从奇点到虫洞:广义相对论专题选讲 9787302327394 清华大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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卢昌海 著

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• 广义相对论
• 奇点
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• 物理学
• 天体物理
• 宇宙学
• 理论物理
• 清华大学出版社

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302327394

商品编码：29902988960

包装：平装

出版时间：2013-12-01

基本信息

书名：从奇点到虫洞:广义相对论专题选讲

定价：28.00元

作者：卢昌海

出版社：清华大学出版社

出版日期：2013-12-01

ISBN：9787302327394

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.259kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书以能量条件为线索，对能量条件在其他一些广义相对论课题比如奇点与奇点定理、正质量定理、宇宙监督假设一并进行介绍。本书将以严谨的物理框架为基础，用生动的文笔，翔实的资料，为幻想般的问题寻找尽可能现实的答案。
　　通过本书您将会明白以下问题，黑洞能被摧毁吗？什么是彭罗斯猜想？白洞是真实还是幻想？虫洞可以构筑时间机器吗？时空的拓扑结构可以改变吗？黑洞能作为星际旅行的通道吗？什么是奇异物质？奇异物质存在吗？科幻影片中穿越虫洞的特技合乎物理吗？裸奇点会造成什么麻烦？“上帝”憎恶裸奇点吗？奇点是物理时空中的点吗？奇点的存在有多大的普遍性？什么样的虫洞才能成为星际旅行的通道？那通道一定是捷径吗？为什么像“正质量”那样貌似显而易见的特性在广义相对论中会成为难题？

目录

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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渐进平直时空
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
后记

作者介绍

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　　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。

