引力 [AN INTRODUCTION TO EINSTEINS GENERAL RELATIVITY] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 哈蒂（Hartle J.B.） 著

圖書標籤:

• 物理學
• 廣義相對論
• 引力
• 愛因斯坦
• 時空
• 宇宙學
• 黑洞
• 相對論
• 科學
• 天體物理學

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787506291781

版次：1

商品编码：10175889

包装：平装

外文名称：AN INTRODUCTION TO EINSTEINS GENERAL RELATIVITY

开本：16开

出版时间：2008-09-01

用纸：胶版纸

页数：582

正文语种：英语

內容簡介

　　Einstein的廣義相對論是現代物理的基石。它包括瞭大量講述時空的前沿話題，黑洞、重力波以及宇宙學。隨著廣義相對論越來越成為同時代物理和天文學的中心，其在本科教育中的地位也顯得尤為重要。這本全新的教材很適閤本科生作為瞭解該課程的基礎理論。物理優先、數學理論盡可能少、大量的應用實例，作者為物理學傢和對該學科感興趣的讀者自然順暢的講述瞭這門學科。
　　讀者對象：《引力》適用於物理專業的本科生，研究生以及對該學科感興趣的廣大讀者。
　　目次：（第一部分）牛頓物理和狹義相對論中的時空：引力物理；幾何作為物理；牛頓物理中的空間；時間和引力；狹義相對論原理；狹義相對論力學； （第二部分）廣義相對論的彎麯時空：引力作為幾何；彎麯時空的描述；測地綫；球形星體外的幾何；廣義相對論的太陽係檢驗；實用相對論引力；引力坍縮和黑洞；天體物理學黑洞；微小轉動；鏇轉黑洞；引力波；宇宙觀察；宇宙學模型；什麼是宇宙以及為什麼；（第三部分）Einstein方程：數學部分；麯率和Einstein方程；麯率源；引力波發射；相對論星體。

內頁插圖

目錄

Preface
PART I SPACE AND TIME IN NEWTONIAN　PHYSICS AND SPECIAL RELATIVITY
1 Gravitational Physics
2 Geometry as Physics
2.1 Gravity Is Geometry
2.2 Experiments in Geometry
2.3 Different Geometries
2.4 Specifying Geometry
2.5 Coordinates and Line Element
2.6 Coordinates and Invariance

3 Space， Time， and Gravity in　Newtonian Physics
3.1 Inertial Frames
3.2 The Principle of Relativity
3.3 Newtonian Gravity
3.4 Gravitational and Inertial Mass
3.5 Variational Principle for Newtonian Mechanics

4 Principles of Special Relativity
4.1 The Addition of Velocities and the Michelson-Morley Experiment
4.2 Einsteins Resolution and Its Consequences
4.3 Spacetime
4.4 Time Dilation and the Twin Paradox
4.5 Lorentz Boosts
4.6 Units

5 Special Relativistic Mechanics
5.1 Four-Vectors
5.2 Special Relativistic Kinematics
5.3 Special Relativistic Dynamics
5.4 Variational Principle for Free Particle Motion
5.5 Light Rays
5.6 Observers and Observations

PART Ⅱ THE CURVED SPACETIMES OF GENERAL RELATIVITY
6 Gravity as Geometry
6.1 Testing the Equality of Gravitational and Inertial Mass
6.2 The Equivalence Principle
6.3 Clocks in a Gravitational Field
6.4 The Global Positioning System
6.5 Spacetime Is Curved
6.6 Newtonian Gravity in Spacetime Terms

7 The Description of Curved Spacetime
7.1 Coordinates
7.2 Metric
7.3 The Summation Convention
7.4 Local Inertial Frames
7.5 Light Cones and World Lines
7.6 Length， Area， Volume， and Four-Volume for Diagon Metrics
7.7 Embedding Diagrams and Wormholes
7.8 Vectors in Curved Spacetime
7.9 Three-Dimensional Surfaces in Four-Dimensional　Spacetime

8 Geodesics
8.1 The Geodesic Equation
8.2 Solving the Geodesic Equation——-Symmetries and　Conservation Laws
8.3 Null Geodesics
8.4 Local Inertial Frames and Freely Falling Frames

9 The Geometry Outside a Spherical Star
9.1 Schwarzschild Geometry
9.2 The Gravitational Redshift
9.3 Particle Orbits——Precession of the Perihelion
9.4 Light Ray Orbits——The Deflection and Time Delay of Light

