基本信息,內容簡介,前言,目錄,
基本信息
書 名：廣義相對論基礎.
頁數234頁
出版社清華大學出版社
出版時間2010年12月第1版
開本16;
正文語種: 漢語
ISBN: 9787302240785, 7302240787
條形碼: 9787302240785
規格: 25.6 x 18.2 x 1.4 cm
ASIN: B004H8GJFG
內容簡介
本書是一本簡明扼要的廣義相對論入門教材，在內容選擇上，突出物理圖像、物理內容和物理思想，同時在數學上自給自足。注意把廣義相對論基礎與科研前沿銜接起來，希望能讓初學者儘快進入科研的大門，然後再“乾中學”，邊研究，邊學習，在實踐中逐步提高。敘述上兼顧了科學性和可讀性，作者儘可能闡釋相對論的關鍵和難點，幫助讀者克服學習中的困難，掌握相對論的精髓。書中還介紹了廣義相對論研究的若干前沿問題，注意把廣義相對論展示為一個開放的科學領域，讓讀者看到它發展的曲折經歷，以及當前尚未解決的問題，特別是其中的基本問題。內中一些帶有根本性的問題，也許會給讀者帶來愉快的、有益的思考。此外，書中還評述了相對論的建立和發展過程中的一些重要突破，增加了學習的趣味性，並使讀者能從中體會科學研究的方法，提高科研創新的能力。
本書可用於研究生和本科生一學期的教學，也可用於具有大學理工科一、二年級數理水平的讀者自學。目的是使他們能在半年內掌握廣義相對論的數學、物理基礎，基本內容和具體的計算方法，並進入科學研究的前沿。
前言
愛因斯坦1905年創建了狹義相對論，1915年又在狹義相對論的基礎上創建了廣義相對論。廣義相對論是一個關於時間、空間和引力的理論。它把萬有引力解釋為時空的彎曲，認為萬有引力不同於其他力，是一種幾何效應。相對論專家惠勒把廣義相對論形象地描述為“物質告訴時空如何彎曲，時空告訴物質如何運動”。
這一人類思想史上的創新傑作，是愛因斯坦一生最引以為自豪的成就。他曾說道： “狹義相對論如果我不發現，5年之內就會有人發現，廣義相對論如果我不發現，50年之內也不會有人發現。”
廣義相對論誕生至今已近100年了。在過去的100年中，與相對論同時降生的量子論取得了長足的發展，相形之下，廣義相對論卻發展緩慢。除去數學上的困難和物理內容不好理解之外，最重要的原因是缺少檢驗引力理論的實驗。有一段時間，相對論的研究幾乎停步不前。著名量子論專家費曼在參加1962年於華沙舉行的廣義相對論研討會時，忍不住在給妻子的信中寫下了如下的感想： “我沒有從會上獲得任何東西。我什麼也沒有學到。因為沒有實驗，這是一個沒有活力的領域，幾乎沒有一個頂尖的人物來做工作。結果是一群笨蛋（126個）到這兒來了，這對我的血壓很不好。以後記著提醒我再不要參加任何有關引力的會議了。”
不過情況很快有了改觀。類星體、中子星和微波背景輻射的發現，促進了黑洞物理、宇宙學和引力波的研究。整體微分幾何的引進又大大推動了時空理論的發展，取得了諸如“時空因果結構”、“奇性定理”、“面積定理”等一系列重要成果，並最終導致了黑洞熱力學的創建。此外，超弦和引力場量子化的探討也進一步增強了廣義相對論在學術領域的地位。
作者曾長期從事廣義相對論的研究和教學，常年在北京師範大學為物理系和天文系的研究生與本科生講授廣義相對論，近 年來又在清華大學開設此課程，在長期的教學過程中，逐漸形成了自己的風格與特點。我們的課程強調物理基礎和物理概念，突出物理思想和物理圖像，力求用較短的時間把初學者領進廣義相對論的大門，並把他們引向科研的前沿。值此廣義相對論受到越來越多重視的時期，我們感到有必要把自己常年使用的講義編寫成正式的教材，奉獻給讀者。
我們長期追隨劉遼先生學習和研究廣義相對論，他在被錯劃成“右派”的困難日子裡自強不息，終於在北京師範大學建立起國內一個重要的相對論研究基地。他傾畢生精力編寫的《廣義相對論》一書，內容豐富，包括對廣義相對論理論基礎的深刻分析和引力與相對論天體物理的前沿內容，在國內相對論界產生了很大影響。我們正是在他的引導下跨進了相對論研究的大門。