文摘

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序言

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宇宙的织锦：从牛顿力学到现代宇宙学的飞跃 一部全面而深入的经典物理学与现代宇宙学导论，旨在为读者构建一个连贯、完整的物理学世界观。 本书旨在带领读者完成一场跨越数百年、从经典力学奠基到现代宇宙学前沿的智力探险。我们不聚焦于任何特定高等理论的深入剖析，而是致力于描绘物理学思想如何一步步演化，如何从对日常现象的精准描述，拓展到对宇宙宏大尺度的终极探索。全书结构清晰，层层递进，力求在保证科学严谨性的同时，兼顾不同背景读者的理解需求。 第一部分：牛顿的遗产与机械世界的构建 本部分将从物理学的基石——经典力学——开始。我们将细致考察艾萨克·牛顿所构建的宇宙图景，这套理论体系统治了人类对运动和力的理解长达两百年之久。 第一章：运动的几何与动力学的诞生 本章深入探讨了运动学的基本概念，包括瞬时速度、加速度的精确定义，以及它们如何通过微积分的语言被统一起来。我们将详细分析匀加速直线运动、抛体运动的精确轨迹，并将其置于笛卡尔坐标系下进行解析。随后，重点转向牛顿的运动定律： 第一定律（惯性定律）： 深入剖析“惯性系”的概念，阐释它如何挑战了亚里士多德的直觉物理学。 第二定律（$mathbf{F}=mmathbf{a}$）： 不仅仅是公式的陈述，而是对“力”这一物理量的操作性定义。我们将探讨质量（惯性质量与引力质量的初步区分）在这一框架中的角色，并通过大量的实例，如多体问题和碰撞分析，展示其强大的预测能力。 第三定律（作用与反作用）： 探讨其普遍性，并辨析在某些看似复杂的系统（如动量守恒的系统）中如何应用。 第二章：保守力、能量与系统的和谐 经典力学的核心美学在于其守恒定律。本章将能量的概念提升到与力同等重要的地位。 功与动能： 详细推导功-动能定理，理解动能作为一种状态量的物理意义。 保守力场与势能： 明确保守力的定义及其判据（如沿任意闭合路径做功为零）。引入重力势能、弹性势能等概念，构建起势能面图景。 机械能守恒定律： 展示在保守力做功的系统中，机械能如何成为描述系统演化的最简洁量度。我们将分析简单的振动系统（如简谐振子）和行星的近地轨道运动（开普勒定律的力学推导）。 动量与角动量： 讨论线性动量和角动量作为矢量守恒量的深刻意义，特别是角动量守恒在旋转体系（如陀螺仪）中的应用。 第二部分：从电磁学到时空的变革 经典物理学在十九世纪末期遭遇了其最大的危机，这危机源于对光本质和电磁现象的深入研究。本部分将详述麦克斯韦如何统一了电与磁，以及这一统一如何间接导向了爱因斯坦的狭义相对论。 第三章：电荷、场与麦克斯韦方程组的统一 本章聚焦于电磁学的核心。我们将从库仑定律和安培定律出发，逐步引入场的概念，理解电场和磁场作为物理实在的独立性。 静电学与静磁学： 考察电势和磁势，利用高斯定律和安培定律求解对称体系中的场分布。 法拉第电磁感应定律： 解释变化的磁场如何产生电场，这是理解发电机和变压器的基础。 麦克斯韦的洞见： 详细解释“位移电流”的引入如何弥补了安培定律的不足，从而导出了完整的麦克斯韦方程组。 电磁波的预言： 展示麦克斯韦方程组的解自然地预言了电磁波的存在，其传播速度恰好等于当时测得的光速。 第四章：光速的恒定性与狭义相对论的基石 光速的恒定性打破了牛顿的时空观。本章着重于狭义相对论的逻辑推导，而非复杂的张量分析。 以太的幻灭： 简述迈克尔逊-莫雷实验及其对“绝对静止参考系”的否定。 洛伦兹变换的几何： 导出现实的坐标变换关系，分析其对时间和空间测量的影响。 相对论效应： 深入探讨时间膨胀（Time Dilation）和长度收缩（Length Contraction）的物理图像，并提供实际观测的例子（如μ子衰变）。 质能等价： 推导 $E=mc^2$ 的过程，解释质量和能量在高速运动下的相互转化，以及动量在相对论框架下的修正形式。 第三部分：宇宙的几何化与引力的再思考 在狭义相对论构建了平直时空中的物理学之后，引力问题依然悬而未决。本部分将系统地介绍爱因斯坦如何将引力从一种“力”转变为时空本身的弯曲。 第五章：等效原理与弯曲时空的思想基础 本章是通往广义相对论的桥梁，专注于理解物理学家如何从宏观现象推导出几何的必然性。 等效原理的精髓： 详述引力质量与惯性质量的等价性如何暗示引力场等同于加速运动。我们将分析升降机实验和光线在引力场中的偏折的定性预测。 时空弯曲的直觉： 通过介绍黎曼几何中的基本概念——测地线（Geodesics）——来阐释“物体在引力场中沿直线运动”的真正含义：它们在弯曲时空中沿着“最直”的路径前进。 惯性与引力的统一： 论证为什么加速运动的参考系（狭义相对论的有效范围）必须被嵌入到非欧几何的空间中才能描述引力现象。 第六章：从经典理论到现代天体物理学的展望 本部分结尾将提供一个概述，说明广义相对论的成功应用如何开启了现代天体物理学的全新领域，而无需深入学习其核心的爱因斯坦场方程的解法。 对牛顿引力的修正： 考察广义相对论对水星近日点进动等经典问题提供的精确解释。 大尺度结构的预测： 简要介绍广义相对论在描述宇宙整体演化中的基础作用，包括对宇宙膨胀的理论框架的贡献（不涉及具体度规的求解）。 极端天体物理现象的萌芽： 简述黑洞概念的提出及其在引力场极端弯曲区域的物理特性（如事件视界），以及引力波作为时空涟漪的理论预测。 总结： 本书最终的目标是为读者搭建一个清晰的知识阶梯，使读者能够理解现代物理学是如何一步步从对地球上物体的精确描述，发展成为对整个时空结构进行几何化描述的宏伟理论体系。我们强调的是概念的清晰性、历史的逻辑链条，以及不同理论之间的内在联系和突破点，从而培养读者对物理学思想的深刻洞察力。

