Gravitation 引力论

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符號約定
作者 J. A. Wheeler 專為中文版寫的前言
序
譯後序
目次
	框目
	插圖目次
第一篇 空時物理學
	第一章 幾何動力學槪要
		§1.1 蘋果的寓言
		§1.2 帶坐標和不帶坐標的空時
		§1.3 失重
		§1.4 帶坐標和不帶坐標的局域Lorentz幾何
		§1.5 時間
		§1.6 曲率
		§1.7 物質對幾何的效應
第二篇 平直空時中的物理學
	第二章 狹義相對論基礎
		§2.1 槪論
		§2.2 幾何客體
		§2.3 矢量
		§2.4 度規張量
		§2.5 微分形式
		§2.6 梯度和方向微商
		§2.7 幾何客體的坐標表述
		§2.8 離心機和光子
		§2.9 Lorentz變換
		§2.10 碰撞
	第三章 電磁場
		§3.1 Lorentz力和電磁場張量
		§3.2 普遍意義下的張量
		§3.3 3+1觀點與幾何觀點的比較
		§3.4 Maxwell方程
		§3.5 用張量運算
	第四章 電磁學和微分形式
		§4.1 外微分
		§4.2 電磁2-形式和Lorentz力
		§4.3 諸形式說明電磁學以及電磁學說明諸形式
		§4.4 輻射場
		§4.5 Maxwell方程組
		§4.6 外微分和閉合形式
		§4.7 來自局域定律的超距作用
	第五章 脅強-能量張量和守恒定律
		§5.1 初階槪述
		§5.2 三維體積和脅強-能量張量的定義
		§5.3 脅強-能量張量的分量
		§5.4 粒子群的脅強-能量張量
		§5.5 理想流體的脅強-能量張量
		§5.6 電磁脅強-能量
		§5.7 脅強-能量張量的對稱性
		§5.8 四維動量守恒：積分公式
		§5.9 四維動量守恒：微分公式
		§5.10 ▽．T=0的應用舉例
		§5.11 角動量
	第六章 加速的觀測者
		§6.1 加速的觀測者可用狹義相對論分析
		§6.2 雙曲運動
		§6.3 對加速參照系大小的限制
		§6.4 均勻加速觀測者所攜帶的四重軸
		§6.5 具有任意加速度的觀測者作了Fermi-Walker遷移的四重軸
		§6.6 加速觀測者的局域坐標系
	第七章 引力與狹義相對論的不相容
		§7.1 把引力併入狹義相對論的嘗試
		§7.2 由能量守恒導出引力紅移
		§7.3 引力紅移意味著空時彎曲
		§7.4 作為等效原理證據的引力紅移
		§7.5 局域平直，整體彎曲
第三篇 彎曲空時的數學
	第八章 微分幾何：槪論
		§8.1 第三篇槪述
		§8.2 初階和高階的比較：觀點和功用上的差異
		§8.3 幾何學的三方面：圖示、抽象和分量
		§8.4 彎曲空時中的張量代數
		§8.5 平行移動，協變微商，聯絡係數，短程線
		§8.6 局域Lorentz系：數學推論
		§8.7 短程線偏離和Riemann曲率張量
	第九章 微分拓撲
		§9.1 在無度規無短程線空時中的幾何客體
		§9.2 「矢量」和「方向微商」改善為切向矢量
		§9.3 矢量的基，分量和變換定律
		§9.4 1-形式
		§9.5 張量
		§9.6 對易算符和圖示技術
		§9.7 流形和微分拓撲學
	第十章 仿射幾何學：短程線，平行移動和協變微商
		§10.1 短程線和等效原理
		§10.2 平行移動和協變微商：圖示方法
		§10.3 平行移動和協變微商：抽象方法
		§10.4 平行移動和協變微商：分量方法
		§10.5 短程線方程
	第十一章 短程線偏離與空時曲率
		§11.1 曲率壓軸戲
		§11.2 鄰近短程線的相對加速度
		§11.3 潮汐引力和Riemann曲率張量
		§11.4 繞閉合曲線的平行移動
		§11.5 平直性等階於Riemann曲率為零
		§11.6 Riemann簡正坐標
	第十二章 用彎曲空時語言表示的Newton重力
		§12.1 Newton重力槪要
		§12.2 Newton空時的層理（stratification）
		§12.3 Galileo坐標系
		§12.4 Newton重力的、幾何的、無坐標的闡述
		§12.5 物理學的幾何觀點：評論
	第十三章 Riemann幾何：度規作為一切的基礎
		§13.1 狹義相對論的局域有效性影響幾何的新特徵
		§13.2 度規
