Tensors, Relativity and Cosmology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Academic Pr

作者:Dalarsson, M./ Dalarsson, N.

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2005-4

价格:$ 98.25

装帧:HRD

isbn号码:9780122006814

丛书系列:

图书标签:

张量
广义相对论
宇宙学
引力
微分几何
物理学
数学物理
时空
黑洞
宇宙膨胀

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具体描述

This book combines relativity, astrophysics, and cosmology in a single volume, providing an introduction to each subject that enables students to understand more detailed treatises as well as the current literature. The section on general relativity gives the case for a curved space-time, presents the mathematical background (tensor calculus, Riemannian geometry), discusses the Einstein equation and its solutions (including black holes, Penrose processes, and similar topics), and considers the energy-momentum tensor for various solutions. The next section on relativistic astrophysics discusses stellar contraction and collapse, neutron stars and their equations of state, black holes, and accretion onto collapsed objects. Lastly, the section on cosmology discusses various cosmological models, observational tests, and scenarios for the early universe. It includes key features such as: clearly combines relativity, astrophysics, and cosmology in a single volume so that students can understand more detailed treatises and current literature; extensive introductions to each section which are followed by relevant examples and numerous exercises; and provides an easy-to-understand approach to this advanced field of mathematics and modern physics by providing highly detailed derivations of all equations and results.

《星河秘境：宇宙演化与时空织锦》一部深入探索宇宙深层奥秘的宏伟叙事自人类仰望星空的那一刻起，对宇宙终极问题的追问便从未停歇。我们身处何地？宇宙的起源与终结是什么？时间与空间的本质究竟为何？《星河秘境：宇宙演化与时空织锦》并非专注于单一的物理学分支，而是以一种恢弘的视角，将现代宇宙学、粒子物理学的最新发现与人类对存在意义的哲学思辨融为一体，构建了一幅关于宇宙全景的精妙画卷。本书的结构设计犹如一次循序渐进的星际航行。我们从我们最熟悉的领域——太阳系和银河系开始，通过观测天文学的最新突破，审视恒星的生灭周期，理解星系的形成与碰撞如何塑造了我们所见的宏观结构。这不是一本简单的科普读物，而是对当前主流宇宙模型进行深刻剖析的学术性探索。第一部分：微观世界的边界与宏观形态的构建在旅程的初期，我们将聚焦于构成宇宙万物的基本单元。我们探讨了标准模型的局限性，以及对“暗物质”和“暗能量”这两种统治宇宙质量与能量预算的神秘成分的最新探究进展。作者以清晰而严谨的笔触，解构了当前实验物理学（如大型强子对撞机LHC的最新成果）如何尝试揭示超越标准模型的物理学，以及这些微观层面的新粒子或新相互作用如何可能影响宇宙的整体动力学。尤其值得一提的是，本书并未将暗物质简单视为一个需要填补的空洞，而是深入剖析了不同候选理论——从弱相互作用重粒子（WIMPs）到轴子（Axions）——它们在宇宙早期退耦过程中的理论推导和天体物理观测证据。第二部分：时空结构的深层剖析：超越欧几里得几何的疆域本书的核心挑战之一，在于如何清晰地阐释我们赖以理解宇宙的数学框架——广义相对论的精髓，并将其置于更广阔的时空图景中。我们仔细审视了爱因斯坦场方程的物理意义，但重点并非重复已知的结论，而是探讨其在极端条件下的行为：黑洞的视界内部动力学、奇点的本质，以及引力波天文学（如LIGO和Virgo的发现）如何以前所未有的精度验证了时空结构在剧烈扰动下的弹性。本书对“时空几何”的讨论，超越了平直闵可夫斯基空间和简单球对称的史瓦西解。我们深入分析了弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，并探讨了拓扑学在描述宇宙整体结构中的潜在作用。是否存在一个“有限但无界”的宇宙？我们如何从观测到的宇宙微波背景辐射（CMB）的各向异性中推断出宇宙的曲率和可能的宏观拓扑结构？这些问题构成了本部分理论深度的试金石。第三部分：宇宙的创世史诗：从奇点到大爆炸的精确描绘宇宙学的核心叙事无疑是大爆炸理论。本书详细梳理了从普朗克时代（$10^{-43}$秒）到今日的演化史。我们着重分析了“暴胀理论”（Inflation）在解决视界问题、平坦性问题以及如何播撒引力波背景中的关键作用。与许多仅在结论部分提及暴胀的著作不同，《星河秘境》用大量的篇幅论证了不同暴胀模型的物理后果——例如，单场与多场暴胀模型在早期宇宙密度扰动谱上的差异，以及这些差异如何能被未来的下一代CMB实验（如CMB-S4）所区分。我们还探讨了“再加热”过程，即暴胀结束后，能量如何转化为我们今天观测到的物质和辐射的粒子汤。第四部分：宇宙的终极命运与多重宇宙的猜想当我们审视了宇宙的过去与现在后，本书将目光投向遥远的未来。宇宙的最终命运——是热寂、大撕裂（Big Rip）还是大坍缩（Big Crunch）——完全取决于暗能量的性质及其状态方程的演化。我们严谨地比较了阿尔伯特、法伯-德西特等几种主要的未来模型，并评估了当前观测数据对这些模型的限制能力。最后，本书以一种兼具思辨性与前沿性的姿态，探讨了“多重宇宙”的诸多概念。这包括弦理论中提出的景观（Landscape）理论，以及永恒暴胀（Eternal Inflation）所自然产生的泡沫宇宙。我们清晰区分了“可观测宇宙”的边界与理论上可能存在的、我们永远无法直接接触到的其他宇宙区域。本书强调，尽管多重宇宙的许多形式目前仍停留在理论推测阶段，但它们是现有物理学理论在不引入额外常数的情况下，所推导出的合理（或至少是逻辑自洽的）结果。面向读者群体：《星河秘境：宇宙演化与时空织锦》旨在为具备一定高等物理或数学基础的读者服务。它要求读者对微积分、线性代数有基本概念，并对经典物理学有坚实的掌握。本书是为那些渴望跨越科普与专业研究之间鸿沟、希望全面理解现代宇宙学理论框架、并对其前沿问题保持批判性思维的物理学生、研究人员、工程师以及深度爱好者而准备的权威性著作。它提供的是工具和视角，而非简单的答案，引导读者自己去编织对宇宙的理解之锦。