定 價：128 元
叢書名：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)研究生教學(xué)叢書
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- 作者：向守平,方文娟
- 出版時間：2024/8/1
- ISBN：9787030792211
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：P158
- 頁碼：356
- 紙張：
- 版次：1
- 開本：B5
本書系統(tǒng)介紹了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基本概念與基礎(chǔ)理論知識。特別對一些經(jīng)典的基礎(chǔ)概念和理論方法進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，例如，線性擾動理論中的規(guī)范變換、非線性擾動演化中的普雷斯-謝克特（Press-Schechter）質(zhì)量函數(shù)、高斯（Gauss）隨機(jī)擾動場及其統(tǒng)計(jì)性質(zhì)等。全書主要內(nèi)容包括：標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型及熱大爆炸宇宙簡史，小擾動的線性演化理論，宇宙各主要組分（冷暗物質(zhì)、重子物質(zhì)、光子及有質(zhì)量中微子）密度擾動的線性演化方程以及密度擾動功率譜，宇宙微波背景輻射的各向異性，擾動的非線性演化與密度擾動場的統(tǒng)計(jì)分析，張量擾動與引力波，高紅移天體與宇宙再電離，引力透鏡原理與觀測等。每章之后都附有相應(yīng)的習(xí)題。
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目錄
叢書序
前言
第1章 現(xiàn)代宇宙學(xué)的誕生與觀測基礎(chǔ) 1
1.1 從遠(yuǎn)古人類的宇宙觀到現(xiàn)代宇宙學(xué) 1
1.2 現(xiàn)代宇宙學(xué)的觀測基礎(chǔ) 7
1.2.1 星系的大尺度空間分布 7
1.2.2 星系距離與紅移的關(guān)系 9
1.2.3 宇宙微波背景輻射 13
1.2.4 宇宙中的元素豐度 17
1.2.5 宇宙的年齡 19
1.2.6 宇宙中的物質(zhì)組成 24
1.2.7 兩個重要的數(shù)量比——重子/光子與反物質(zhì)/物質(zhì) 28
第2章 標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型 31
2.1 宇宙學(xué)原理與 Robertson-Walker度規(guī) 31
2.2 Friedmann方程 34
2.2.1 基本形式的Friedmann方程 35
2.2.2 包括真空能量的Friedmann方程.37
2.3 宇宙學(xué)紅移與視界 42
2.4 宇宙的年齡 45
2.5 宇宙學(xué)距離 48
習(xí)題 51
第3章 熱大爆炸宇宙簡史 53
3.1 從輻射為主到物質(zhì)為主.53
3.2 宇宙的創(chuàng)生——普朗克時期（T～1032K，kT～EPl 1019GeV，t～10.43s） 57
3.3 宇宙暴脹（T～1026K，kT～1015GeV，t～10.33s） 59
3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型的兩大疑難 59
3.3.2 宇宙暴脹機(jī)制簡介 62
3.4 強(qiáng)子時期 （T≈1013～1012K）和輕子時期（T≈1012～1010K） 68
3.5 輕元素核合成（T≈109K） 70
3.6 復(fù)合時期（T≈4000～3000K） 74
3.6.1 復(fù)合過程電離率的演化 76
3.6.2 最后散射面與最后散射層 79
3.6.3 輻射與重子物質(zhì)之間的熱平衡 81
3.7 星系形成（T 100K） 83
3.8 關(guān)于宇宙暗能量的一個討論 84
習(xí)題 86
第4章 小擾動的線性演化理論 88
4.1 牛頓宇宙學(xué)方法 89
4.1.1 冷物質(zhì)宇宙 89