		§13.3 彎曲空時幾何的短程線與局域Lorentz幾何的直線之間的一致性
		§13.4 短程線作為致極原時的世界線
		§13.5 Riemann的由度規導致的性質
		§13.6 加速觀測者的固有參照系
	第十四章 曲率的計算
		§14.1 曲率作為理解物理學的手段
		§14.2 構成 Einstein 張量
		§14.3 更有效的計算
		§14.4 短線程Lagrange函數方法
		§14.5 曲率2-形式
		§14.6 用外微分形式計算曲率
	第十五章 Bianchi恒等式和邊界的邊界
		§15.1 Bianchi恒等式槪要
		§15.2 Bianchi恒等式=0作為「邊界的邊界=0」的表現形式
		§15.3 轉矩：縮併Bianchi恒等式的關鍵
		§15.4 轉矩的計算
		§15.5 從「邊界的邊界為零」査看轉矩的守恒
		§15.6 用微分形式表示的轉矩守恒
		§15.7 從轉矩守恒到Einstein幾何動力學：預演
第四篇 Einstein的引力幾何理論
	第十六章 等效原理和「引力場」的測量
		§16.1 槪述
		§16.2 彎曲空時中的物理學定律
		§16.3 等效原理中的因子順序問題
		§16.4 用以測量空間和時間間隔的桿和鐘
		§16.5 引力場的測量
	第十七章 質量-能量怎樣產生曲率
		§17.1 作為場方程表述中心思想的源的自動守恒
		§17.2 源的自動守恒：動力學的必然
		§17.3 宇宙常數
		§17.4 Newton極限
		§17.5 把Einstein理論公理化嗎？
		§17.6 「沒有前幾何」：Einstein理論與其他重力理論的重大區別
		§17.7 領略Einstein方程的歷史
	第十八章 弱引力場
		§18.1 重力的線性理論
		§18.2 引力波
		§18.3 重力對物質的效應
		§18.4 近Newton引力場
	第十九章 引力系統的質量和角動量
		§19.1 弱引力源的外場
		§19.2 質量和角動量的測量
		§19.3 完全相對論性的質量和角動量
		§19.4 閉宇宙的質量和角動量
	第二十章 四維動量和角動量守恒定律
		§20.1 槪述
		§20.2 四維動量和角動量的Gauss流量積分
		§20.3 四維動量和角動量的體積分
		§20.4 為什麼引力場的能量不能局域化
		§20.5 總四維動量和角動量守恒定律
		§20.6 從場方程導出運動方程
	第二十一章 變分原理和初値數據
		§21.1 動力學需要初値數據
		§21.2 Hilbert作用量原理和Palatini變分法
		§21.3 物質的Lagrange函數和脅強-能量張量
		§21.4 把空時分割為空間和時間
		§21.5 內稟曲率與外賦曲率
		§21.6 Hilbert作用量原理和在空間加時間分割時Arnowitt-Deser-Misner對它的修正
		§21.7 幾何動力學的Arnowitt, Deser和Misner表述
		§21.8 隨時間向前積分
		§21.9 薄夾層表述中的初値問題
		§21.10 時間對稱和時間反對稱初値問題
		§21.11 York確定四維幾何的諸「把手」
		§21.12 Mach原理和慣性的起源
		§21.13 連接條件
	第二十二章 熱力學，流體動力學，電動力學，幾何光學，和動力論
		§22.1 本章的原由
		§22.2 彎曲空時中的熱力學
		§22.3 彎曲空時中的流體動力學
		§22.4 彎曲空時中的電動力學
		§22.5 彎曲空時中的幾何光學
		§22.6 彎曲空時中的動力論
第五篇 相對論性恒星
	第二十三章 球狀恒星
		§23.1 序言
		§23.2 靜止球狀系統的坐標和度規
		§23.3 Schwarzschild坐標的物理解釋
		§23.4 恒星內部物質的描繪
		§23.5 結構方程
		§23.6 外部的引力場
		§23.7 如何建立恒星模型
		§23.8 靜止恒星的空時幾何
	第二十四章 脈衝星和中子星；類星體和超大質量恒星
		§24.1 槪述
		§24.2 恒星演化的終點
		§24.3 脈衝星
		§24.4 超大質量恒星和疽星的不穩定性
		§24.5 類星體和星系核的爆發
		§24.6 相對論性星團
	第二十五章 「勢凹陷」作為在Schwarzschild幾何中運動的主要新特徵