作者曾經聽過梁燦彬先生連續幾個學期的整體微分幾何與廣義相對論講座，後來又閱讀過他與周彬博士編寫的《微分幾何與廣義相對論》以及Wald編寫的《General Relativity》等書籍，受益很大。加深了我們對廣義相對論的理解，使我們對時空因果結構、奇性定理等內容有了較好的認識。
我們還曾多次閱讀過俞允強先生編寫的《廣義相對論引論》一書，這本書的清晰論述和簡明風格使我們受益匪淺。
本書是一本簡明扼要的廣義相對論入門讀物，可用於研究生和本科生一學期的教學，也可用於具有大學理工科一、二年級數理水平的讀者自學，使他們能在半年內掌握廣義相對論的數學、物理基礎，基本內容和具體的計算方法，並進入科學研究的前沿。本書兼顧了科學性和可讀性，作者儘可能闡釋相對論的關鍵和難點，幫助讀者克服學習中的困難，掌握相對論的精髓。書中還介紹了廣義相對論研究的若干前沿問題，其中一些帶有根本性的問題，也許會給讀者帶來愉快的、有益的思考。此外，本書還評述了相對論的建立和發展過程中的一些重要突破，增加了學習的趣味性，並使讀者能從中體會科學研究的方法，提高科研創新的能力。
學完本書後，進一步學習劉遼先生的《廣義相對論》，可以擴展和加深廣義相對論的數學物理基礎，更全面地了解這一理論在天體物理、宇宙學和物理學其他分支中的套用。學過本書的讀者，也會在學習整體微分幾何及其套用時，不至於感到過分抽象。
總之，本書是一本突出物理圖像、物理內容和物理思想，同時在數學上自給自足的簡明教材。本書注意把廣義相對論基礎與科研前沿銜接起來，希望能讓初學者儘快進入科研的大門，然後再“乾中學”，邊研究，邊學習其他書籍和文獻，在實踐中逐步提高。
另外，作者還注意把廣義相對論展示為一個開放的科學領域，讓讀者看到它發展的曲折經歷，以及當前尚未解決的問題，特別是其中的基本問題。
本書前4章為廣義相對論的物理基礎、數學基礎、主要理論和實驗驗證。5、6、7章對三個重要前沿領域（引力波、黑洞和宇宙學）做了簡明介紹，作為初學者進入相關研究領域的入門階梯。第8章介紹了幾個帶有基本性的問題，供感興趣的讀者參考。
作者在編寫過程中主要參考了劉遼先生、梁燦彬教授和俞允強教授的著作。在寫作過程中得到過陸先生和裴壽鏞教授的大力幫助。
在長期的教學過程中，作者曾多次向劉遼先生、梁燦彬先生求教，還曾與郭漢英、張元仲、王永久、李新州、王永成、吳忠超、桂元星、沈有根、章德海、劉潤球、黃超光等專家，黎忠恆、朱建陽、楊樹政、馬永革、周彬、高思傑、田貴花、張靖儀、楊學軍、劉成周、方恆忠、任軍等同事進行過有益的探討。
清華大學尚仁成教授、阮東教授和清華大學出版社朱紅蓮編輯為促成本書的出版提供了寶貴的支持和幫助。
黃基利同學做了本書的大部分打字工作，參加打字和校對檢查的還有周史薇、劉顯明、丁翰、李赤、翟忠旭等同學。
我們在此對他們表示深切的感謝。作者水平有限，疏漏和不足之處在所難免，歡迎批評指正。
目錄
緒論
第1章 廣義相對論的物理基礎
1．1 狹義相對論的成就與困難
1．2 等效原理與廣義相對性原理
1．3 對新理論的構想
第2章 黎曼幾何與張量分析
2．1 狹義相對論中的張量
2．2 廣義相對論中的張量
2．3 張量代數
2．4 平移與聯絡
2．5 協變微商
2．6 測地線與仿射參量
2．7 曲率與撓率
第3章 愛因斯坦場方程與時空的基本理論
3．1 廣義相對論中的時間與空間
3．2 同時的傳遞性
3．3 場方程與運動方程
3．4 運動方程的導出及其牛頓近似
3．5 廣義相對論中的力學和電磁學方程
3．6 場方程的牛頓近似
3．7 坐標條件與邊界條件
第4章 廣義相對論的實驗驗證
4．1 史瓦西解
4．2 史瓦西時空的坐標量和固有量
4．3 測量及測量的比較
4．4 引力紅移
第5章 引力波初步
第6章 黑洞物理入門
第7章 宇宙學簡介
第8章 時空理論若干問題探討
參考文獻
