簡明廣義相對論 龔雲貴 9787577212869 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
本書介紹廣義相對論的基本知識 本書圍繞兩體運動問題的精確計算，從開普勒軌道到廣義相對論修正及引力波輻射導致軌道衰減，逐步展開
第1章 先從牛頓力學出發回顧兩體問題如何簡化成有效單體問題，並討論了牛頓引力中的光線偏折，以及利用密切軌道微擾方法計算其他行星對水星近日點進動的影響 然後討論力學及電磁規律的伽利略變換，從而說明洛倫茲變換及狹義相對論的必要性
第2章 簡單回顧狹義相對論，先從光速不變原理、相對性原理及時空各向均勻同性出發證明慣性參考系之間的坐標變換為線性變換，從而推導出洛倫茲變換 然後介紹四維時空及洛倫茲變換下的矢量及張量，說明相對論原理要求物理規律表述成洛倫茲變換下的標量、矢量或張量方程 *後討論相對論電動力學及力學，說明引力與狹義相對論不相容
第3章 介紹廣義相對論，通過等效原理引入引力效應及彎曲時空，說明引力場方程應該為任意坐標變換下的張量方程，並討論測地線方程、黎曼曲率張量及愛因斯坦場方程的構造 *後一節 簡單介紹現代宇宙學
第4章 討論廣義相對論對兩體運動的修正，並介紹在太陽系中對廣義相對論的經典檢驗：水星近日點進動，光線偏折，引力紅移及雷達回波延遲效應
第5章 介紹黑洞，包括黑洞視界及幾種常用的坐標系、黑洞陰影、球對稱物質分佈內部解及引力坍縮、黑洞熱力學、黑洞微擾理論及其在引力波波形計算中的應用 第6章 介紹引力波，包括愛因斯坦場方程在平直背景中的一階擾動，引力波性質，引力波輻射對雙星系統軌道運動的影響及精確軌道對引力波波形計算的影響，以及引力波探測 本書*後一章 從作用量出發討論廣義相對論及修改引力理論，介紹哈密頓分析及廣義相對論中質量與角動量的定義 本書作為廣義相對論入門教程，將有助於感興趣的研究者進入引力領域

目錄

第1章 牛頓萬有引力理論(1)1 1兩體運動(1)1 1 1坐標系(5)1 1 2牛頓引力中的光線偏折(7)1 2密切軌道微擾方法(8)1 2 1密切方程(10)1 2 2水星進動(11)1 2 3古在機制(12)1 3伽利略時空觀(12)第2章 狹義相對論(16)2 1洛倫茲變換及其線性特性(16)2 1 1間隔不變性(20)2 1 2時間膨脹效應及同時相對性(21)2 1 3長度收縮效應(23)2 2矢量及張量(23)2 3相對論電動力學(25)2 4相對論力學(28)2 4 1加速運動(30)2 4 2牛頓引力的非洛倫茲協變性(30)第3章 廣義相對論(32)3 1等效原理(32)3 1 1仿射聯絡與測地線方程(33)3 1 2牛頓極限(35)3 2彎曲時空(36)3 2 1矢量與張量(37)3 2 2張量密度(38)3 2 3協變微分(39)3 2 4梯度與散度(41)3 2 5平行移動(43)3 2 6黎曼曲率張量(45)3 2 7彎曲時空判據(49)3 2 8協變導數的對易性(49)3 2 9測地線偏離方程(50)3 3愛因斯坦場方程(50)3 4弗裡德曼方程(52)3 4 1宇宙學參數及哈勃常數(56)3 4 2宇宙微波背景輻射(57)3 4 3暴漲宇宙(57)3 4 4宇宙加速膨脹(59)第4章 廣義相對論經典檢驗(61)4 1靜態球對稱解(61)4 2粒子測地線運動(63)4 2 1穩定圓軌道(67)4 2 2束縛軌道(68)4 2 3徑向自由落體運動(68)4 3近心點進動(69)4 4光線運動(73)4 4 1引力紅移(73)4 4 2光線偏折(74)4 4 3引力透鏡(75)4 4 4雷達回波延遲(77)第5章 黑洞(80)5 1施瓦西黑洞(81)5 1 1黑洞視界(81)5 1 2烏龜坐標(81)5 1 3KruskalSzekeres坐標(83)5 2帶電及轉動黑洞(86)5 2 1ReissnerNordstrom黑洞(86)5 2 2克爾黑洞(87)5 2 3克爾紐曼黑洞(89)5 3黑洞陰影(89)5 3 1施瓦西黑洞陰影(90)5 3 2克爾黑洞陰影(92)5 4球對稱物質分佈內部解(94)5 4 1均勻密度星(96)5 4 2簡並費米氣體(97)5 4 3暗物質環境黑洞(99)5 5黑洞熱力學(100)5 6黑洞微擾理論(102)第6章 引力波(111)6 1擾動及自由度(112)6 2引力波的偏振態(117)6 3引力波能量動量張量(123)6 4四極輻射(125)6 5橢球自轉(128)6 6雙星系統(129)6 7後牛頓理論(133)6 8引力波波源(141)6 9激光干涉儀引力波(143)6 9 1平均響應函數(146)6 9 2隨機引力波背景探測(151)6 9 3參數分析(155)第7章 作用量及修改引力理論(159)7 1作用量(159)7 1 1Palatini形式(160)7 1 2測地線方程(161)7 1 3廣義協變性與物質能量動量守恆(162)7 1 4標量場能量動量張量(163)7 2線性引力(163)7 3有質量線性引力(166)7 4標量張量引力理論(169)7 4 1共形變換(173)7 4 2Horndeski理論(174)7 5高階引力理論(174)7 5 1Lovelock引力(175)7 5 2Ostrogradsky不穩定性(176)7 6哈密頓分析(176)7 6 1廣義相對論自由度分析(179)7 6 2線性引力自由度分析(180)7 7質量與能量(183)7 7 1Komar能量(183)7 7 2ADM質量(184)7 7 3角動量(185)7 7 4電荷(186)附錄AMathematica代碼(187)A 1蟲洞度規(187)A 2三維歐幾裡得空間度規(189)A 3羅伯遜沃克度規(190)A 4靜態球對稱度規(192)A 5作用量二階近似(195)附錄B後牛頓近似及參數化(197)B 1後牛頓近似(198)B 2高階模與多極矩關係(199)附錄C紐曼彭羅斯公式(201)C 1標架變換(203)C 2施瓦西黑洞背景中准圓運動引力輻射(204)C 3類光標架(206)附錄D穩態相位近似(209)參考文獻(211)