10 Solar System Tests of General Relativity
10.1 Gravitational Redshift
10.2 PPN Parameters
10.3 Measurements of the PPN Parametery
10.4 Measurement of the PPN Parameter B-Precession of Mercurys Perihelion

11 Relativistic Gravity in Action
11.1 Gravitational Lensing
11.2 Accretion Disks Around Compact Objects
11.3 Binary Pulsars

12 Gravitational Collapse and Black Holes
12.1 The Schwarzschild Black Hole
12.2 Collapse to a Black Hole
12.3 Kruskal-Szekeres Coordinates
12.4 Nonspherical Gravitational Collapse

13 Astrophysical Black Holes
13.1 Black Holes in X-Ray Binaries
13.2 Black Holes in Galaxy Centers
13.3 Quantum Evaporation of Black Holes——Hawking Radiation

14 A Little Rotation
14.1 Rotational Dragging of Inertial Frames
14.2 Gyroscopes in Curved Spacetime
14.3 Geodetic Precession
14.4 Spacetime Outside a Slowly Rotating Spherical Body
14.5 Gyroscopes in the Spacetime of a Slowly Rotating Body
14.6 Gyros and Freely Falling Frames

15 Rotating Black Holes
15.1 Cosmic Censorship
15.2 The Kerr Geometry
15.3 The Horizon of a Rotating Black Hole
15.4 Orbits in the Equatorial Plane
15.5 The Ergosphere

16 Gravitational Waves
16.1 A Linearized Gravitational Wave
16.2 Detecting Gravitational Waves
16.3 Gravitational Wave Polarization
16.4 Gravitational Wave Interferometers
16.5 The Energy in Gravitational Waves

17 The Universe Observed
17.1 The Composition of the Universe
17.2 The Expanding Universe
17.3 Mapping the Universe

18 Cosmological Models
18.1 Homogeneous， Isotropic Spacetimes
18.2 The Cosmological Redshift
18.3 Matter， Radiation， and Vacuum
18.4 Evolution of the Flat FRW Models
18.5 The Big Bang and Age and Size of the Universe
18.6 Spatially Curved Robertson-Walker Metrics
18.7 Dynamics of the Universe

19 Which Universe and Why？
19.1 Surveying the Universe
19.2 Explaining the Universe

PART III THE EINSTEIN EQUATION
20 A Little More Math
20.1 Vectors
20.2 Dual Vectors
20.3 Tensors
20.4 The Covariant Derivative
20.5 Freely Falling Frames Again

21 Curvature and the Einstein Equation
21.1 Tidal Gravitational Forces
21.2 Equation of Geodesic Deviation
21.3 Riemann Curvature
21.4 The Einstein Equation in Vacuum
21.5 Linearized Gravity

22 The Source of Curvature
22.1 Densities
22.2 Conservation
22.2 Conservation of Energy-Momentum
22.3 The Einstein Equation
22.4 The Newtonian Limit

23 Gravitational Wave Emission
23.1 The Linearized Einstein Equation with Sources
23.2 Solving the Wave Equation with a Source
23.3 The General Solution of Linearized Gravity
23.4 Production of Weak Gravitational Waves
23.5 Gravitational Radiation from Binary Stars
23.6 The Quadrupole Formula for the Energy Loss in Gravitational Waves
23.7 Effects of Gravitational Radiation Detected in a Binary Pulsar
23.8 Strong Source Expectations

24 Relativistic Stars
24.1 The Power of the Pauli Principle
24.2 Relativistic Hydrostatic Equilibrium
24.3 Stellar Models
24.4 Matter in Its Ground State
24.5 Stability
24.6 Bounds on the Maximum Mass of Neutron Stars

APPENDIXES
A Units
A.1 Units in General
A.2 Units Employed in this Book
B Curvature Quantities
C Curvature and the Einstein Equation
D Pedagogical Strategy
D.1 Pedagogical Principles
D.2 Organization
D.3 Constructing Courses
Bibliography
Index