		§25.1 從Kepler定律到在Schwarzschild幾何中運動的有效勢
		§25.2 對稱性和守恒定律
		§25.3 Schwarzschild幾何中的運動守恒量
		§25.4 引力紅移
		§25.5 粒子的軌道
		§25.6 在Schwarzschild幾何中光子，中微子或引力子的軌道
		§25.7 球狀星團
	第二十六章 恒星的脈動
		§26.1 動機
		§26.2 提出問題
		§26.3 Euler微擾與Lagrange微擾的比較
		§26.4 初値方程
		§26.5 動力學方程和邊界條件
		§26.6 結論的槪要
第六篇 宇宙
	第二十七章 理想化的宇宙學
		§27.1 宇宙的均勻性和各向同性
		§27.2 理想化為流體的宇宙的脅強-能量張量
		§27.3 均勻和各向同性的幾何含義
		§27.4 宇宙的共動、同步坐標系
		§27.5 膨脹因子
		§27.6 均勻超曲面的可能的三維幾何
		§27.7 流體的運動方程
		§27.8 Einstein場方程
		§27.9 時間參量和Hubble常數
		§27.10 閉宇宙的初等Friedmann宇宙學
		§27.11 違背Einstein宇宙學槪念的均勻各向同性宇宙模型
	第二十八章 宇宙演化到它目前的狀態
		§28.1 宇宙的「標準模型」
		§28.2 以原始混沌修正的標準模型
		§28.3 在初始奇點「之前」是什麼？
		§28.4 其他的宇宙學理論
	第二十九章 宇宙目前的狀態和將來的演化
		§29.1 確定宇宙命運的參量
		§29.2 宇宙學紅移
		§29.3 距離-紅移關係式；Hubble常數的測量
		§29.4 星等-紅移關係式；減速參量的測量
		§29.5 宇宙「透鏡效應」的探索
		§29.6 宇宙今天的密度
		§29.7 目前有關宇宙學參量知識的總結
	第三十章 各向異性的和非均勻的宇宙學
		§30.1 為什麼宇宙是如此的均勻和各向同性？
		§30.2 各向異性宇宙的Kasner模型
		§30.3 各向異性的絕熱冷卻
		§30.4 各向異性的粘滯耗散
		§30.5 各向異性宇宙中粒子的創生
		§30.6 非均勻的宇宙學
		§30.7 混主宇宙
		§30.8 微波背景的視界和各向同性
第七篇 引力坍縮和黑洞
	第三十一章 Schwarzschild幾何
		§31.1 大質量恒星的坍縮是不可避免的
		§31.2 引力半徑的非奇異性
		§31.3 在r=2M處Schwarzschild坐標的行為
		§31.4 幾種表現良好的坐標系
		§31.5 Kruskal-Szekeres坐標與Schwarzschild坐標之間的關係
		§31.6 Schwarzschild 幾何的動力學
	第三十二章 引力坍縮
		§32.1 Schwarzschild 幾何的適用性
		§32.2 Birkhoff 定理
		§32.3 坍縮恒星的外部幾何
		§32.4 密度均勻歷力為零的恒星的坍縮
		§32.5 具有內壓力時的球對稱坍縮
		§32.6 落入r=0奇點的人的命運
		§32.7 現實的引力坍縮——槪述
	第三十三章 黑洞
		§33.1 為什麼是「黑洞」？
		§33.2 黑洞的引力場和電磁場
		§33.3 質量，角動量，電荷和磁矩
		§33.4 對稱性和參照系拖曳
		§33.5 試驗粒子的運動方程
		§33.6 主零線匯
		§33.7 黑洞能量的存儲和遷移
		§33.8 可逆變換與不可逆變換
	第三十四章 整體技巧，視界和奇點定理
		§34.1 整體技巧與局域技巧
		§34.2 在漸近平直空時中的「無窮遠」處
		§34.3 因果律和視界
		§34.4 視界的整體結構
		§34.5 黑洞動力學第二定律的證明
		§34.6 關於奇點的定理和「最後狀態的論點」
第八篇 引力波
	第三十五章 引力波的傳播
		§35.1 觀點
		§35.2 真空中「線性理論」的回顧
		§35.3 線性理論中的平面波解
		§35.4 橫向無跡（TT）規範
		§35.5 線性引力波中的短程線偏離
		§35.6 平面波的偏振
		§35.7 引力波攜帶的脅強-能量
		§35.8 廣義相對論完備理論中的引力波
		§35.9 嚴格的平面波解
		§35.10 嚴格平面波的物理性質
		§35.11 嚴格的電磁平面波與引力平面波的比較
		§35.12 關於嚴格平面波的新觀點
		§35.13 短波近似