评分☆☆☆☆☆

《从奇点到虫洞:广义相对论专题选讲》这个书名，瞬间抓住了我对于时空本质的好奇心。一直以来，我对宇宙的起源、黑洞内部的神秘世界以及科幻电影中常见的虫洞概念都非常着迷。广义相对论作为描述引力和时空结构的宏大理论，其重要性不言而喻。这本书以“专题选讲”的形式，让我觉得它提供了一种有选择性的、深入的学术探讨方式，而不是试图一次性讲完所有内容。我期待它能在某些特定专题上，例如关于奇点的本质、视界附近的物理效应，或者虫洞的数学模型等方面，提供详尽的讲解和前沿的观点。作者的学识和表达能力将直接决定这本书的阅读体验，希望它能兼具学术深度和科普的趣味性，让我能够充分领略爱因斯坦理论的魅力，并对宇宙的理解更上一层楼。

评分☆☆☆☆☆

我注意到《从奇点到虫洞:广义相对论专题选讲》这本书，单是书名就足够吸引人。从“奇点”这个可能代表着宇宙起点或黑洞中心的极端状态，到“虫洞”这个充满想象力的时空隧道，广义相对论所描绘的宇宙图景无疑是宏伟而震撼的。我一直觉得，理解广义相对论是触碰宇宙终极奥秘的关键之一，但其数学的复杂性和概念的抽象性常常让人望而却步。这本书的“专题选讲”形式，让我看到了一种更为聚焦和深入的解读方式，它可能会挑选出最精彩、最核心的几个话题进行剖析，这样或许能让读者更好地抓住重点，避免被庞杂的知识海洋淹没。我很想知道，这本书在阐释这些深奥概念时，是如何做到既保持严谨的科学性，又不失趣味性和可读性的。

评分☆☆☆☆☆

收到这本《从奇点到虫洞:广义相对论专题选讲》后，我迫不及待地翻阅起来。书的装帧设计简洁大方，散发着学术的沉静气息，但书名却又暗藏着对宇宙最前沿探索的渴望。我一直对引力波的探测和黑洞的研究充满兴趣，广义相对论无疑是理解这些现象的基石。这本书通过“专题选讲”的方式，让我看到了它并非一本包罗万象的教科书，而是聚焦于几个最具代表性和研究价值的专题。这恰恰是我想要的，能够更深入地钻研某些关键概念，而不是浅尝辄止。我希望这本书能够提供一些独特的视角，或许是从历史发展的脉络，或许是从最新的观测证据出发，来解读广义相对论的精妙之处。尤其想知道，作者是如何处理那些数学上极其复杂的推导，能否用更直观的方式呈现，让非专业人士也能窥见其理论的壮丽图景。

评分☆☆☆☆☆

《从奇点到虫洞:广义相对论专题选讲》这本书名，立刻勾起了我对宇宙最前沿物理学的兴趣。广义相对论，作为现代物理学的两大支柱之一，其描述引力的方式——时空弯曲，一直是让我着迷的概念。而“奇点”与“虫洞”更是将这一理论推向了令人神往的极致。这本书以“专题选讲”的形式呈现，这意味着它不会泛泛而谈，而是会深入探讨几个选定的、可能也是最具代表性的广义相对论主题。我非常期待它能够为我揭示黑洞内部究竟是怎样一番景象，以及虫洞是否真的只存在于科幻小说之中，或者在理论上是否存在其构建的可能性。希望这本书能够以一种既专业又易于理解的方式，带我探索时空的奥秘，感受广义相对论的逻辑之美。

评分☆☆☆☆☆

这本《从奇点到虫洞:广义相对论专题选讲》的书名听起来就让人充满好奇！“奇点”和“虫洞”这两个词本身就带着神秘和科幻的色彩，让人不禁联想到黑洞的形成、宇宙的奥秘，以及是否可能存在穿越时空的捷径。广义相对论作为爱因斯坦最伟大的理论之一，本身就以其深邃的物理思想和挑战直觉的结论而闻名。这本书以“专题选讲”的形式，想必会深入探讨广义相对论的几个核心且引人入胜的方面。我特别期待它能以清晰易懂的方式，阐述那些通常被认为是极其抽象和复杂的概念。毕竟，广义相对论常常让初学者望而却步，希望这本书能成为一座连接普通读者与宇宙深层规律的桥梁。想象一下，能够理解黑洞视界的形成机制，甚至探讨虫洞存在的可能性，这将是多么令人兴奋的智力冒险！书名中“清华大学出版社”的标识也让人对其学术严谨性和内容质量充满信心。