從奇點到蟲洞:廣義相對論專題選講 9787302327394 清華大學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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盧昌海 著

圖書標籤:

• 廣義相對論
• 奇點
• 蟲洞
• 引力
• 時空
• 物理學
• 天體物理
• 宇宙學
• 理論物理
• 清華大學齣版社

店鋪： 花晨月夕圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302327394

商品編碼：29902988960

包裝：平裝

齣版時間：2013-12-01

基本信息

書名：從奇點到蟲洞:廣義相對論專題選講

定價：28.00元

作者：盧昌海

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2013-12-01

ISBN：9787302327394

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.259kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書以能量條件為綫索，對能量條件在其他一些廣義相對論課題比如奇點與奇點定理、正質量定理、宇宙監督假設一並進行介紹。本書將以嚴謹的物理框架為基礎，用生動的文筆，翔實的資料，為幻想般的問題尋找盡可能現實的答案。
　　通過本書您將會明白以下問題，黑洞能被摧毀嗎？什麼是彭羅斯猜想？白洞是真實還是幻想？蟲洞可以構築時間機器嗎？時空的拓撲結構可以改變嗎？黑洞能作為星際旅行的通道嗎？什麼是奇異物質？奇異物質存在嗎？科幻影片中穿越蟲洞的特技閤乎物理嗎？裸奇點會造成什麼麻煩？“上帝”憎惡裸奇點嗎？奇點是物理時空中的點嗎？奇點的存在有多大的普遍性？什麼樣的蟲洞纔能成為星際旅行的通道？那通道一定是捷徑嗎？為什麼像“正質量”那樣貌似顯而易見的特性在廣義相對論中會成為難題？

目錄

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第1章 能量條件
1.1引言
1.2能量條件
第2章 奇點與奇點定理
2.1什麼是奇點？
2.2雷查德利方程
2.3測地綫束與共軛點
2.4時空的因果結構
2.5霍金-彭羅斯奇點定理
2.6討論
2.7附錄：雷查德利小傳
第3章 正質量定理
3.1漸進平直時空
3.2廣義相對論的動力學
3.3 ADM能量動量
3.4正質量定理
3.5捨恩與丘成桐的證明概述
3.6威頓的證明概述
3.7討論
第4章 宇宙監督假設
4.1黑洞、裸奇點及宇宙監督假設
4.2摧毀黑洞不可能任務？
4.3彭羅斯猜想與宇宙監督假設
4.4殼層穿越奇點與殼層會聚奇點
4.5走嚮嚴密錶述
4.6零質量標量場與裸奇點
4.7討論
第5章 蟲洞物理學
5.1薩根的小說
5.2黑洞、白洞和蟲洞
5.3球對稱可穿越蟲洞
5.4奇異物質負能量的挑戰
5.5蟲洞的“工程學”
5.6由蟲洞到時間機器
5.7討論
後記

作者介紹

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　　盧昌海，齣生於杭州，本科就讀於復旦大學物理係，畢業後赴美留學，於2000年獲美國哥倫比亞大學物理學博士學位，目前旅居紐約。著有《那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界》、《太陽的故事》和《黎曼猜想漫談》，並曾在《中國青年報》、《數學文化》、《科幻世界》、《現代物理知識》、《中學生天地》、《科學畫報》等報紙、雜誌上發錶幾十篇科普及專業科普作品。

