从奇点到虫洞：广义相对论专题选讲 - (EPUB全文下载)

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书籍内容：

目录
作者简介
第1章　能量条件
1.1　引言
1.2　能量条件
第2章　奇点与奇点定理
2.1　什么是奇点？
2.2　雷查德利方程
2.3　测地线束与共轭点
2.4　时空的因果结构
2.5　霍金-彭罗斯奇点定理
2.6　讨论
2.7　附录：雷查德利小传
第3章　正质量定理
3.1　渐近平直时空
3.2　广义相对论的动力学
3.3　ADM能量动量
3.4　正质量定理
3.5　舍恩与丘成桐的证明概述
3.6　威顿的证明概述
3.7　讨论
第4章　宇宙监督假设
4.1　黑洞、裸奇点及宇宙监督假设
4.2　摧毁黑洞——不可能的任务？
4.3　彭罗斯猜想与宇宙监督假设
4.4　壳层穿越奇点与壳层会聚奇点
4.5　走向严密表述
4.6　零质量标量场与裸奇点
4.7　讨论
第5章　虫洞物理学
5.1　萨根的小说
5.2　黑洞、白洞和虫洞
5.3　球对称可穿越虫洞
5.4　奇异物质——负能量的挑战
5.5　虫洞的“工程学”
5.6　由虫洞到时间机器
5.7　讨论
名词索引
人名索引
参考文献
后记
作者简介
卢昌海，
出生于杭州，本科就读于复旦大学物理系，毕业后赴美留学，于2000年获美国哥伦比亚大学物理学博士学位，目前旅居纽约。著有《那颗星星不在星图上：寻找太阳系的疆界》、《太阳的故事》和《黎曼猜想漫谈》，并曾在《中国青年报》、《数学文化》、《科幻世界》、《现代物理知识》、《中学生天地》、《科学画报》等报纸、杂志上发表几十篇科普及专业科普作品。
FROM
SINGULARITIES
TO WORMHOLES
从奇点到虫洞
——广义相对论专题选讲
卢昌海　著
清华大学出版社
北　京
内容简介
本书以能量条件为线索，介绍普通教材中较少涉及或较少深入介绍的若干广义相对论专题，包括奇点及奇点定理、正质量定理、宇宙监督假设与虫洞物理学等。本书的介绍既包含背景或历史的介绍，也不回避必要的数学细节，融语言的生动风趣与内容的严谨翔实于一体，可使读者获得对这些专题的较深入的了解。
本书的介绍可作为普通教材的补充，供大学生、研究生及其他具有一定基础的物理爱好者阅读。
本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。
版权所有，侵权必究。侵权举报电话：010-62782989　13701121933
图书在版编目（CIP）数据
从奇点到虫洞：广义相对论专题选讲／卢昌海著．—北京：清华大学出版社，2013
（理解科学丛书）
ISBN 978-7-302-32739-4
Ⅰ．①从…　Ⅱ．①卢…　Ⅲ．①广义相对论　Ⅳ．①O412.1
中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第130823号
责任编辑：邹开颜　赵从棉
封面设计：蔡小波
责任校对：赵丽敏
责任印制：杨　艳
出版发行：清华大学出版社
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印装者：三河市金元印装有限公司
经　销：全国新华书店
开　本：165mm×240mm
印　张：9.75
字　数：136千字
版　次：2013年12月第1版
印　次：2013年12月第1次印刷
定　价：28.00元
产品编号：048341-01
第1章
能量条件
1.1　引言
大家知道，广义相对论的场方程（即爱因斯坦场方程）
〔1〕
是一组有关时空度规的二阶非线性偏微分方程，求解这样的方程组是极其困难的。在20世纪60年代初以前，物理学家们对爱因斯坦场方程的很大一类研究都局限于在各种各样的简化条件——比如特定的对称性——下求解场方程。在这方面最著名的成果之一是德国物理学家施瓦西（Karl Schwarzschild，1873—1916）于1916年得到的施瓦西解，其度规为
其中m为质量参数。另一个同样著名的成果则是俄国物理学家弗里德曼（Alexander Friedmann，1888—1925）于1922年得到的弗里德曼解，其度规被称为罗伯逊-沃尔克度规（Robertson-Walker metric），为
〔2〕
其中R为标度因子，k取值为0、-1或1，分别对应于平直（flat）、负常曲率（constant negative curvature）及正常曲率（constant positive curvature）空间。这两个度规分别是广义相对论在天体物理学和宇宙学上应用最为广泛的度规。
但这两个解的发现也带来了一个共同的问题，那就是它们所对应的度规均具有奇异性。施瓦西度规是一个静态度规，它的奇异性（由上述表达式可以很容易地看到）出现在r＝0及r＝2m处。这其中r＝2m处的奇异性（一度被称为施瓦西奇点）后来被证明只是坐标选择导致的表观奇异性，可以通过坐标变换予以消除
〔3〕

；而r＝0处的奇异性则是真正的物理奇点，时空曲率在趋近该点时趋于发散
〔4〕

。这个奇点被称为曲率奇点。罗伯逊-沃尔克度规由于是动态度规，情形稍微复杂些。当k＝1（即空间具有正曲率）时这一度规在r＝1处似乎具有奇异性，但这也是坐标选择导致的表观奇异性（读者们不妨自己寻找一个坐标变换来消去这一表观奇异性）。除去这一表观奇异性，从形式上看罗伯逊-沃尔克度规似乎没有其他显而易见的奇异性。但把这一度规代入到场方程中，研究它的动力学演化就会发现，对于我们观测到的膨胀宇宙来说，只要宇宙当前的物质分布满足一个很宽泛的条件，罗伯逊-沃尔克度规中的标度因子R（t）在过去某个有限时刻就必定等于零。在那个时刻（通常定义为t＝0）宇宙的空间线度为零，物质密度则发散，因此那也是一个真正的物理奇点，被称为宇宙学奇点，或大爆炸（The Big Bang）。
这些奇点的出现是物理学家们 ............

书籍插图：

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