Basic Concepts In Relativistic Astrophys pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing

作者:Ruffini, Remo

出品人:

页数:218

译者:

出版时间:1983-12

价格:USD 41.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789971950668

丛书系列:

图书标签:

• Relativistic Astrophysics
• Astrophysics
• General Relativity
• Black Holes
• Neutron Stars
• Cosmology
• High Energy Astrophysics
• Gravitation
• Theoretical Physics
• Astrophysical Processes

宇宙的奇异舞蹈：广义相对论与天体物理学的交响 想象一下，您正站在宇宙的边缘，目睹着恒星的诞生与消亡，黑洞吞噬一切，引力波如同宇宙的低语在时空中荡漾。这一切令人目眩神迷的壮丽景象，并非仅仅是科幻小说中的奇思妙想，而是广义相对论所描绘的真实宇宙图景，更是现代天体物理学研究的核心。本书将带领您深入探索这个由爱因斯坦的革命性理论所塑造的宇宙，揭示其最深邃的奥秘。 一、时空的涟漪：广义相对论的基石 广义相对论，作为我们理解引力的现代框架，颠覆了牛顿的经典万有引力定律。牛顿将引力视为一种瞬时的、作用于远方的力，而爱因斯坦则提出，引力并非一种“力”，而是由物质和能量的存在所导致的时空弯曲。这个革命性的观点，如同给宇宙添加了一层全新的维度。 时空几何的语言： 本书将从广义相对论的基本原理出发，深入剖析其数学框架。我们将探讨黎曼几何，这个描述弯曲空间的数学工具，以及它如何成为广义相对论的语言。您将了解张量分析，如何用它来精确描述时空的几何性质，以及度规张量的核心作用，它决定了时空中距离和时间的测量方式。 场方程的低语： 爱因斯坦场方程，这个简洁而强大的方程组，是广义相对论的灵魂。我们将详细阐释它的含义：物质和能量的分布（由能量-动量张量描述）如何决定时空的弯曲，而时空的弯曲又如何反过来影响物质和能量的运动。本书将循序渐进地解析场方程的推导过程，并探讨其在不同情况下的简化形式，例如在弱引力场下的牛顿极限，以及在对称性假设下的精确解。 时空扭曲的证据： 广义相对论的预测并非空中楼阁，而是得到了大量的实验观测支持。本书将回顾这些经典的验证实验，从水星近日点的异常进动，到光线在太阳引力场中的弯曲（爱丁顿爵士的著名观测），再到引力红移的测量。这些证据有力地证明了爱因斯坦理论的正确性，也为我们打开了理解宇宙的新窗口。 二、宇宙的黑洞：时空的最深渊 黑洞，作为广义相对论最令人着迷的预言之一，是宇宙中引力最强的天体。它们的存在不仅挑战着我们的直觉，更是研究极端物理条件下的绝佳实验室。 黑洞的形成与结构： 本书将探讨恒星级黑洞的形成机制，即大质量恒星在生命末期发生超新星爆发后，核心物质坍缩形成的奇点。我们将深入剖析黑洞的视界，这个“一旦越过，永不回头”的边界，以及视界附近的洛伦兹因子和史瓦西半径的计算。同时，我们将讨论黑洞的另一重要组成部分——奇点，那里时空曲率无限大，物理定律失效。 视界之外的风景： 即使无法直接观测黑洞内部，我们依然可以通过其对周围环境的影响来推断其存在。本书将介绍观测黑洞的间接方法，例如吸积盘发出的X射线辐射，以及黑洞附近的引力透镜效应。我们将探讨约翰·惠勒提出的“信息丢失佯谬”，并介绍其在量子引力理论中的可能解决方案。 引力波的敲门砖： 黑洞的合并是产生强大引力波的重要来源。本书将详细介绍引力波的产生机制，以及它们如何携带着关于黑洞质量、自旋等重要信息穿越宇宙。激光干涉仪引力波探测器（LIGO）和室女座干涉仪（Virgo）等项目的重大发现，将作为重要的案例分析，展示引力波天文学如何开启了观测宇宙的新纪元。 三、宇宙的宏伟画卷：从星系到宇宙学 广义相对论不仅解释了黑洞等孤立天体的行为，更构成了我们理解整个宇宙演化的理论基石。 宇宙的膨胀与演化： 本书将深入探讨宇宙学模型，从静态宇宙观到动态膨胀宇宙的转变。我们将介绍弗里德曼方程，这个描述宇宙膨胀的广义相对论方程，以及它如何依赖于宇宙的能量密度和曲率。本书将分析宇宙微波背景辐射（CMB）的观测证据，以及它如何揭示了早期宇宙的性质，为我们描绘出宇宙从大爆炸至今的完整演化图景。 暗物质与暗能量： 现代宇宙学面临着“暗物质”和“暗能量”的挑战。本书将探讨这些神秘成分的存在证据，例如星系旋转曲线异常、星系团的引力效应，以及宇宙加速膨胀的观测。我们将分析这些观测如何促使我们反思我们对宇宙物质和能量组成的理解，并介绍当前关于暗物质和暗能量的各种理论模型。 引力透镜的奇迹： 广义相对论预测的光线弯曲效应，在天体物理学中有着广泛的应用。本书将详细介绍引力透镜现象，包括其分类（强透镜、弱透镜、微透镜）以及它们如何帮助我们研究遥远星系、暗物质分布，甚至探测系外行星。我们将展示引力透镜如何成为我们窥探宇宙深处的重要工具。 四、前沿的探索：引力波天文学与量子引力 随着观测技术的飞速发展，广义相对论的研究正以前所未有的速度向前推进。 引力波的全新视角： 引力波的直接探测，如同给天文学家打开了一扇全新的“耳朵”，使我们能够以不同于电磁波的方式感知宇宙。本书将介绍引力波天文学的最新进展，包括多信使天文学的发展，即结合引力波信号与电磁信号来研究宇宙事件。我们将探讨引力波如何帮助我们探测宇宙中最剧烈、最古老的天体物理现象。 量子引力的曙光： 尽管广义相对论在宏观宇宙中取得了巨大成功，但在黑洞奇点和宇宙大爆炸的极早期，它与量子力学之间存在着明显的冲突。本书将触及引力理论的前沿——量子引力。我们将简要介绍弦理论、圈量子引力等理论的思路，探讨它们如何试图统一广义相对论和量子力学，并展望未来的研究方向。 本书的目标是为读者提供一个全面而深入的广义相对论在天体物理学中应用的学习体验。我们力求在严谨的科学性与生动的叙述之间取得平衡，让您在享受探索宇宙奥秘的同时，也能领略到物理学思想的魅力。准备好踏上这场激动人心的宇宙之旅，去理解那些塑造我们宇宙的无形力量，去揭示那些隐藏在时空深处的秘密吧。

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