4.1.2 輻射為主的宇宙 94
4.1.3 一般形式的物態(tài)方程 95
4.1.4 物質(zhì)與輻射混合流體中的Jeans質(zhì)量與視界質(zhì)量 97
4.2 廣義相對論的宇宙學(xué)小擾動與規(guī)范變換 100
4.3 規(guī)范的選擇與規(guī)范不變量 109
4.4 宇宙學(xué)小擾動的基本方程 113
4.4.1 愛因斯坦場方程 114
4.4.2 能量–動量守恒方程 120
4.4.3 時間變量由t到共形時η的轉(zhuǎn)換 123
4.5 相空間與Boltzmann方程 124
4.6 宇宙各主要組分的擾動演化方程 132
4.6.1 冷暗物質(zhì) 133
4.6.2 光子（輻射） 136
4.6.3 重子物質(zhì) 140
4.6.4 有質(zhì)量中微子 141
4.6.5 擾動的平面波展開 143
4.7 密度擾動的線性增長147
4.7.1 冷暗物質(zhì)宇宙 147
4.7.2 具有一般形式物態(tài)方程的宇宙 149
4.7.3 多組分宇宙 150
4.8 線性轉(zhuǎn)移函數(shù) 156
4.9 密度擾動功率譜 165
4.10 原初擾動的產(chǎn)生和原初功率譜 169
4.11 張量擾動與引力波 171
習(xí)題 175
第5章 宇宙微波背景輻射的各向異性 176
5.1 CMB 溫度漲落的統(tǒng)計(jì)描述 176
5.2 大角尺度上的各向異性：Sachs-Wolfe效應(yīng) 182
5.3 中等角尺度上的各向異性：多普勒峰與聲峰 185
5.4 小角尺度上的各向異性 188
5.5 視線方向隨時間變化的引力勢的影響 188
5.6 Sunyaev-Zel’dovich效應(yīng) 188
5.7 星系際介質(zhì)再電離對 CMB 溫度漲落的影響 190
5.8 CMB的偏振 191
5.8.1 CMB偏振的產(chǎn)生與描述 191
5.8.2 Thomson散射所產(chǎn)生的光子極化 196
5.8.3 包括光子極化的Boltzmann方程 201
5.8.4 CMB 偏振的測量 213
5.8.5 引力波與CMB偏振 216
習(xí)題 218
第6章 擾動的非線性演化 220
6.1 球?qū)ΨQ坍縮模型 221
6.2 Press-Schechter質(zhì)量函數(shù) 226
6.3 Zel’dovich近似：“薄餅”模型 236
6.4 宇宙密度擾動場的統(tǒng)計(jì)分析 239
6.4.1 Gauss隨機(jī)場及其統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 239
6.4.2 擾動峰的數(shù)密度 244
6.4.3 緩變背景場中峰的數(shù)密度的變化 252
6.4.4 密度峰及星系的相關(guān)函數(shù) 254
6.4.5 星系形成的偏置與偏置參數(shù) 257
6.4.6 密度峰的輪廓和密度分布 259
6.4.7 低維密度場的統(tǒng)計(jì)性質(zhì) 261
6.5 星系的本動速度與紅移空間的畸變 265
6.5.1 星系的本動速度 265
6.5.2 星系本動速度引起的紅移空間畸變 269
6.6 N體數(shù)值模擬與數(shù)值流體動力學(xué)方法簡介 271
習(xí)題 275
第7章 高紅移宇宙 276
7.1 宇宙第一代天體的形成 276
7.1.1 暗物質(zhì)暈的位力平衡 276
7.1.2 暗暈中重子氣體的冷卻和坍縮 280
7.1.3 暗暈中恒星的形成 287
7.1.4 星族III和早期黑洞 291
7.1.5 星系的化學(xué)演化 293
7.1.6 星系的并合 297
7.1.7 星系形成中的downsizing問題 299
7.2 高紅移天體與星系際介質(zhì) 301
7.2.1 類星體 301
7.2.2 Gunn-Peterson檢驗(yàn) 303
7.2.3 宇宙再電離的歷史 307
7.2.4 第一代天體的反饋?zhàn)饔?311
習(xí)題 313
第8章 引力透鏡 314
8.1 引力透鏡的幾何原理315
8.2 引力透鏡的觀測 324
習(xí)題 332
推薦參考書目 333
參考文獻(xiàn) 335
部分習(xí)題解答 339
書單推薦