文摘

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序言

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宇宙的織錦：從牛頓力學到現代宇宙學的飛躍 一部全麵而深入的經典物理學與現代宇宙學導論，旨在為讀者構建一個連貫、完整的物理學世界觀。 本書旨在帶領讀者完成一場跨越數百年、從經典力學奠基到現代宇宙學前沿的智力探險。我們不聚焦於任何特定高等理論的深入剖析，而是緻力於描繪物理學思想如何一步步演化，如何從對日常現象的精準描述，拓展到對宇宙宏大尺度的終極探索。全書結構清晰，層層遞進，力求在保證科學嚴謹性的同時，兼顧不同背景讀者的理解需求。 第一部分：牛頓的遺産與機械世界的構建 本部分將從物理學的基石——經典力學——開始。我們將細緻考察艾薩剋·牛頓所構建的宇宙圖景，這套理論體係統治瞭人類對運動和力的理解長達兩百年之久。 第一章：運動的幾何與動力學的誕生 本章深入探討瞭運動學的基本概念，包括瞬時速度、加速度的精確定義，以及它們如何通過微積分的語言被統一起來。我們將詳細分析勻加速直綫運動、拋體運動的精確軌跡，並將其置於笛卡爾坐標係下進行解析。隨後，重點轉嚮牛頓的運動定律： 第一定律（慣性定律）： 深入剖析“慣性係”的概念，闡釋它如何挑戰瞭亞裏士多德的直覺物理學。 第二定律（$mathbf{F}=mmathbf{a}$）： 不僅僅是公式的陳述，而是對“力”這一物理量的操作性定義。我們將探討質量（慣性質量與引力質量的初步區分）在這一框架中的角色，並通過大量的實例，如多體問題和碰撞分析，展示其強大的預測能力。 第三定律（作用與反作用）： 探討其普遍性，並辨析在某些看似復雜的係統（如動量守恒的係統）中如何應用。 第二章：保守力、能量與係統的和諧 經典力學的核心美學在於其守恒定律。本章將能量的概念提升到與力同等重要的地位。 功與動能： 詳細推導功-動能定理，理解動能作為一種狀態量的物理意義。 保守力場與勢能： 明確保守力的定義及其判據（如沿任意閉閤路徑做功為零）。引入重力勢能、彈性勢能等概念，構建起勢能麵圖景。 機械能守恒定律： 展示在保守力做功的係統中，機械能如何成為描述係統演化的最簡潔量度。我們將分析簡單的振動係統（如簡諧振子）和行星的近地軌道運動（開普勒定律的力學推導）。 動量與角動量： 討論綫性動量和角動量作為矢量守恒量的深刻意義，特彆是角動量守恒在鏇轉體係（如陀螺儀）中的應用。 第二部分：從電磁學到時空的變革 經典物理學在十九世紀末期遭遇瞭其最大的危機，這危機源於對光本質和電磁現象的深入研究。本部分將詳述麥剋斯韋如何統一瞭電與磁，以及這一統一如何間接導嚮瞭愛因斯坦的狹義相對論。 第三章：電荷、場與麥剋斯韋方程組的統一 本章聚焦於電磁學的核心。我們將從庫侖定律和安培定律齣發，逐步引入場的概念，理解電場和磁場作為物理實在的獨立性。 靜電學與靜磁學： 考察電勢和磁勢，利用高斯定律和安培定律求解對稱體係中的場分布。 法拉第電磁感應定律： 解釋變化的磁場如何産生電場，這是理解發電機和變壓器的基礎。 麥剋斯韋的洞見： 詳細解釋“位移電流”的引入如何彌補瞭安培定律的不足，從而導齣瞭完整的麥剋斯韋方程組。 電磁波的預言： 展示麥剋斯韋方程組的解自然地預言瞭電磁波的存在，其傳播速度恰好等於當時測得的光速。 第四章：光速的恒定性與狹義相對論的基石 光速的恒定性打破瞭牛頓的時空觀。本章著重於狹義相對論的邏輯推導，而非復雜的張量分析。 以太的幻滅： 簡述邁剋爾遜-莫雷實驗及其對“絕對靜止參考係”的否定。 洛倫茲變換的幾何： 導齣現實的坐標變換關係，分析其對時間和空間測量的影響。 相對論效應： 深入探討時間膨脹（Time Dilation）和長度收縮（Length Contraction）的物理圖像，並提供實際觀測的例子（如μ子衰變）。 質能等價： 推導 $E=mc^2$ 的過程，解釋質量和能量在高速運動下的相互轉化，以及動量在相對論框架下的修正形式。 第三部分：宇宙的幾何化與引力的再思考 在狹義相對論構建瞭平直時空中的物理學之後，引力問題依然懸而未決。本部分將係統地介紹愛因斯坦如何將引力從一種“力”轉變為時空本身的彎麯。 第五章：等效原理與彎麯時空的思想基礎 本章是通往廣義相對論的橋梁，專注於理解物理學傢如何從宏觀現象推導齣幾何的必然性。 等效原理的精髓： 詳述引力質量與慣性質量的等價性如何暗示引力場等同於加速運動。我們將分析升降機實驗和光綫在引力場中的偏摺的定性預測。 時空彎麯的直覺： 通過介紹黎曼幾何中的基本概念——測地綫（Geodesics）——來闡釋“物體在引力場中沿直綫運動”的真正含義：它們在彎麯時空中沿著“最直”的路徑前進。 慣性與引力的統一： 論證為什麼加速運動的參考係（狹義相對論的有效範圍）必須被嵌入到非歐幾何的空間中纔能描述引力現象。 第六章：從經典理論到現代天體物理學的展望 本部分結尾將提供一個概述，說明廣義相對論的成功應用如何開啓瞭現代天體物理學的全新領域，而無需深入學習其核心的愛因斯坦場方程的解法。 對牛頓引力的修正： 考察廣義相對論對水星近日點進動等經典問題提供的精確解釋。 大尺度結構的預測： 簡要介紹廣義相對論在描述宇宙整體演化中的基礎作用，包括對宇宙膨脹的理論框架的貢獻（不涉及具體度規的求解）。 極端天體物理現象的萌芽： 簡述黑洞概念的提齣及其在引力場極端彎麯區域的物理特性（如事件視界），以及引力波作為時空漣漪的理論預測。 總結： 本書最終的目標是為讀者搭建一個清晰的知識階梯，使讀者能夠理解現代物理學是如何一步步從對地球上物體的精確描述，發展成為對整個時空結構進行幾何化描述的宏偉理論體係。我們強調的是概念的清晰性、曆史的邏輯鏈條，以及不同理論之間的內在聯係和突破點，從而培養讀者對物理學思想的深刻洞察力。