前言/序言

　　~Einsteins relativistic theory of gravitation——general relativity——will shortly be acentury old. At its core is one of the most beautiful and revolutionary conceptionsof modem science——the idea that gravity is the geometry of four-dimensionalcurved spacetime. Together with quantum theory， general relativity is one of thetwo most profound developments of twentieth-century physics.　 General relativity has been accurately tested in the solar system. It underliesour understanding of the universe on the largest distance scales， and is centralto the explanation of such frontier astrophysical phenomena as gravitational col-lapse， black holes， X-ray sources， neutron stars， active galactic nuclei， gravita-tional waves， and the big bang. General relativity is the intellectual origin of manyideas in contemporary elementary particle physics and is a necessary prerequisiteto understanding theories of the unification of all forces such as string theory.　 An introduction to this subject， so basic， so well established， so central to sev-eral branches of physics， and so interesting to the lay public is naturally a partof the education of every undergraduate physics major. Yet teaching general rel-ativity at an undergraduate level confronts a basic problem. The logical order ofteaching this subject （as for most others） is to assemble the necessary mathemati-cal tools， motivate the basic defining equations， solve the equations， and apply thesolutions to physically interesting circumstances. Developing the tools of differ-ential geometry， introducing the Einstein equation， and solving it is an elegant andsatisfying story. But it can also be a long one， too long in fact to cover both thatand introduce the many con~~temporary applications in the time that is typicallyavailable for an introductory undergraduate course.　 Gravity introduces general relativity in a different order. The principles onwhich it is based are discussed at greater length in Appendix D， but essentiallythe strategy is the following： The simplest physically relevant solutions of theEinstein equation are presented first， without derivation， as spacetimes whose ob-servational consequences are to be explored by the study of the motion of testparticles and light rays in them. This brings the student to the physical phenom-ena as quickly as possible. It is the part of the subject most directly connected toclassical mechanics， and requires the minimum of new mathematical ideas. TheEinstein equation is introduced later and solved to show how these geometriesoriginate.　 A course for junior or senior level physics students based on these principlesand the first two parts of this book has been part of the undergraduate curriculumat the University of California， Santa Barbara for over twenty-five years. It works.~

好的，以下是一本關於愛因斯坦廣義相對論導論的圖書的簡介，該簡介旨在詳細描述該領域的核心概念和發展脈絡，但不直接引用原書的特定章節或內容： --- 書名：時空織錦的幾何學：廣義相對論原理與探索 簡介： 本書旨在為讀者構建一個清晰而深刻的框架，用以理解和掌握愛因斯坦廣義相對論這一二十世紀物理學的基石理論。我們所棲居的時空，並非牛頓力學中那個被動、絕對的背景，而是一個可以被物質和能量塑形的動態實體。廣義相對論正是對這種“物質決定時空幾何，時空幾何決定物質運動”深刻洞察的數學化錶達。 全書從宏觀概念的鋪陳齣發，逐步深入到其精妙的數學結構。我們首先迴顧狹義相對論的成就與局限，尤其是它在處理引力問題時的不足。正是這種對等效原理的探索，驅使愛因斯坦超越瞭時間和空間的絕對性，將引力場這一概念，重新詮釋為時空彎麯的體現。 一、 幾何學的重生：從歐幾裏得到黎曼 廣義相對論的數學核心在於非歐幾裏得幾何，特彆是黎曼幾何的引入。本書將詳盡介紹這些必要的數學工具，但會以物理直覺為導嚮。我們將探討什麼是流形（Manifolds），張量（Tensors）如何在不同參考係下保持其物理意義的協變性，以及度規張量（Metric Tensor）如何精確地編碼瞭時空的幾何結構——即我們所感知的“距離”和“時間間隔”。 讀者將理解，運動的物體（包括光綫）遵循的是“測地綫”（Geodesics），這是在彎麯時空中兩點間最短（或最長）的路徑，這完全取代瞭牛頓引力中的“力”的概念。我們不會僅僅停留在公式的羅列，而是深入解析為何速度、質量和動量被統一在同一張描述時空扭麯的“畫布”之上。 二、 核心方程的物理內涵：愛因斯坦場方程 全書的核心驅動力是愛因斯坦場方程——一個將物質/能量分布（由能量動量張量描述）與其産生的時空麯率（由愛因斯坦張量描述）聯係起來的微分方程組。我們將逐項解析方程的各個組成部分：裏奇張量、裏奇標量、以及宇宙學常數。 場方程的精妙之處在於其內在的張力：左邊描述“幾何如何彎麯”，右邊描述“物質如何存在”。本書將重點闡述如何從這個簡潔的張量方程中，自然而然地推導齣牛頓引力定律在弱場、低速極限下的精確迴歸，這不僅是理論自洽的標誌，也是檢驗任何新引力理論的起點。 三、 經典檢驗與宇宙學圖景 廣義相對論的偉大不僅在於其理論的優雅，更在於它對一係列經典實驗現象的驚人預言和精確解釋。我們將詳細分析三個奠基性的檢驗： 1. 水星近日點的進動： 這一微小但無法用牛頓理論解釋的現象，是廣義相對論首次取得的重大勝利。 2. 光綫的彎麯： 描述瞭光綫在太陽引力場中偏摺的角度，這一預言在1919年的日食觀測中得到瞭證實，使愛因斯坦名聲大噪。 3. 引力紅移： 解釋瞭光子在爬升或下降引力勢能井時頻率的變化，這是時空彎麯對時間流逝影響的直接體現。 此外，本書也將帶領讀者進入宏大的宇宙尺度。廣義相對論是現代宇宙學的語言。我們將探討由弗裏德曼、勒梅特等人基於場方程得齣的宇宙學模型，理解宇宙膨脹的幾何基礎，以及黑洞這一極端時空幾何結構的誕生。黑洞，作為時空被無限扭麯的終極形態，其事件視界（Event Horizon）和奇點（Singularity）的概念，將從純粹的數學解中浮現，挑戰我們對空間和時間的直覺認知。 四、 進階的探索方嚮 最後，本書將觸及廣義相對論前沿研究的一些關鍵領域，為有誌於深入探索的讀者指明方嚮： 引力波： 時空本身的漣漪。我們將討論引力波的産生機製，它們在早期理論中的預言，以及近年來通過LIGO等先進設備探測到的實際信號，這標誌著我們進入瞭“引力波天文學”的新時代。 標量-張量理論與替代性引力模型： 探討除愛因斯坦場方程之外，物理學傢為解決暗能量、暗物質等當前宇宙學難題所提齣的修正引力理論框架。 量子引力的挑戰： 簡要介紹將廣義相對論與量子場論統一所麵臨的巨大障礙，這是二十一世紀理論物理學最大的未解之謎之一。 本書力求以嚴謹而不失啓發性的筆調，引導讀者跨越數學的障礙，直達廣義相對論的物理核心。它不僅是一門關於引力的學問，更是一部關於我們如何理解宇宙結構和自身在其中位置的哲學性探索。閱讀完畢後，讀者將不再將引力視為一種神秘的“力”，而是理解為時空本身的動態屬性，一個由物質刻畫的、宏偉的幾何藝術品。

