6.3 对加速参考系大小的限制
6.4 均匀加速观测者承载的4—标架
6.5 任意加速度观测者的Fermi-Walker移动4—标架
6.6 加速观测者的局域坐标系
第7章 引力与狭义相对论不相容性
7.1 将引力并入狭义相对论的尝试
7.2 由能量守恒导出引力红移
7.3 引力红移意味着时空弯曲
7.4 引力红移作为等效原理的证据
7.5 局域平直，整体弯曲
第Ⅲ篇 弯曲时空的数学
第8章 微分几何：概述
8.1 第Ⅲ篇概述
8.2 初阶和高阶的比较：观点和功力上的差异
8.3 几何的三个层面：图示、抽象和分量
8.4 弯曲时空中的张量代数
8.5 平行移动，协变导数，联络系数，测地线
8.6 局域Lorentz参考系：数学讨论
8.7 测地线偏离和Riemann曲率张量
第9章 微分拓扑学
9.1 无度规、无测地线时空的几何对象
9.2 “矢量”和“方向导数”升华为切矢量
9.3 矢量的基，分量和变换定律
9.4 1-形式
9.5 张量
9.6 对易子和图示技术
9.7 流形与微分拓扑学
第10章 仿射几何学：测地线，平行移动和协变导数
10.1 测地线和等效原理
10.2 平行移动和协变导数：图示方法
10.3 平行移动和协变导数：抽象方法
10.4 平行移动和协变导数：分量方法
10.5 测地线方程
第11章 测地线偏离和时空曲率
11.1 曲率压轴
11.2 相邻测地线的相对加速度
11.3 潮汐引力与Riemann曲率张量
11.4 绕闭曲线的平行移动
11.5 平直性等价于Riemann曲率为零
11.6 Riemann法坐标系
第12章 弯曲时空语言下的Newton引力
12.1 Newton引力概要
12.2 Newton时空的层次
12.3 Galileo坐标系
12.4 Newton引力的无坐标几何阐述
12.5 物理学的几何观点：一个评论
第13章 Riemann几何：度规作为一切的基础
13.1 狭义相对论的局域有效性施于几何的新特征
13.2 度规
13.3 弯曲时空几何中的测地线对应于局域Lorentz几何中的直线
13.4 测地线作为极值固有时的世界线
13.5 由度规导致的Riemann的性质
13.6 加速观测者的固有参考系
第14章 曲率计算
14.1 曲率作为理解物理学的工具
14.2 构建Einstein张量
14.3 更有效的计算
14.4 测地线的Lagrange量方法
14.5 曲率2-形式
14.6 用外微分形式计算曲率
第15章 Bianchi恒等式和边界的边界
15.1 Bianchi恒等式概要
15.2 Bianchi恒等式作为“边界的边界为零”的一种表现
15.3 转矩：缩并Bianchi恒等式的关键
15.4 转矩的计算
15.5 从“边界的边界为零”看转矩守恒
15.6 转矩守恒的微分形式表示
15.7 从转动矩守恒到Einstein的几何动力学：预览
第Ⅳ篇 Einstein的几何引力理论
第16章 等效原理和“引力场”的测量
16.1 概述
16.2 弯曲时空中的物理定律
16.3 等效原理中的因子序问题
16.4 测量空间和时间间隔的尺和钟
16.5 引力场的测量
第17章 质量-能量如何产生曲率
17.1 场方程表述的中心思想是源的自动守恒
17.2 源的自动守恒：动力学必然
17.3 宇宙学常数
17.4 Newton极限
17.5 公理化Einstein理论？
17.6 “没有前几何”：Einstein理论与其他引力理论的重大区别
17.7 回顾Einstein方程的历史
第18章 弱引力场
18.1 引力的线性理论
18.2 引力波
18.3 引力对物质的效应
18.4 近Newton引力场
第19章 引力系统的质量与角动量
19.1 弱引力源的外场
19.2 质量和角动量的测量
19.3 完全相对论性源的质量和角动量
19.4 闭宇宙的质量和角动量
第20章 4维动量和角动量的守恒定律
20.1 概述
20.24 维动量与角动量的Gauss通量积分
20.34 维动量和角动量的体积分
20.4 为何引力场的能量不能局域化
20.5 总4维动量和角动量守恒定律
20.6 从场方程导出运动方程
第21章 变分原理和初值数据
21.1 动力学需要初值数据
21.2 Hilbert作用量原理和Palatini变分法
21.3 物质Lagrange量和能量动量张量
21.4 将时空分裂成时间和空间
21.5 内禀曲率和外赋曲率
21.6 Hilbert作用量原理和在时空分解Arnowitt-Deser-Misner对它的修正
21.7 几何动力学的Arnowitt，Deser-Misner表述
21.8 时间的朝前积分
21.9 薄三明治框架中的初值问题
21.10 时间对称和时间反对称初值问题
21.11 确定4维几何的York“手柄”
21.12 Mach原理和惯性的起源
21.13 连接条件
