过去的20年间,宇宙学从一门猜想性的纯理论学科发展为十分活跃的精确理论,并给我们提供了测试高能物理学新的契机。宇宙学标准模型是粒子物理标准模型、广义相对论、宇宙暴胀假设的结合体,能够成功地解释很多宇宙观测现象,与此同时,很多观测结果必须要
有新的物理模型来描述。
本书利用拉格朗日力学形式介绍狭义与广义相对论:简要回顾了经典的牛顿力学与电磁学,并将之推广至相对论四维时空体系下的形式;介绍了黎曼几何作为学习广义相对论的数学基础;介绍了爱因斯坦引力理论,以及爱因斯坦引力下球对称的史瓦西时空及其性质;介绍了检验广义相对论的经典实验;简要介绍了黑洞、宇宙学模型以及引力波;最后展望未来,介绍爱因斯坦引力以外的问题、理论。本书主要面向相关领域高年级本科生和研究生群体,同时兼
顾对广义相对论和量子场论感兴趣但并不熟悉的普通读者。全书写作浅显易懂,内容组织易于查阅,是一本能够引领学生进入研究的学习指南。
前言
提示性解说
第1章 引论
1.1 狭义相对性原理
1.2 欧几里得空间
1.3 标量、向量和张量
1.4 伽利略变换
1.5 最小作用量原理
1.6 运动常数
1.7 测地线方程
1.8 牛顿引力
1.9 开普勒定律
1.10 麦克斯韦方程组
1.11 迈克尔逊-莫雷实验
1.12 走向狭义相对论
习题
第2章 狭义相对论
2.1 爱因斯坦相对性原理
2.2 闵可夫斯基时空
2.3 洛伦兹变换
2.4 固有时
2.5 变换法则
2.5.1 变换法则
2.5.2 超光速运动
2.6 实例:宇宙射线中的μ子
习题
第3章 相对论力学
3.1 自由粒子的作用量
3.2 动量与能量
3.2.1 3维形式
3.2.2 4维形式
3.3 无质量的粒子
3.4 粒子碰撞
3.5 实例:对撞机与固定靶加速器
3.6 实例:GZK截断
3.7 多体系统
3.8 场的拉格朗日形式
3.9 能量-动量张量
3.10 实例:能量-动量张量
3.10.1 自由质点的能量-动量张量
3.10.2 理想流体的能量-动量张量
习题
第4章 电磁学
4.1 作用量
4.2 带电粒子的运动
4.2.1 3维形式
4.2.2 4维形式
4.3 协变形式下的麦克斯韦方程组
4.3.1 均匀介质中的麦克斯韦方程组
4.3.2 非均匀介质中的麦克斯韦方程组