评分☆☆☆☆☆

我帶著一種既好奇又略帶忐忑的心情去接觸《引力》這本書。我對愛因斯坦的理論總是敬畏三分，總覺得那是一個高不可攀的智力高峰。所以，我希望這本書能夠成為我的“引路人”，它不要上來就拋齣一堆我無法理解的方程，而是能循序漸進，從最基本的概念講起。比如，它會如何解釋牛頓的萬有引力定律和愛因斯坦的廣義相對論之間的根本區彆？我希望作者能用一種引人入勝的敘事方式，帶領我領略這個科學史上的偉大飛躍。我特彆想知道，書中是否會探討一些有趣的宇宙現象，比如引力透鏡效應，或者是黑洞視界附近的奇特景象，並嘗試用相對論來解釋它們。如果這本書能夠讓我讀完之後，不再僅僅將引力看作是把我們釘在地麵上的那股力量，而是能體會到它在宇宙尺度上的宏大作用，那將是我最大的收獲。

评分☆☆☆☆☆

對於《引力》這本書，我最大的期待是它能否成功地將一個通常被認為極其復雜的科學理論，以一種清晰且易於理解的方式呈現給普通讀者。我希望它不是那種堆砌著晦澀術語和繁復公式的學術著作，而是能夠通過富有想象力的類比和直觀的插圖，將廣義相對論的精髓“軟著陸”到我的認知中。例如，我會很想知道，作者是如何解釋“時空彎麯”這個核心概念的？是用一個被拉伸的橡皮膜上滾動的球來形象化，還是有更巧妙的比喻？我希望這本書能讓我明白，引力並非一種“力”在推拉，而是時空本身的幾何結構所決定的運動軌跡。此外，我對於書中是否會涉及到廣義相對論的實際應用或者科學史的背景故事也充滿興趣。瞭解這個理論是如何一步步被提齣，被驗證，以及它如何改變瞭我們對宇宙的認知，會讓我對這個概念有更立體的感受。

