本書旨在讓讀者清晰明了地學(xué)習(xí)廣義相對論。作者以通俗易懂且生動活潑的寫作風(fēng)格,對廣義相對論做了全面現(xiàn)代式的介紹,包括彎曲時空中的量子場論。全書只需要很少的預(yù)備知識即可閱讀,所用的數(shù)學(xué)知識都是現(xiàn)用現(xiàn)講,減低了學(xué)習(xí)難度。本書從平直時空的物理學(xué)(狹義相對論)開始講起,循序漸進深入學(xué)習(xí)微分幾何和愛因斯坦方程,最后講到令人興奮的應(yīng)用,如黑洞、引力輻射和宇宙學(xué)。
更具體地,書中第一章介紹狹義相對論和基本張量代數(shù),并包含一個場論的簡要概述。緊接著的兩章引入流形和曲率,并介紹與之密切相關(guān)的物理知識,主要目標還是建立數(shù)學(xué)框架。第四章引入廣義相對論,并且給出一些擇一性定理的討論。緊接著的四章主要討論廣義相對論的三大主要用途:黑洞、擾動理論和引力波,以及宇宙學(xué),這些章節(jié)都貫穿有實驗結(jié)論的討論。附錄中則提供了大量的數(shù)學(xué)材料來幫助讀者理解正文,而且這些附錄大多本身也是獨立完整的。
·本書源自作者在麻省理工學(xué)院授課的講義,后在芝加哥大學(xué)和加州理工學(xué)院講授多年。
·此書也是北京大學(xué)物理系研究生廣義相對論的推薦教材和參考書,很適合入門學(xué)習(xí)。
肖恩·卡羅爾(Sean M. Carroll)是美國加州理工學(xué)院的理論物理學(xué)家,主要從事宇宙學(xué)、場論、量子力學(xué)和引力的研究?_爾博士畢業(yè)于哈佛大學(xué),曾在麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)圣芭芭拉分校和芝加哥大學(xué)任教。他是美國物理學(xué)會的杰出會士(APS Fellow),并曾被評為美國國家科學(xué)基金會的杰出講師(NSF Distinguished Lecturer),他獲得過古根海姆獎(Guggenheim Fellowship)和美國物理聯(lián)合會的安德魯·杰曼特獎(Andrew Gemant Award)等?_爾還熱衷于大眾科學(xué)傳播,他在TED及各種知名科普電視節(jié)目上做演說,經(jīng)常在《紐約時報》《華爾街日報》《自然》《科學(xué)美國人》《新科學(xué)人》《天空與望遠鏡》等報刊上發(fā)表科普文章,并著有《從永恒到此刻》(From Eternity to Here: The Quest for the Ultimate Theory of Time)、《尋找希格斯粒子》(The Particle at the End of the Universe: How the Hunt for the Higgs Boson Leads Us to the Edge of a New World)、《大圖景:論生命的起源、意義和宇宙本身》(The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself)、《隱藏的宇宙》(Something Deeply Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime)等科普書。
Preface
1 - Special Relativity and Flat Spacetime
2 - Manifolds
3 - Curvature
4 - Gravitation
5 - The Schwarzschild Solution
6 - More General Black Holes
7 - Perturbation Theory and Gravitational Radiation
8 - Cosmology
9 - Quantum Field Theory in Curved Spacetime
APPENDIXES
Appendix A - Maps between Manifolds
Appendix B - Diffeomorphisms and Lie Derivatives
Appendix C - Submanifolds
Appendix D - Hypersurfaces
Appendix E - Stokes's Theorem
Appendix F - Geodesic Congruences
Appendix G - Conformal Transformations
Appendix H - Conformal Diagrams
Appendix I - The Parallel Propagator
Appendix J - Noncoordinate Bases
Bibliography