宇宙物理基础
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作者李惕碚
出版社科学出版社
ISBN9787030708205
出版时间2021-12
装帧平装
开本16开
定价98元
货号1202628303
上书时间2024-09-04
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目录
前言
第1章 经典时空和相对论时空
1.1 经典力学
1.1.1 牛顿力学
牛顿定律
伽利略协变性
惯性力和保证时空
1.1.2 分析力学
广义坐标和位形空间
最小作用量原理
两类背景空间
1.1.3 两类物理定律
1.1.4 平直的背景时空和弯曲的位形空间
1.1.5 曲线运动源于空间弯曲吗？
1.1.6 分析力学的广义协变性
1.2 相对论
1.2.1 洛伦兹空间
洛伦兹协变性
洛伦兹空间是位形空间
经典时空观被颠覆了吗？
1.2.2 电磁场
1.2.3 如果电荷只有一种符号
第2章 相对论引力
2.1 弯曲空间引力场方程
2.1.1 数学方案
2.1.2 等效原理与广义协变
2.2 相对论引力的局域背景时空和位形空间
2.2.1 时空坐标与广义坐标
2.2.2 动力学的两种表述方式
2.2.3 黎曼如何认识弯曲空间
2.3 物理与几何
2.3.1 两种协变性
2.3.2 守恒律与对称性
2.4 平直时空引力场方程
2.4.1 物理方案
2.4.2 如果存在斥力物质
2.4.3 线性化的爱因斯坦场方程
2.4.4 引力波
平直真空引力波方程
激光干涉探测引力波
弯曲时空产生和传播引力波吗？
2.4.5 两个引力场方程
2.5 周培源-彭桓武时空观
2.5.1 弯曲时空与运动的背景时空
2.5.2 水星近日点进动
牛顿轨道没有进动
弯曲时空中也没有进动
平直时空中才有进动
弯曲时空无法解决进动问题
2.5.3 平直时空引力波
第3章 相对论宇宙学
3.1 局域和非局域物理
3.1.1 相对论引力的局域性
3.1.2 非局域的宇宙
3.2 标准宇宙模型
物质密度
宇宙学常数
R-W度规
理想流体
能量方程
动力学方程
标准宇宙模型的物理基础
3.3 相对论宇宙学的困难
3.3.1 运动方程与牛顿宇宙学相同
3.3.2 两个弗里德曼方程相互矛盾
3.3.3 驱动宇宙的是引力还是压力？
引力驱动
压力驱动
3.3.4 违背能量守恒
宇宙学常数
能量方程
动力学方程
3.3.5 宇宙学常数不能使膨胀加速
3.3.6 等效原理不成立
第4章 均匀、各向同性和平直的宇宙
4.1 保证运动与保证时空
4.2 牛顿力学和牛顿宇宙学的困难
4.2.1 引力悖论和白夜悖论
纽曼-西利格悖论
奥柏斯悖论
4.2.2 奇性疑难
奇点
位能无限大
4.2.3 惯性系疑难
4.3 引力中性的宇宙
4.3.1 哲学家的观点
4.3.2 局域引力与非局域引力
第5章 热平衡的宇宙
5.1 热和非热辐射
5.1.1 运动电荷的非热电磁辐射
5.1.2 凝聚体的热电磁辐射
5.1.3 运动质量的非热引力辐射
5.1.4 宇宙的热引力辐射
5.2 局域和非局域热辐射
5.2.1 微波背景辐射黑体谱
5.2.2 没有重子和光子的宇宙
5.2.3 引力的热能化
5.3 暗宇宙的引力辐射
5.3.1 宇宙的热平衡
局域热辐射
非局域热辐射
热平衡和时间同步
5.3.2 凝聚态宇宙
5.3.3 光子和引力声子
5.4 膨胀宇宙的能量转换
5.4.1 实物和辐射
5.4.2 能量守恒
5.4.3 光子-声子热传递
5.5 热力学中的热质能疑难
5.5.1 过增元问题
5.5.2 薛定谔问题
第6章 宇宙动力学
6.1 宇宙时空的对称性
6.1.1 非洛伦兹的宇宙时空
6.1.2 伽利略协变、洛伦兹协变和“广义协变”
6.1.3 宇宙时空的伽利略对称性
6.2 中性真空动力学
6.2.1 膨胀宇宙的物理图像
均匀各向同性系统
膨胀宇宙
还原与涌现
6.2.2 能量方程和运动方程
能量方程
运动方程
6.2.3 无相变宇宙的膨胀
6.2.4 宇宙相变
朗道理论
昂萨格倒易关系
6.2.5 中性凝聚宇宙的膨胀
6.2.6 宇宙临界现象
6.3 局域和非局域运动
6.3.1 宇宙真空的膨胀
6.3.2 质点动力学
第7章 宇宙的起源
7.1 暴胀
7.2 相互作用和基本粒子的产生
7.2.1 宇宙学常数问题
7.2.2 大数定律
7.3 微波背景各向异性四极矩缺失
第8章 宇宙的构成
8.1 宇宙物质的组成
8.2 非局域扰动
8.3 暗物质
8.3.1 有暗物质粒子吗？
8.3.2 暗物质晕热力学
8.3.3 暗物质晕动力学
小尺度问题
宇宙的“邪恶轴”
8.4 暗能量
8.4.1 宇宙空洞
8.4.2 黑洞硬核
超新星爆发机制
脉冲星运动方向
黑洞喷流
第9章 物理学的基础架构
9.1 时间与空间
9.1.1 惯性系与平直时空
9.1.2 惯性力与反作用
9.2 老子宇宙论
9.2.1 泰勒斯与老子
西方的
内容摘要
本书通过分析经典力学和狭义相对论的基本概念和理论架构，指出弯曲的物理位形空间中的广义坐标不是时空坐标；爱因斯坦的“弯曲时空”是一个束缚了基本物理学和宇宙学发展的错误假设，广义相对论的场方程描述的只是现象——引力场的弯曲，并不揭示新的引力规律，更不能用于描述均匀的宇宙；建立在广义相对论基础上的标准宇宙学，是一个不自洽的理论，存在诸多根本性的疑难。本书陈述了完整表述局域引力规律的引力场方程，以及符合宇宙学原理和物理学基本规律的引力中性宇宙模型。将宇宙视为被重力支配的单极世界是广义相对论的世界观。广义相对论场方程的方法论类似于绘画或处理大数据的机器智能，并不是探寻与表述普遍规律的科学方法。本书指出，只有接受宇宙的多极性，并且回归探索与表述自然规律的科学方法，才能为基本物理学与宇宙学理论建立必需的基础架构。
从事物理学和宇宙学研究的专业工作者，关注物理学和宇宙学发展的大学和中学师生，以及关注自然科学哲学问题的人文学者和广大读者，都会对本书的论述有兴趣。广义相对论用到的非线性数学只是描述引力位形细节的需要，而表述引力规律则只需要用到表述电磁规律的数学工具，不熟悉张量分析与微分几何并不影响对于本书的阅读和理解。
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