宇宙学的物理基础

目录**部分均匀各向同性的宇宙第1章膨胀宇宙的运动学和动力学31.1哈勃定律41.2牛顿宇宙学中的尘埃的动力学81.2.1连续性方程81.2.2加速方程91.2.3牛顿解91.3从牛顿到相对论的宇宙学121.3.1均匀及各向同性空间的几何121.3.2爱因斯坦方程和宇宙演化171.3.3弗里德曼方程201.3.4共形时间和相对论性的解221.3.5米尔恩宇宙251.3.6德西特宇宙27第2章光的传播和视界342.1光的测地线342.2视界352.3共形图382.4红移502.4.1用红移来测量时间和距离522.5运动学检验552.5.1角直径-红移关系552.5.2光度-红移关系582.5.3计数612.5.4红移演化61第3章热宇宙633.1宇宙的组分633.2热简史653.3热力学基本原理683.3.1*大熵状态，热谱，守恒律，化学势693.3.2能量密度，压强，物态方程733.3.3计算积分753.3.4极端相对论性粒子793.3.5非相对论性粒子813.4轻子时期833.4.1化学势863.4.2中微子退耦和电子-正电子湮灭883.5核合成913.5.1中子的冻结923.5.2“氘瓶颈”973.5.3氦-41013.5.4氘.1033.5.5其他轻元素1083.6复合1113.6.1氦复合1123.6.2氢复合:平衡态处理1143.6.3氢复合:动理学方法115第4章极早期宇宙.1224.1基础1234.1.1局域规范不变性1234.1.2非阿贝尔规范理论1254.2量子色动力学和夸克-胶子等离子体1284.2.1跑动的耦合常数和渐近自由1314.2.2宇宙学夸克-胶子相变1364.3电弱理论1394.3.1费米子部分1404.3.2U(1)对称性的“自发破缺”1424.3.3规范玻色子1434.3.4费米子相互作用1474.3.5费米子质量1494.3.6CP破坏1514.4“对称性恢复”和相变1534.4.1有效势1544.4.2U(1)模型1584.4.3高温时的对称性恢复1614.4.4相变1634.4.5电弱相变1654.5瞬子，鞍点子，以及早期宇宙1694.5.1势阱中粒子的逃离1694.5.2亚稳真空的衰变1734.5.3规范理论的真空结构1794.5.4手征反常和费米子数的不守恒1844.6超出标准模型1864.6.1暗物质候选者1914.6.2重子生成1964.6.3拓扑缺陷201第5章暴胀一:各向同性极限2105.1初条件疑难2105.2暴胀:主要思想2135.3引力何以成为“排斥性的”?2175.4如何实现p≈.ε的物态方程2185.4.1简单例子:V=12m2'2 2195.4.2一般势:慢滚近似2245.5预热和重加热2265.5.1基本理论2275.5.2窄共振2285.5.3宽共振2325.5.4物理含义2385.6暴胀方案的“菜单”239第二部分不均匀的宇宙第6章牛顿理论中的引力不稳定性2496.1基本方程2496.2金斯理论2516.2.1绝热扰动2526.2.2矢量扰动2546.2.3熵扰动2546.3膨胀宇宙中的不稳定性2556.3.1绝热扰动2566.3.2速度扰动2586.3.3自相似解2596.3.4存在辐射或暗能量时的冷物质2596.4超越线性近似2626.4.1托尔曼解2656.4.2泽尔多维奇解2686.4.3宇宙网270第7章广义相对论中的引力不稳定性2737.1扰动和规范不变量2747.1.1扰动的分类2747.1.2规范变换和规范不变量2757.1.3坐标系2797.2宇宙学扰动的方程2817.3流体力学扰动2847.3.1标量扰动2847.3.2矢量和张量扰动2947.4重子-辐射等离子体和冷暗物质2967.4.1方程2977.4.2扰动的演化和转移函数300第8章暴胀二:原初不均匀性的起源3088.1描述扰动3088.2暴胀的扰动(慢滚近似)3118.2.1哈勃尺度内部3138.2.2产生的扰动谱3148.2.3我们为什么需要暴胀?3188.3量子宇宙学扰动3198.3.1方程3208.3.2**解3228.3.3量子化扰动3268.4暴胀产生的引力波3348.5宇宙的自复制3388.6暴胀理论的预言能力340第9章宇宙微波背景各向异性3429.1基础3439.2萨克斯-沃尔夫效应3469.3初条件3489.4关联函数和多极矩3509.5大角度上的各向异性3539.6延迟复合和有限厚度效应3549.7小角度的各向异性3599.7.1转移函数3599.7.2多极矩3619.7.3参数3639.7.4计算功率谱3679.8确定宇宙学参数3699.9引力波3749.10宇宙微波背景的偏振3789.10.1偏振张量3789.10.2汤姆孙散射和偏振3809.10.3延迟复合和偏振3829.10.4E模和B模偏振以及它们的关联函数3839.11再电离388参考文献391索引402译后记407