作者簡介
龔雲貴，華技大學二級教授、博士生導師。1991年于華中理工大學獲得學士學位，1994年在中國科學院理論物理獲得碩士學位，2001年獲得美國德克薩斯州立大學奧斯汀分校博士，師從SU(3)理論創始者之一、愛因斯坦獎獲得者、美國科學院院士Neeman教授。主要從事相對論引力與宇宙學的研究工作。在Nature Astronomy， PRL等國際高水平學術期刊上發表了140餘篇學術論文，發表的學術論文在高能數據庫inspirehep中被引用7000餘次，其中16篇論文被引用超過100次，h指數為44，入選了全球前10萬（前2%）科學家、2020及2022中國高被引學者。主持了包括國家重點研發課題、自然科學重點項目在內的多項國家及省部級科研項目。先後榮獲第1新世紀優秀人才計劃、中國僑界雙百貢獻獎（創新人才獎）、重慶市自然科學一等獎等獎項及榮譽稱號。主編的宇宙學（第一版）及宇宙學（第一版）在科學出版社出版，且第二版已經印刷了5次。教學研究論文《論相對論坐標變換的線性特性》發表在《大學物理》。

前言/序言
伽利略比薩斜塔實驗表明自由落體運動與物體的屬性無關 幾十年後牛頓認識到地球上導致自由下落的重力與驅動天體運動的力是同一種力，他把這種力稱為萬有引力，這揭開了我們認知引力及統一相互作用的序幕 200多年之後的1915年，愛因斯坦把牛頓萬有引力推廣成廣義相對論，讓我們對引力相互作用的本質有了更深刻的認識 二十世紀六七十年代，理論物理學家提出強、弱與電磁相互作用統一的理論，但是引力一直無法統一到這個漂亮的理論框架中，其主要原因是廣義相對論與量子力學不相容 由於引力量子化、黑洞本質以及暗能量特性等理論問題的出現，我們發現我們對引力本質理解得並不透徹 年《科學》期刊為慶祝其創刊125周年而發佈了125個科學難題，其中宇宙由什麼構成、物理定律能否統一、驅動宇宙加速膨脹的動力是什麼、黑洞的本質是什麼、引力的本質是什麼等科學難題原則上都與引力理論相關 因此引力理論仍然處於蓬勃發展階段，相關問題也一直是理論物理研究的前沿熱點，這對引力理論及廣義相對論的教學提出了挑戰 優秀的廣義相對論教材〔115〕很多，這些教材內容也非常全面 鑒於此，作者此前沒有任何寫作廣義相對論教材的意願 廣義相對論課程一般在研究生階段開設，那些優秀教材也都適用于研究生的廣義相對論教學 但是，如果本科生和研究生都開設廣義相對論課程，且部分研究生並沒有在本科階段學習過廣義相對論，則我們有必要適當區分並銜接研究生和本科生的教學，所以能適用于本科生的教材就顯得至關重要 出於這個考慮，筆者開始思考編寫一部本科生的教材，它同時也能作為感興趣的研究者的入門教程 為了體現並強調廣義相對論是關於引力的理論，本書整體思路是圍繞兩體運動問題的精確計算來展開的，從牛頓引力計算兩體運動軌道，到廣義相對論修正帶來進動，再到引力波輻射導致的軌道衰減 本書幾乎沒有涉及流形及微分幾何這些數學知識，研究生教學也許可以加強這方面的內容 本書編寫過程中得到很多同行的幫助 特別感謝王斌教授對本書結構提出的建設性意見、王安忠教授對本書的通讀及寶貴的改進建議、陳松柏教授對黑洞陰影部分提供的幫助及建議、賀觀聖博士針對初稿提出的很多修改建議，以及張超博士對黑洞微擾部分提供的幫助 感謝郜青教授、林子超博士、費寢博士、邸浩然博士、楊英傑博士、梁迪聰博士、張豐閣博士、林炯博士、盧一洲博士、張春雨博士、江通博士對本書的初步校對，特別感謝易竹博士、張超博士、戴甯博士、王岳及路旭晨對本書的全面細緻校對 基於作者在華技大學及寧波大學的教學實踐及經驗，建議作如下教學安排：第1章 4學時，第2章 6學時，第3章 14學時，第4章 6學時，第5章 4學時，第6章 10學時，第7章 4學時 本書所有外文名詞翻譯時採用全國科學技術名詞審定委員會2019年審定《物理學名詞》（第三版）中公佈的中文名〔16〕 由於作者的知識和水平有限，書中錯誤和疏漏之處在所難免，希望讀者批評指正

媒體評論
本書簡介廣義相對論的基本理論，融入*新的研究成果，具有科學性、針對性和先進性

詳細資料或其他書籍請至台灣高等教育出版社查詢，查後請於PChome商店街私訊告知ISBN或書號，我們即儘速上架。