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| 內容簡介： |
《现代物理基础丛书典藏版：经典宇宙和量子宇宙》系统地阐述了宇宙学近年来的新进展，包括作者和合作者们以及国内外同行学者们的近期研究成果。全书包括引力理论基础、广义相对论宇宙学、宇宙的暴胀、量子宇宙学等4篇；宇宙动力学方程、弗里德曼宇宙模型、其他宇宙模型、奇点定理、暗物质和暗能量、宇宙的暴胀、dilaton宇宙解、宇宙暴胀的机制、哈特一霍金宇宙波函数、宇宙结构的起源、虫洞波谱、Vilenkin的量子宇宙学、诱导引力及其量子宇宙学模型、圈量子宇宙学的解析表述、宇宙创生的量子特性、额外维度和膜宇宙理论等21章114节。
《现代物理基础丛书典藏版：经典宇宙和量子宇宙》可供理论物理、天体物理和应用数学专业的硕士生、博士生和研究人员阅读，也可供高年级本科学生和自考者参考。
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| 目錄：
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前言
第一篇引力理论基础
第1章平直时空引力理论
1.1万有引力定律
1.2牛顿引力势
1.3惯性质量和引力质量
第2章爱因斯坦引力理论基础
2.1等效原理
2.2广义协变原理
2.3广义相对论中的空间和时间
2.4引力场的势
第3章引力场方程
3.1场方程的建证
3.2牛顿极限
3.3关于宇宙因子的讨论
3.4引力场的变分原理
3.5引力场中的Maxwell方程
3.6物质的运动方程和物质场的能量动量张量
3.7Lie导数和时空的对称性
3.8Killing矢量
3.9引力场的对称性
3.10引力场方程的正交标架形式
3.11引力场方程的零标架形式
3.12共形Ricci平直理想流体的场方程
3.13能量动量赝张量
第4章引力场的分类
4.1Petrov分类
4.2电磁场的分类
4.3引力场的分类
第二篇广义相对论宇宙学
第1章宇宙学原理和RobertsonWalker度规
1.1宇宙学原理
1.2RobertsonWalker度规
1.3空间距离和曲率
1.4粒子和光子的行为
第2章宇宙动力学
2.1爱因斯坦场方程
2.2弗里德曼宇宙模型
2.3宇宙物质的密度和压强
2.4宇宙年龄的计算
2.5粒子视界和事件视界
2.6含有宇宙因子的模型
2.7宇宙早期结构和背景辐射
第3章其他宇宙模型和奇点定理
3.1BianchiⅠ型宇宙
3.2五维BianchiⅤ型宇宙
3.3Godel宁宙
3.4六维宇宙
3.5EinsteinKartan宇宙
3.6Dirac假设
3.7奇点定理
3.8暗物质和暗能量
第三篇宇宙的暴胀
第1章暴胀宇宙模型概述
1.1标准（大爆炸）宇宙模型的成就和困难
1.2暴胀宇宙模型概述
第2章宇宙的暴胀
2.1''tHooftPolyakov磁单极
2.2SU（5）大统理论和有效势
2.3由假真空向真真空的跃迁
2.4林德（Linde）等的工作
2.5量子涨落和密度扰动的演化
2.6小结
第3章宇宙暴胀的机制
3.1关于暴胀的自然退出
3.2轴子伸缩子（axiondilaton）宇宙的真空涨落
3.2.1经典轴子伸缩子宇宙
3.2.2共形标架表述
3.2.3标度因子的对偶性
3.2.4线性微扰
3.2.5前大爆炸谱
3.2.6一般的轴子伸缩子宇宙中的微扰谱
3.2.7讨论
3.3dilaton宇宙动力学方程的解
3.3.1宇宙模型和场方程
3.3.2小结
3.4dilaton场的稳定性
3.4.1指数势的标度解
3.4.2超规范子凝聚的标度解
第4章关于宇宙的加速膨胀和时空涨落
4.1动力学方程
4.2宇宙的大破裂
4.3Phantom和宇宙的暴胀
4.4Phantom宇宙模型中的时空涨落
4.4.1时空涨落
4.4.2Phantom暗能量宇宙中的引力效应