		§35.14 背景曲率對波傳播的效應
		§35.15 引力波的脅強-能量張量
	第三十六章 引力波的產生
		§36.1 引力波的四極性
		§36.2 用內功率流表示輻射功率
		§36.3 引力波的實驗室發生器
		§36.4 引力波的天體物理源：一般討論
		§36.5 引力坍縮，黑洞，超新星和脈衝星作為引力波源
		§36.6 雙星作為引力波源
		§36.7 近Newton慢運動源的輻射公式
		§36.8 慢運動源的輻射反作用
		§36.9 推導輻射公式的基礎
		§36.10 在慢運動近似下輻射場的估算
		§36.11 輻射反作用勢的導出
	第三十七章 引力波的探測
		§37.1 坐標系和衝擊波
		§37.2 機械探測器的加速度
		§37.3 機械探測器的類型
		§37.4 振動的機械探測器：介紹性評述
		§37.5 穩定通量單色波激發的理想化的波為主探測器
		§37.6 由任意通量的輻射激發的理想的，以波為主的探測器
		§37.7 由任意通量的輻射激發的一般的，以波為主的探測器
		§37.8 噪聲探測器
		§37.9 非機械探測器
		§37.10 展望未來
第九篇 廣義相對論的實驗檢驗
	第三十八章 檢驗相對論的基礎
		§38.1 在太陽系中的檢驗要比在遙遠的空間容易一些
		§38.2 廣義相對論分析檢驗的理論框架
		§38.3 自由下落唯一性原理的檢驗：Eötvös-Dicke實驗
		§38.4 檢驗是否存在著支配長度和時間測量以及支配粒子運動學的度規
		§38.5 短程線運動的檢驗：引力紅移實驗
		§38.6 等效原理的檢驗
		§38.7 檢驗是否存在著未知的長程場
	第三十九章 其他引力理論和後Newton近似
		§39.1 其他理論
		§39.2 引力的度規理論
		§39.3 後Newton極限與PPN表述
		§39.4 PPN坐標系
		§39.5 描述太陽系中的物質
		§39.6 後Newton展開的性質
		§39.7 Newton 近似
		§39.8 PPN度規係數
		§39.9 PPN坐標相對於「宇宙靜止系」的速度
		§39.10 PPN脅強-能量張量
		§39.11 PPN 運動方程
		§39.12 PPN坐標與周圍宇宙的關係
		§39.13 PPN表述的總結
	第四十章 太陽系實驗
		§40.1 為了把廣義相對論與己提出的引力度規理論相區別而開展的許多實驗
		§40.2 利用光線和射電波檢驗引力
		§40.3 「光」偏轉
		§40.4 雷達傳播的時間延遲
		§40.5 短程線軌道中的近日點移動和周期性微擾
		§40.6 月球軌道中的三體效應
		§40.7 慣性系的拖曳
		§40.8 引力常數是恒定不變的嗎？
		§40.9 行星和太陽在短程線上運動嗎？
		§40.10 廣義相對論實驗檢驗總結
第十篇 前沿
	第四十一章 旋量
		§41.1 反射，旋轉和旋轉的組合
		§41.2 無窮小旋轉
		§41.3 以旋量代數表示Lorentz變換
		§41.4 以旋量代數表示Thomas運動
		§41.5 旋量
		§41.6 矢量與旋量之間的對應關係
		§41.7 旋量代數
		§41.8 自旋空間及其基旋量
		§41.9 把旋量看作旗桿加上旗加上指向-纏繞關係
		§41.10 夜空的景象：旋量的一個應用
		§41.11 作為引力理論有力工具的旋量
	第四十二章 REGGE計算法
		§42.1 為什麼討論Regge計算法
		§42.2 Regge計算法簡介
		§42.3 單形和虧損角
		§42.4 場方程的骨架形式
		§42.5 格子結構的選擇
		§42.6 邊長的選擇
		§42.7 Regge計算法過去的應用
		§42.8 Regge計算法的未來
	第四十三章 超空間：幾何動力學的競技場
		§43.1 區別空間，超空間和空時
		§43.2 用(3)G的超空間語言描述幾何動力學
		§43.3 Einstein-Hamilton-Jacobi方程
		§43.4 幾何漲落
	第四十四章 超越時間的終點
		§44.1 引力坍縮是物理學有史以來最大的危機
		§44.2 對預言坍縮理論的評價
		§44.3 真空起伏，它的普遍性和最後的統治地位
		§44.4 有魔力的建筑材料不是幾何而是前幾何
		§44.5 作為命題算法的前幾何
		§44.6 黑盒子：宇宙的再加工
文獻目錄和人名索引
標題索引
附錄