經(jīng)典宇宙和量子宇宙

前言

　　宇宙是物理學(xué)研究的最大對(duì)象，宇宙學(xué)是建立在引力理論基礎(chǔ)上的，1687年，牛頓創(chuàng)立了第一個(gè)引力理論，這是人類對(duì)自然界普遍存在的力——引力的認(rèn)識(shí)的第一次升華，牛頓引力理論首次揭開了行星運(yùn)動(dòng)之謎，奇跡般地預(yù)言了兩個(gè)行星（海王星和冥王星）的存在并被天文觀測(cè)所證實(shí)，從此牛頓的名字譽(yù)滿全球，直至20世紀(jì)初，這一理論是人們普遍接受的、唯一正確的引力理論，隨著人類智慧的發(fā)展，牛頓引力理論的困難曰益引起學(xué)者們的重視：它無法解釋天文學(xué)家觀測(cè)到的事實(shí)——水星近點(diǎn)的移動(dòng)，無法解釋物體的引力質(zhì)量等于慣性質(zhì)量……　　牛頓引力理論無法研究宇宙，用牛頓引力理論研究宇宙會(huì)導(dǎo)致著名的Newman疑難?！　?916年，愛因斯坦以全新的觀點(diǎn)創(chuàng)立了新的引力理論——廣義相對(duì)論，這是人類對(duì)引力認(rèn)識(shí)的第二次升華，愛因斯坦引力理論將時(shí)一空幾何和引力場(chǎng)統(tǒng)為一體，以其簡潔的邏輯和優(yōu)美的結(jié)構(gòu)令學(xué)者們嘆服甚至陶醉，它圓滿地解決了牛頓引力理論的困難，并將牛頓引力理論納入自己的特殊情況（弱場(chǎng)近似）。　　愛因斯坦引力理論（廣義相對(duì)論）的建立，第一次為宇宙學(xué)提供了動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，使宇宙學(xué)成為一門定量的科學(xué)，愛因斯坦的引力場(chǎng)方程可以用于宇宙，作為宇宙演化的動(dòng)力學(xué)方程，因此，應(yīng)用廣義相對(duì)論，可以根據(jù)宇宙的現(xiàn)在研究宇宙的過去和未來。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地闡述了宇宙學(xué)近年來的新進(jìn)展，包括作者和合作者們以及國內(nèi)外同行學(xué)者們的近期研究成果．全書包括引力理論基礎(chǔ)、廣義相對(duì)論宇宙學(xué)、宇宙的暴脹、量子宇宙學(xué)等4篇；宇宙動(dòng)力學(xué)方程、弗里德曼宇宙模型、其他宇宙模型、奇點(diǎn)定理、暗物質(zhì)和暗能量、宇宙的暴脹、dilaton宇宙解、宇宙暴脹的機(jī)制、哈特一霍金宇宙波函數(shù)、宇宙結(jié)構(gòu)的起源、蟲洞波譜、Vilenkin的量子宇宙學(xué)、誘導(dǎo)引力及其量子宇宙學(xué)模型、圈量子宇宙學(xué)的解析表述、宇宙創(chuàng)生的量子特性、額外維度和膜宇宙理論等21章114節(jié)。    本書可供理論物理、天體物理和應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的碩士生、博士生和研究人員閱讀，也可供高年級(jí)本科學(xué)生和自考者參考．

書籍目錄

前言第一篇 引力理論基礎(chǔ)　第1章 平直時(shí)空引力理論　第2章 愛因斯坦引力理論基礎(chǔ)　第3章 引力場(chǎng)方程　第4章 引力場(chǎng)的分類第二篇 廣義相對(duì)論宇宙學(xué)　第1章 宇宙學(xué)原理和Robertson-Walker度規(guī)　第2章 宇宙動(dòng)力學(xué)　第3章 其他宇宙模型和奇點(diǎn)定理第三篇 宇宙的暴脹　第1章 暴脹宇宙模型概述　第2章 宇宙的暴脹  第3章 宇宙暴脹的機(jī)制  第4章 關(guān)于宇宙的加速膨脹和時(shí)空漲落第四篇 量子宇宙學(xué)  第1章 宇宙量子力學(xué)  第2章 宇宙波函數(shù)  第3章 宇宙結(jié)構(gòu)的起源  第4章 蟲洞波譜  第5章 沒有假真空的開暴脹  第6章 Vilenkin的量子宇宙學(xué)  第7章 其他量子宇宙學(xué)模型  第8章 誘導(dǎo)引力和宇宙模型  第9章 宇宙創(chuàng)生過程的量子物性  第10章 膜宇宙理論參考文獻(xiàn)《現(xiàn)代物理基礎(chǔ)叢書》已出版書目

章節(jié)摘錄

　　在牛頓力學(xué)中，動(dòng)力學(xué)定律是相對(duì)于絕對(duì)參照系而建立的（允許相差一個(gè)均勻平移，即關(guān)于伽利略群的不變性），遙遠(yuǎn)恒星的唯一影響是改變轉(zhuǎn)動(dòng)桶附近的引力勢(shì)。因此馬赫認(rèn)為這種效應(yīng)（在經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi)）是無法理解的。　　赫茲和馬赫都不同意牛頓的絕對(duì)空間的概念，他們?cè)噲D從另外的想法出發(fā)引入慣性力?！　『掌澫Ｍ岩欢ň嚯x上的電磁作用歸結(jié)為接觸作用。對(duì)于引力，他也想這樣做。慣性原理確定一自由質(zhì)量做勻速直線運(yùn)動(dòng)。有慣性力時(shí)運(yùn)動(dòng)的區(qū)別是由于其他質(zhì)量的存在所引起的。物體的軌跡可由高斯的最小偏離原理確定：真實(shí)的運(yùn)動(dòng)以最小的可能程度偏離勻速直線運(yùn)動(dòng)。因此，慣性原理是最小偏離原理的特殊情況，它對(duì)應(yīng)于不存在力而存在隱藏質(zhì)量的情況?！　●R赫認(rèn)為，局部空間的慣性效應(yīng)（慣性力場(chǎng)）是遠(yuǎn)距離質(zhì)量的存在所引起的。如果沒有遠(yuǎn)距恒星（如在空間中只有地球），則所有的參考系都是等效的，并且都是慣性系?！　垡蛩固刮×笋R赫的上述思想，提出了等效原理，并建立了新的引力場(chǎng)方程。　　等效原理邏輯簡潔地、統(tǒng)一地處理了慣性力場(chǎng)和局部引力場(chǎng)的聯(lián)系，自然地得出了物體的慣性質(zhì)量恒等于引力質(zhì)量的結(jié)論，即自然地解釋了落體實(shí)驗(yàn)和E6tv6s實(shí)驗(yàn)的結(jié)果?！　「鶕?jù)理論研究的需要，有時(shí)將等效原理區(qū)分為弱等效原理和強(qiáng)等效原理兩種。上面所表述的（慣性力場(chǎng)和引力場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)局部不可分辨）是弱等效原理。

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