4.4.3Phantom暗能量宇宙的结束
4.4.4Phantom暴胀宇宙中的引力效应
第四篇量子宇宙学
第1章宇宙量子力学
1.1量子引力的路径积分表述
1.2宇宙动力学方程
1.3边界条件
第2章宇宙波函数
2.1基态波函数的表述
2.2半经典近似
2.3小超宅间模型，
第3章宇宙结构的起源
3.1引言
3.2广义相对论的正则形式
3.3量子化
3.4末受扰动的弗里德曼模型
3.5扰动的弗里德曼模型
3.6三球上的谐函数
3.7作用量和场方程
3.8波函数
3.9边界条件
3.10扰动的增长
3.11实验检验
第4章虫洞波谱
4.1边界条件
4.2具有无质量标量场的小超空间模型
4.3有质量标量场的小超空间模型
第5章没有假真空的开暴胀
5.1关于宇宙的暴胀
5.2瞬子
5.30的值
5.40的估计
第6章Vilenkin的量子宇宙学
6.1基本体系
6.2边界条件
6.3小超空间波函数
6.4T和H的宇宙学预言
6.5扰动超空间
6.6开暴胀和人择原理
第7章其他量子宇宙学模型
7.1有质量标量场模型
7.2含暴胀标量场的模型
7.3整体转动模型
7.4高维模型
7.5一个无奇点的宇宙解
7.6宇宙的拓扑结构
7.7时空泡沫结构和虫洞
7.8一个闭合宇宙模型
7.9一个具有耦合标量场的模型
7.10含有旋量场的模型
第8章诱导引力和宇宙模型
8.1诱导引力理论
8.2虫洞解
8.3Hosoya量了化
8.4模型的宇宙波函数
第9章宇宙创生过程的量子特性
9.1改进的约束算符
9.1.1基本表述
9.1.2算符expi（c／2）
9.1.3约束算符的表达式
9.2WheelerDeWitt理论
9.2.1WDW约束和它的通解
9.2.2WDW理论的物理
9.3圈量予宇宙的解析和数值结果
第10章膜宇宙理论
10.1宇宙常数和膜宇宙概述
10.2RandallSundrum膜宇宙模型
10.2.1由五维爱因斯蚍场方程得到的弗里德曼方程
10.2.2导出爱因斯坦场方程的另一个方法
10.2.3膜上的慢滚动暴胀
10.3含有五维时空标量场的模型
10.3.1BPS背景
10.3.2deSitter膜和反deSitter膜
10.3.3五维时空标量场和投影方法
10.3.4微调和宇宙加速膨胀
10.3.5膜宇宙的演化
10.3.6小结
10.4静态五维时空中运动的膜
10.4.1在AdS_Schwarzschild时宅中膜的运动
10.4.2运动的膜
10.5双膜系统的宇宙学
10.5.1低能有效作用量
10.5.2观测约束
10.5.3宇宙学含义
10.6膜碰撞
10.7膜宇宙模型中的短程线
10.8膜宇宙模型中的零短程线
10.9额外维非稳定的情况
参考文献
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| 內容試閱：
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宇宙是物理学研究的最大对象。宇宙学是建立在引力理论基础上的。1687年，牛顿创立了第一个引力理论，这是人类对自然界普遍存在的力引力的认识的第一次升华，牛顿引力理论首次揭开了行星运动之谜，奇迹般地预言了两个行星（海王星和冥王星）的存在并被天文观测所证实，从此牛顿的名字誉满全球，直至20世纪初，这一理论是人们普遍接受的、唯一正确的引力理论。随着人类智慧的发展，牛顿引力理论的困难日益引起学者们的重视：它无法解释天文学家观测到的事实水星近点的移动，无法解释物体的引力质量等于惯性质量
牛顿引力理论无法研究宇宙。用牛顿引力理论研究宇宙会导致著名的Newman疑难。
1916年，爱因斯坦以全新的观点创立了新的引力理论广义相对论，这是人类对引力认识的第二次升华。爱因斯坦引力理论将时一空几何和引力场统为一体，以其简洁的逻辑和优美的结构令学者们叹服甚至陶醉。它圆满地解决了牛顿引力理论的困难，并将牛顿引力理论纳入自己的特殊情况（弱场近似）。
