引力波物理学与天文学:理论、实验和数据分析的介绍

目录中文版序言序言例题列表介绍第1章 引言 11 1 牛顿引力中的潮汐力 11 2 相对论 6第2章 广义相对论简要回顾 82 1 微分几何 82 1 1 坐标和距离 82 1 2 矢量 112 1 3 联络 122 1 4 测地线 202 1 5 *率 212 1 6 测地偏离 262 1 7 里奇张量和爱因斯坦张量 272 2 弱引力场中的低速运动 282 3 能量-动量张量 302 3 1 理想流体 312 3 2 电磁学 332 4 爱因斯坦场方程 342 5 广义相对论的牛顿极限 352 5 1 线性化引力 352 5 2 牛顿极限 382 5 3 高速运动 392 6 习题 40参考文献 42第3章 引力波 433 1 引力波的描述 433 1 1 引力波的传播 493 2 引力波的物理性质 513 2 1 引力波的效应 513 2 2 引力波携带的能量 603 3 引力辐射的产生 623 3 1 远场和近场解 623 3 2 引力辐射的光度 673 3 3 辐射反作用 713 3 4 引力辐射携带的角动量 723 4 示范：转动的三轴椭球体 723 5 示范：轨道双星系统 773 6 习题 83参考文献 87第4章 超越牛顿极限 894 1 后牛顿理论 894 1 1 点粒子系统 964 1 2 两体后牛顿运动 1024 1 3 双星旋近的高阶后牛顿波形 1074 2 弯*背景的扰动 1084 2 1 宇宙学时空中的引力波 1134 2 2 黑洞微扰 1164 3 数值相对论 1234 3 1 Arnowitt-Deser-Misner(ADM)形式 1234 3 2 坐标选择 1324 3 3 初始数据 1344 3 4 引力波的提取 1364 3 5 物质 1364 3 6 数值方法 1374 4 习题 137参考文献 139第5章 引力辐射源 1415 1 连续引力波源 1425 2 引力波暴的源 1475 2 1 并合中的双星 1475 2 2 引力坍缩 1535 2 3 宇宙弦尖点暴 1575 2 4 其他暴发源 1585 3 随机引力波背景源 1585 3 1 宇宙学背景 1605 3 2 天体物理学背景 1765 4 习题 179参考文献 180第6章 引力波探测器 1826 1 地基激光干涉仪探测器 1836 1 1 光学注释 1866 1 2 法布里-珀罗腔 1906 1 3 迈克耳孙干涉仪 1946 1 4 功率回收 1976 1 5 读出 1996 1 6 初始LIGO探测器的频率响应 2046 1 7 传感器噪声 2096 1 8 环境噪声源 2126 1 9 控制系统 2216 1 10 干涉仪探测器的引力波响应 2236 1 11 第二代地基干涉仪(及未来) 2266 2 空基探测器 2326 2 1 航天器追踪 2326 2 2 LISA 2336 2 3 十分之一赫兹实验 2366 3 脉冲星计时实验 2376 4 共振质量探测器 2406 5 习题 245参考文献 247第7章 引力波数据分析 2497 1 随机过程 2497 1 1 功率谱 2507 1 2 高斯噪声 2537 2 *优探测统计量 2557 2 1 贝叶斯定理 2557 2 2 匹配滤波器 2567 2 3 未知的匹配滤波器参数 2577 2 4 匹配滤波器的统计性质 2587 2 5 到达时间未知的匹配滤波器 2607 2 6 匹配滤波器的模板库 2617 3 参数估计 2657 3 1 测量精度 2657 3 2 参数估计中的系统误差 2687 3 3 置信区间 2707 4 建模不佳信号的探测统计量 2727 5 非高斯噪声探测 2747 6 引力波探测器网络 2767 6 1 同一地点且相互平行的探测器 2767 6 2 一般探测器网络 2787 6 3 探测器网络的时频过剩功率法 2817 6 4 引力波暴的空间定位 2827 7 连续波源的数据分析方法 2857 7 1 已知孤立脉冲星引力波的搜索 2867 7 2 未知脉冲星引力波的全天搜索 2947 8 引力波暴的数据分析方法 2957 8 1 致密双星并合源的搜索 2957 8 2 建模不佳的暴发源的搜索 3097 9 随机源的数据分析方法 3107 9 1 随机引力波点源 3207 10 习题 321参考文献 322第8章 结束语：引力波天文学和天体物理学 3248 1 基础物理 3248 2 天体物理 325参考文献 327附录 A 引力波探测器数据 328A 1 引力波探测器台站数据 328A 2 理想化的初始LIGO模型 331参考文献 334附录B 后牛顿双星旋近波形 335B 1 TaylorT1轨道演化 338B 2 TaylorT2轨道演化 338B 3 TaylorT3轨道演化 339B 4 TaylorT4轨道演化 340B 5 TaylorF2稳相 341参考文献 341索引 342译后记 349