評分☆☆☆☆☆

這本《從奇點到蟲洞:廣義相對論專題選講》的書名聽起來就讓人充滿好奇！“奇點”和“蟲洞”這兩個詞本身就帶著神秘和科幻的色彩，讓人不禁聯想到黑洞的形成、宇宙的奧秘，以及是否可能存在穿越時空的捷徑。廣義相對論作為愛因斯坦最偉大的理論之一，本身就以其深邃的物理思想和挑戰直覺的結論而聞名。這本書以“專題選講”的形式，想必會深入探討廣義相對論的幾個核心且引人入勝的方麵。我特彆期待它能以清晰易懂的方式，闡述那些通常被認為是極其抽象和復雜的概念。畢竟，廣義相對論常常讓初學者望而卻步，希望這本書能成為一座連接普通讀者與宇宙深層規律的橋梁。想象一下，能夠理解黑洞視界的形成機製，甚至探討蟲洞存在的可能性，這將是多麼令人興奮的智力冒險！書名中“清華大學齣版社”的標識也讓人對其學術嚴謹性和內容質量充滿信心。

評分☆☆☆☆☆

《從奇點到蟲洞:廣義相對論專題選講》這個書名，瞬間抓住瞭我對於時空本質的好奇心。一直以來，我對宇宙的起源、黑洞內部的神秘世界以及科幻電影中常見的蟲洞概念都非常著迷。廣義相對論作為描述引力和時空結構的宏大理論，其重要性不言而喻。這本書以“專題選講”的形式，讓我覺得它提供瞭一種有選擇性的、深入的學術探討方式，而不是試圖一次性講完所有內容。我期待它能在某些特定專題上，例如關於奇點的本質、視界附近的物理效應，或者蟲洞的數學模型等方麵，提供詳盡的講解和前沿的觀點。作者的學識和錶達能力將直接決定這本書的閱讀體驗，希望它能兼具學術深度和科普的趣味性，讓我能夠充分領略愛因斯坦理論的魅力，並對宇宙的理解更上一層樓。

評分☆☆☆☆☆

收到這本《從奇點到蟲洞:廣義相對論專題選講》後，我迫不及待地翻閱起來。書的裝幀設計簡潔大方，散發著學術的沉靜氣息，但書名卻又暗藏著對宇宙最前沿探索的渴望。我一直對引力波的探測和黑洞的研究充滿興趣，廣義相對論無疑是理解這些現象的基石。這本書通過“專題選講”的方式，讓我看到瞭它並非一本包羅萬象的教科書，而是聚焦於幾個最具代錶性和研究價值的專題。這恰恰是我想要的，能夠更深入地鑽研某些關鍵概念，而不是淺嘗輒止。我希望這本書能夠提供一些獨特的視角，或許是從曆史發展的脈絡，或許是從最新的觀測證據齣發，來解讀廣義相對論的精妙之處。尤其想知道，作者是如何處理那些數學上極其復雜的推導，能否用更直觀的方式呈現，讓非專業人士也能窺見其理論的壯麗圖景。

評分☆☆☆☆☆

《從奇點到蟲洞:廣義相對論專題選講》這本書名，立刻勾起瞭我對宇宙最前沿物理學的興趣。廣義相對論，作為現代物理學的兩大支柱之一，其描述引力的方式——時空彎麯，一直是讓我著迷的概念。而“奇點”與“蟲洞”更是將這一理論推嚮瞭令人神往的極緻。這本書以“專題選講”的形式呈現，這意味著它不會泛泛而談，而是會深入探討幾個選定的、可能也是最具代錶性的廣義相對論主題。我非常期待它能夠為我揭示黑洞內部究竟是怎樣一番景象，以及蟲洞是否真的隻存在於科幻小說之中，或者在理論上是否存在其構建的可能性。希望這本書能夠以一種既專業又易於理解的方式，帶我探索時空的奧秘，感受廣義相對論的邏輯之美。

評分☆☆☆☆☆

我注意到《從奇點到蟲洞:廣義相對論專題選講》這本書，單是書名就足夠吸引人。從“奇點”這個可能代錶著宇宙起點或黑洞中心的極端狀態，到“蟲洞”這個充滿想象力的時空隧道，廣義相對論所描繪的宇宙圖景無疑是宏偉而震撼的。我一直覺得，理解廣義相對論是觸碰宇宙終極奧秘的關鍵之一，但其數學的復雜性和概念的抽象性常常讓人望而卻步。這本書的“專題選講”形式，讓我看到瞭一種更為聚焦和深入的解讀方式，它可能會挑選齣最精彩、最核心的幾個話題進行剖析，這樣或許能讓讀者更好地抓住重點，避免被龐雜的知識海洋淹沒。我很想知道，這本書在闡釋這些深奧概念時，是如何做到既保持嚴謹的科學性，又不失趣味性和可讀性的。