爱因斯坦引力理论（广义相对论）的建立，第一次为宇宙学提供了动力学基础，使宇宙学成为一门定量的科学。爱因斯坦的引力场方程可以用于宇宙，作为宇宙演化的动力学方程。因此，应用广义相对论，可以根据宇宙的现在研究宇宙的过去和未来，
本书的内容包括广义相对论宇宙学（即标准宇宙学或大爆炸宇宙学）、宇宙的暴胀和量子宇宙学三个部分。在内容安排上侧重于宇宙的暴胀和量子宇宙学，特别是该领域近年来的新进展，包括宇宙暴胀的机制、暴胀和膨胀的自然衔接、dilaton宇宙解、膜宇宙以及近两年用圈量子宇宙学方法给出的宇宙创生过程的量子特性。
本书第一篇是爱因斯坦引力理论基础，为后几篇的叙述做必要的准备。第二篇阐述广义相对论大爆炸宇宙学。大爆炸宇宙学成功地解释了自t=10-2S（轻核形成）至t=10（10）y（现在）宇宙演化阶段的观测事实。其中包括元素的起源（氦丰度测量）、星系光谱的宇宙学红移、3K微波背景辐射、星系计数、宇宙大尺度的均匀各向同性等，宇宙背景辐射的观测两次获得诺贝尔物理学奖（1978年，2006年），就是因为它们支持了大爆炸宇宙模型。由于大爆炸宇宙模型普通为人们所接受，故称之为标准宇宙模型。然而标准宇宙模型也有它的困难，就是在t〈10（-10）S这一极早期演化阶段中的4个问题：奇点问题、视界问题，平直性问题和磁单极问题。书中第三篇比较详细地阐述了20世纪80年代诞生的暴胀宇宙学理论。这一理论解决了上述4个问题中的后三个。它已经把我们带到了t=10（-36）S的宇宙极早期，已接近宇宙的开端。我们可以把加入了暴胀理论的大爆炸宇宙模型称为新的标准宇宙模型，
近年来，人们把超弦理论用于研究暴胀宇宙，发现弦宇宙方程的解可以分成两个对偶分支。一个分支描述膨胀的Friedmann-Robertson-Walker宇宙，另一个分支描述暴胀宇宙，只要dilaton势取通常的确定值，其中任何一个分支便可以平稳地演化到另一个分支。即宇宙可以由弗里德曼膨胀自然过渡到暴胀，再由暴胀自然过渡到弗里德曼膨胀，自然地解决了宇宙暴胀的从容退出问题。dilation宇宙解对于揭示宇宙暴胀的机制是至关重要的。书中比较详细地论述了弦宇宙方程和dilation宇宙解。
标准宇宙模型4个困难问题还剩下一个，即宇宙的初始奇点（宇宙的创生）问题，这是本书第四篇（量子宇宙学）的内容。
广义相对论宇宙学是建立在爱因斯坦引力理论基础上的。严格地说，量子宇宙学应该建立在量子引力理论的基础上，然而，至今尚未建立一个令人满意的量子引力理论。尽管如此，人们仍然可以根据已经了解到的量子引力的某些特征，去寻找各种途径，尝试解决量子宇宙学的主要问题宇宙的创生问题。20世纪80年代初，哈特（Hartle）、霍金（Hawking）、Vilenkin等提出，用宇宙波函数来描述宇宙的量子状态，宇宙动力学方程即惠勒一德维特方程，这样，只要确定宇宙的边界条件，便可定量地研究宇宙的创生问题了。
对于宇宙波函数的选择和宇宙边界条件的确定，哈特一霍金和Vilenkin分别提出了不同的方案，这两个方案构成了目前量子宇宙学的两个学派。本书第四篇比较详细地阐述了哈特一霍金的量子宇宙学理论和韦连金的量子宇宙学理论，并对这两个理论进行了比较。
2006年，美国物理学家Ashtekar，Pawlowski和Singh用圈量子宇宙学理论给出的量子方程做了系统的解析推导和数值计算，发现在大爆炸之前可以存在一个与我们的观测宇宙相似的收缩的经典宇宙，演化一直进入普朗克区域内。在这两个经典宇宙中时空都是连续的，广义相对论精确成立。在收缩的经典宇宙和膨胀的经典宇宙之间的量子通道只持续非常短的一段时间，其间广义相对论失效，这个APS模型中不存在大爆炸奇点，但与已有的反弹宇宙模型不同，它是在圈量子宇宙学框架内经过严格的解析推导和数值计算得到的，唯一遗憾的是假定宇宙是均匀各向同性的。书中第9章比较详细地论述了宇宙学这一最新进展，
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