第22章 热力学，流体力学，电动力学，几何光学和动理学理论
22.1 本章的动机
22.2 弯曲时空中的热力学
22.3 弯曲时空中的流体力学
22.4 弯曲时空中的电动力学
22.5 弯曲时空中的几何光学
22.6 弯曲时空中的动理学理论
第Ⅴ篇 相对论性恒星
第23章 球状恒星
23.1 引子
23.2 静态球状系统的坐标和度规
23.3 Schwarzschild坐标的物理解释
23.4 恒星内部物质的描述
23.5 结构方程
23.6 外引力场
23.7 如何建立恒星模型
23.8 静态恒星的时空几何
第24章 脉冲星和中子星；类星体和超大质量恒星
24.1 概述
24.2 恒星演化的终点
24.3 脉冲星
24.4 超大质量恒星和恒星的不稳定性
24.5 类星体和星系核的爆发
24.6 相对论性星团
第25章 Schwarzschild几何中运动的主要新特征是“深势坑”
25.1 从Kepler定律到Schwarzschild几何中运动的有效势
25.2 对称性和守恒定律
25.3 Schwarzschild几何中的运动守恒量
25.4 引力红移
25.5 粒子的轨道
25.6 Schwarzschild几何中的光子、中微子或者引力子轨道
25.7 球状星团
第26章 恒星的脉动
26.1 动机
26.2 立题
26.3 Euler扰动与Lagrange扰动的对比
26.4 初值方程
26.5 动力学方程和边界条件
26.6 结果总结
第Ⅵ篇 宇宙
第27章 理想化的宇宙学
27.1 宇宙的均匀性和各向同性
27.2 宇宙的能量动量含量：流体理想化
27.3 均匀和各向同性的几何含意
27.4 宇宙的共动、同步坐标系
27.5 膨胀因子
27.6 均匀性超曲面的可能3维几何
27.7 流体的运动方程
27.8 Einstein场方程
27.9 时间参量和Hubble常数
27.10 闭宇宙的初等Friedmann宇宙学
27.11 违背Einstein宇宙学观念的均匀各向同性宇宙模型
第28章 宇宙演化到它的目前状态
28.1 宇宙的“标准模型”
28.2 为原初混沌修正的标准模型
28.3 在初始奇点“之前”是什么？
28.4 其他的宇宙学理论
第29章 宇宙的当前状态和未来演化
29.1 决定宇宙命运的参量
29.2 宇宙学红移
29.3 距离-红移关系式；Hubble常数的测量
29.4 星等-红移关系式；减速参量的测量
29.5 搜寻宇宙的“透镜效应”
29.6 今天的宇宙密度
29.7 目前有关宇宙学参量知识的总结
第30章 各向异性和非均匀宇宙学
30.1 为什么宇宙如此均匀和各向同性？
30.2 各向异性宇宙的Kasner模型
30.3 各向异性的绝热冷却
30.4 各向异性的粘滞耗散
30.5 各向异性宇宙中粒子的创生
30.6 非均匀宇宙学
30.7 搅拌大师宇宙
30.8 视界与微波背景的各向同性
第Ⅶ篇 引力坍缩和黑洞
第31章 Schwarzschild几何
31.1 大质量恒星坍缩是不可避免的
31.2 引力半径的非奇异性
31.3 在处Schwarzschild坐标的行为
31.4 表现良好的几种坐标系
31.5 Kruskal-Szekeres与Schwarzschild坐标系之间的关系
31.6 Schwarzschild几何的动力学
第32章 引力坍缩
32.1 Schwarzschild几何的重要性
32.2 Birkhoff定理
32.3 坍缩星的外部几何
32.4 均匀密度零压强恒星的坍缩
32.5 具有内压强的球对称坍缩
32.6 人落入奇点的命运
32.7 真实的引力坍缩——概览
第33章 黑洞
33.1 为什么取名“黑洞”？
33.2 黑洞的引力场和电磁场
33.3 质量、角动量、电荷和磁矩
33.4 对称性和参考系拖曳
33.5 测试粒子的运动方程［Carter（1968a）］
33.6 主类光线汇
33.7 黑洞能量的储存与移除［Penrose（1969）］
33.8 可逆变换与不可逆变换［Christodoulou（1970），Christodoulouand Ruffini（1971）］
第34章 整体技术，视界和奇点定理
34.1 整体技术与局域技术
34.2 渐近平直时空中的“无穷远”
34.3 因果性和视界
34.4 视界的整体结构
34.5 黑洞动力学第二定律的证明［Hawking（1971b，1972a，1973）］
34.6 奇点定理和“终态问题”
第Ⅷ篇 引力波
第35章 引力波的传播
35.1 观点
35.2 真空中“线性理论”的评述
35.3 线性理论中的平面波解
35.4 横向无迹（TT）规范
35.5 线性引力波中的测地线偏离
35.6 平面波的偏振
35.7 引力波携带的能量-动量
35.8 广义相对论完整理论中的引力波
35.9 一个精确平面波解
