[广义相对论].刘辽.文字版.pdf

广义相对论第二版刘辽赵峥编著高等教育出版社郑重声明高等教育出版社依法对本书享有专有出版权。任何未经许可的复制、销售行为均违反《中华人民共和国著作权法》,其行为人将承担相应的民事责任和行政责任,构成犯罪的,将被依法追究刑事责任。为了维护市场秩序,保护读者的合法权益,避免读者误用盗版书造成不良后果,我社将配合行政执法部门和司法机关对违法犯罪的单位和个人给予严厉打击。社会各界人士如发现上述侵权行为,希望及时举报,本社将奖励举报有功人员。反盗版举报电话:(010)58581897/58581896/58581879 传真:(010)82086060 E-mail:dd@ 通信地址:北京市西城区德外大街4号高等教育出版社打击盗版办公室邮编:100011 购书请拨打电话:(010)640140896405460164054588 内容提要本书第一版是刘辽教授根据多年来在北京师范大学物理系讲授“广义相对论”课程的经验,在《广义相对论》讲义的基础上整理、撰写而成的,本书第二版由刘辽教授和赵峥教授修订而成,新版改正了原版中不少错误并增添了一些新内容。本书是广义相对论的入门书,内容叙述深入浅出,详尽全面,材料的选择比较恰当, 不少篇幅吸收了广义相对论一些经典著作的若干精华,并吸收了近年来有关领域的新成果。内容包括:广义相对论的物理基础、黎曼空间的张量运算、爱因斯坦引力场方程和引力场的能量表述、引力辐射、Kruskal度规、致密物质和致密星、黑洞物理、宇宙学。本书可作为我国高等学校理工科高年级大学生、研究生的广义相对论课程的教学用书, 也可供有关的科学研究人员、教师参考。图书在版编目(CIP)数据广义相对论/刘辽,赵峥编著.—2版.—北京: 高等教育出版社, ISBN7-04-014430-1 Ⅰ.广...Ⅱ.①刘...②赵...Ⅲ.广义相对论Ⅳ. 中国版本图书馆CIP数据核字(2004)第033486号策划编辑陶铮责任编辑王文颖封面设计于文燕责任绘图吴文信版式设计史新薇责任校对康晓燕责任印制出版发行高等教育出版社购书热线010-64054588 社址北京市西城区德外大街4号免费咨询800-810-0598 邮政编码100011 网址总机010-82028899 经销新华书店北京发行所印刷版次1987年11月第1版开本787×9601/16 印次年月第次印刷字数470000 、倒页、脱页等质量问题,请到所购图书销售部门联系调换。版权所有侵权必究谨以此书献给那些在科学高峰的攀登中持之以恒、不畏险阻的勇士们! 序言狭义相对论和广义相对论分别建立于1905年和1915年前后,它们是许多实验物理学家、理论物理学家、数学家和天文学家长期集体努力的产物。而在该领域中有突出贡献的集大成者则是伟大的物理学家爱因斯坦(, 1879—1955)。两个理论都是物质世界的时空理论和在时空中物质运动的普遍理论。但两者仍有所不同,狭义相对论认为物质世界存在一种优越的所谓惯性系,从惯性系看来,空间的大小和时间的快慢与物体的运动状态有关,但时空的几何性质却丝毫不受运动物质的影响。例如,静置空间各处的标准钟,一旦调整同步, 就不受周围运动物质的影响,永远保持同步;用静置空间各处的标准尺所测得空间的几何性质也不受周围运动物质的影响,永远遵守欧几里得几何学。广义相对论则不然,它首先认为,一切坐标系都是平权的,不仅空间的大小和时间的快慢与物体的运动状态有关,而且物质世界的时空性质完全取决于运动着的物质,完全取决于运动物质所产生的引力场,它断言,我们事实上并不是生活在平直的欧几里得空间而是生活在一个弯曲的黎曼空间。从哲学上看,广义相对论比狭义相对论更进一步地揭示了时间、空间与运动着的物质之间的辩证关系,标志着人类对客观物质世界的时空结构认识上的深化。从物理学看,在不同领域,狭义相对论和广义相对论所起的作用则有所不同。大家知道,在通常的宏观物理学中,不论广义相对论或狭义相对论都是可以忽略不计的,而在微观高能物理学中,狭义相对论却取得了辉煌的成就,例如,目前认为,任何正确的基本粒子理论都必须满足洛伦兹协变性要求,正是在这一思想的指引下,20世纪30年代狄拉克()把狭义相对论和量子力学结合起来,预言了正电子和其他反粒子的存在。40年代以来发展起来的洛伦兹协变量子场论在研究基本粒子的相互转化规律方面又取得了巨大成就。所有这些都表明狭义相对论是我们认识微观高能物理现象所不可缺少的一个重要基础理论。但迄今为止,广义相对论在当今的微观物理学中还没有得到应用,其原因乃在于引力相互作用比其他已知的三种相互作用,即强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用分别小10倍到10倍,因此一些物理学家认为