评分☆☆☆☆☆

這本書《引力》，我希望它能成為我打開廣義相對論大門的一把鑰匙，而不是一堵高牆。我對它的期待在於，它能否用一種非常“接地氣”的方式，將愛因斯坦那顛覆性的思想傳遞給我。想象一下，如果我能夠通過這本書，理解為什麼在極強的引力場中，時間會流逝得更慢，或者黑洞是如何産生的，那將是一種多麼令人振奮的體驗。我希望書中不會充斥著隻有專業人士纔能懂的術語，而是會用最清晰、最形象的語言來解釋那些核心概念，比如“等效原理”或者“引力場方程”的意義。我期待它能夠引發我更深層次的思考，讓我能夠站在一個更宏觀的角度去理解宇宙的運行機製，而不僅僅是將引力看作是我們日常生活中一個被動的存在。

评分☆☆☆☆☆

我希望《引力》這本書能夠提供一個全新的視角來審視我們周遭的世界，甚至整個宇宙。它不應該是一本枯燥的教科書，而是更像一本引人入勝的科普讀物，用一種詩意而又嚴謹的方式，探索引力的奧秘。我期待書中能夠描繪齣引力如何塑造星係的形成，如何影響著光綫的傳播，以及它在宇宙演化過程中扮演的不可或缺的角色。如果作者能夠用生動的語言，將那些抽象的數學概念轉化為可以想象的畫麵，例如，將時空的彎麯比作一張被物體壓實的網，我就能夠更好地理解其中的原理。我希望這本書能夠點燃我對宇宙的好奇心，讓我不再僅僅滿足於錶麵的理解，而是能夠更深入地去探究那些隱藏在現象背後的深刻規律。

评分☆☆☆☆☆

一本名為《引力》的書，我最近偶然翻閱瞭一下，雖然我對愛因斯坦的廣義相對論知之甚少，但書名本身就充滿瞭神秘和吸引力。我好奇的是，這本書會如何嚮一個門外漢解釋這個如此抽象的概念？它是否會使用大量的數學公式，還是更傾嚮於用生動的比喻和圖像來輔助理解？我尤其期待作者能否以一種引人入勝的方式，將引力這個我們習以為常的現象，提升到宇宙尺度上的深刻理解。它會帶我穿越時空，感受黑洞的拉扯，還是解釋宇宙膨脹的奇妙動力？我希望這本書能像一個睿智的朋友，耐心地引導我一步步揭開宇宙的奧秘，而不是給我一堆難以消化的理論。想象一下，如果我能因此對夜空中閃爍的星辰有瞭更深的感悟，能理解它們為何會以如此精確的軌道運行，那將是一種多麼美妙的體驗。這本書，或許就是通往這種啓迪的一扇門。

评分☆☆☆☆☆

学习，进步，多学习，多进步

评分☆☆☆☆☆

但是对为什么产生引力目前没有解释。近代物理（广义相对论）认为万有引力是由于时空弯曲而产生。众所周知，两点之间线段最短，这是在平面几何中的公理，这线段就是短程线。然而，在被弯曲的四维时空里，短程线也被弯曲了。因此受到引力作用，行星沿短程线向太阳靠近，由于质量巧合（包括速度巧合）的原因，又因为行星具有惯性（很多人理解成离心力，这是错的，离心力只是假象，宇宙中根本并不存在离心力，至少现在没有发现），从而周而复始的绕太阳按椭圆轨道公转。当质量不巧合时，会出现引力跳板现象，或撞向太阳。其中，构成天体系统的主要原因并不是引力，而是质量所引起的时空扭曲。

评分☆☆☆☆☆

必买好书,很满意,下次再来

评分☆☆☆☆☆

这本书是纯英文的，适合本科生作为了解该课程的基础理论。物理优先、数学理论尽可能少、大量的应用实例，作者为物理学家和对该学科感兴趣的读者自然顺畅的讲述了这门学科。

评分☆☆☆☆☆

这本书里还涉及许多科普的东西，诸如虫洞，以及各种佯谬，非常适合大家了解广义相对论。此书是英文版，需要一定的专业知识和术语，公式推导需要好的理解。

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

很经典的书，相对论的权威教材

评分☆☆☆☆☆

活动买的，价格比较合适

评分☆☆☆☆☆

没来得及看，据说某位或诺奖的人推荐。