35.10 精确平面波的物理性质
35.11 精确的平面电磁波与平面引力波的比较
35.12 关于精确平面波的新观点
35.13 短波近似
35.14 背景曲率对波传播的影响
35.15 引力波的能量动量张量
第36章 引力波的产生
36.1 引力波的四极本性
36.2 用内在功率流表示辐射功率
36.3 引力波的实验室发生器
36.4 引力波的天体物理源：一般讨论
36.5 引力坍缩，黑洞，超新星和脉冲星作为波源
36.6 作为引力波源的双星
36.7 近乎Newton型慢运动源的辐射公式
36.8 慢运动源的辐射反作用
36.9 推导辐射公式的基础
36.10 在慢运动近似下辐射场的计算
36.11 辐射反作用势的导出
第37章 引力波的探测
37.1 坐标系和冲击波
37.2 机械探测器的加速度
37.3 机械探测器的类型
37.4 振动的机械探测器：简介
37.5 稳定通量单色波激发的理想化波为主探测器
37.6 任意通量辐射激发的理想化波主导探测器
37.7 任意通量辐射激发的一般的波主导探测器
37.8 噪声探测器
37.9 非机械探测器
37.10 展望未来
第Ⅸ篇 广义相对论的实验检验
38.1 在太阳系进行检验比在遥远的太空更容易
38.2 广义相对论检验分析的理论框架
38.3 自由落体唯一性原理的检验：E?tv?s-Dicke实验
38.4 检验度规的存在性，它支配着长度和时间测量以及粒子运动学
38.5 测地线运动的测试：引力红移实验
38.6 等效原理的检验
38.7 未知长程场存在性的检验
第39章 其他引力理论和后Newton近似
39.1 其他理论
39.2 引力的度规理论
39.3 后Newton极限与PPN表述
39.4 PPN坐标系
39.5 太阳系中物质的描述
39.6 后Newton展开的性质
39.7 Newton近似
39.8 PPN度规系数
39.9 PPN坐标相对于“宇宙静止系”的速度
39.10 PPN能量动量张量
39.11 PPN运动方程
39.12 PPN坐标与周围宇宙的关系
39.13 PPN形式的总结
第40章 太阳系实验
40.1 用来区分广义相对论与提出的引力度规理论的多种实验
40.2 利用光线和射电波检验引力
40.3 “光”偏折
40.4 雷达传播的时间延迟
40.5 测地线轨道中的近日点移动和周期性扰动
40.6 月球轨道中的三体效应
40.7 惯性系的拖曳
40.8 引力常数是常数吗？
40.9 行星和太阳在测地线上运动吗？
40.10 广义相对论实验检验的总结
第Ⅹ篇 前沿
第41章 旋量
41.1 反射、旋转和旋转的组合
41.2 无穷小转动
41.3 以旋量代数表示Lorentz变换
41.4 以旋量代数表示Thomas进动
41.5 旋量
41.6 矢量与旋量之间的对应
41.7 旋量代数
41.8 旋量空间及其基旋量
41.9 将旋量视为旗杆加旗帜加指向-纠缠关系
41.10 夜空的外观：旋量的一个应用
41.11 旋量作为引力理论中的有力工具
第40章 REGGE计算法
42.1 为什么要研究Regge计算法
42.2 Regge计算法简介
42.3 单形和亏损角
42.4 场方程的骨架形式
42.5 点阵结构的选择
42.6 边长的选择
42.7 Regge计算法的以往应用
42.8 Regge计算法的未来
第43章 超空间：几何动力学的竞技场
43.1 空间、超空间和时空的区别
43.2 用(3)超空间语言描述的几何动力学
43.3 Einstein-Hamilton-Jacobi方程
43.4 几何涨落
第44章 超越时间的尽头
44.1 引力坍缩是物理学的空前危机
44.2 预言坍缩的理论评价
44.3 真空涨落：其普遍性和最终支配地位
44.4 神奇的构建材料不是几何而是前定几何
44.5 作为命题演算的前几何
44.6 黑箱：宇宙再加工
文献和人名索引
索引
附录 用常用单位和几何单位表示的一些有用常数
同类热销排行榜
- 目送/人生三书
-
21世纪的《背影》 + 感人至深的“生死笔记”+ 龙应台亲手摄影 + 跨三代共读的人生之书！
华人世界率性犀利的一枝笔，龙应台独家...
- 顾城的诗(金版)(精)/蓝星诗库
- 人类群星闪耀时(插图本)/译林名著精选
- 牛津高阶英汉双解词典(附光盘第8版)(精)
- 文化苦旅(新版)
- 摆渡人
- 解忧杂货店(精)
- 骆驼祥子
- 曾国藩(又笨又慢平天下)
- 查令十字街84号(珍藏版)(精)
推荐书目
-
孩子你慢慢来/人生三书 华人世界率性犀利的一枝笔，龙应台独家授权《孩子你慢慢来》20周年经典新版。她的《...
-
时间简史(插图版) 相对论、黑洞、弯曲空间……这些词给我们的感觉是艰深、晦涩、难以理解而且与我们的...
-
本质(精) 改革开放40年，恰如一部四部曲的年代大戏。技术突变、产品迭代、产业升级、资本对接...