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参考文献

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正文没有尝试对原始文献作细致引证。本书贯彻以教学为中心的理念,在适当之处收入了较新的综述文章。下面列出若干可作为本书补充读物的书籍;这份清单无意做到面面俱到,主要选取当时仍在印行、并且作者本人熟悉的著作。

有两个网站是追踪引力物理最新工作的宝贵资源。第一个是广义相对论与量子宇宙学的 arXiv 电子预印本服务器:

世界各地的研究者会把最新论文放在这里,供人方便下载;其他物理领域也有类似的服务器。另一个网站是 Living Reviews in Relativity

Living Reviews 是一份在线期刊,专门刊载引力物理各领域的综述文章。想了解某个当前研究主题的最新工作时,它是很好的起点。

狭义相对论(Special Relativity)

E. Taylor and J. Wheeler, Spacetime Physics (Freeman, 1992). 一本很好的狭义相对论入门书,花了很大力气消解这一主题似乎不断引出的各种“悖论”。

A.P. French, Special Relativity (W.W. Norton, 1968). 风格没有 Taylor 与 Wheeler 那本书那样活泼,但对狭义相对论的介绍直截了当。

本科层次的广义相对论(Undergraduate General Relativity)

B.F. Schutz, A First Course in General Relativity (Cambridge, 1985). 很好的入门教材,认真搭建了从本科物理常见主题过渡到 GR 的语言与结果之间的桥梁。

J.B. Hartle, Gravity: An Introduction to Einstein’s General Relativity (Addison-Wesley, 2002). 通过聚焦于弯曲时空及其中粒子行为的实例,帮助读者探索 GR;

并尽可能把物理置于形式主义之前。

E.F. Taylor and J.A. Wheeler, Exploring Black Holes: An Introduction to General Relativity (Benjamin Cummings, 2002). 以黑洞为途径,引入 GR 的物理原理。

研究生层次的广义相对论(Graduate General Relativity)

R. Wald, General Relativity (Chicago, 1984). 透彻讨论了黑洞、整体结构、自旋量等许多高级主题。这是一部极有价值的参考书;面对一个表述清楚的 GR 问题,需要找到正确答案时,可以求助于它。

C. Misner, K. Thorne and J. Wheeler, Gravitation (Freeman, 1973). 至少培养了两代引力物理研究者。全书内容全面、具有百科全书性质,行文常带鲜明的个人风格,读者可能会很喜欢,也可能难以适应。

S. Weinberg, Gravitation and Cosmology (Wiley, 1972). 在它所处理的方向上是一部杰作,尤其擅长天体物理、宇宙学和实验检验。不过,它采取了不寻常的非几何路径,也没有讨论黑洞。Weinberg 推演大型计算的能力远胜我们大多数人。

R. D’Inverno, Introducing Einstein’s Relativity (Oxford, 1992). 对广义相对论作出明晰而稳健的介绍,扎实覆盖现代 GR 课程所需的主要主题。

A.P. Lightman, W.H. Press, R.H. Price, and S.A. Teukolsky, Problem Book in Relativity and Gravitation (Princeton, 1975). 收集了 GR 各领域相当多的习题,并给出完整解答;这也让教师更难自行设计出学生无法轻易查到答案的题目。

高等广义相对论(Advanced General Relativity)

S. Hawking and G. Ellis, The Large-Scale Structure of Space-Time (Cambridge, 1973). 强调整体方法、微分拓扑和奇点定理的高级著作,堪称经典。

F. de Felice and C. Clarke, Relativity on Curved Manifolds (Cambridge, 1990). 采取数学化的方法,同时十分重视物理上可测量的量。

R. Sachs and H. Wu, General Relativity for Mathematicians (Springer-Verlag, 1977). 内容正如书名所言;不过,通常较为干燥的数学文字在这里被频繁插入的鲜明评论所活跃起来,这些评论涉及物理、数学乃至世界现状。

J. Stewart, Advanced General Relativity (Cambridge, 2003). 对若干高级主题作简短而精彩的介绍,尤其包括自旋量、渐近结构和特征初值问题。

数学背景(Mathematical Background)

B. Schutz, Geometrical Methods of Mathematical Physics (Cambridge, 1980). Schutz 的另一部好书,讨论其 GR 教材略去的一些数学要点,层次却很容易进入;内容包括 Lie 导数、微分形式,以及它们在 GR 以外物理领域中的应用。

T. Frankel, The Geometry of Physics: An Introduction (Cambridge, 2001). 内容丰富、可读性强,讨论对物理真正有用的几何主题,包括流形、丛、曲率、Lie 群和代数拓扑。

M. Nakahara, Geometry, Topology and Physics (Institute of Physics, 2003). 易于进入的微分几何与拓扑入门书,重点放在物理学家感兴趣的主题上。

F.W. Warner, Foundations of Differentiable Manifolds and Lie Groups (Springer-Verlag, 1983). 该领域的标准教材,既包括流形、张量场等基础主题,也包括更高级的内容。

专门主题(Specialized Topics)

J.D. Jackson, Classical Electrodynamics (Wiley, 1999). 研究生电磁学的经典参考书;它的习题给一代代研究生留下了难以磨灭的印记。

H. Goldstein et al., Classical Mechanics (Prentice-Hall, 2002). 研究生力学的经典参考书;新版增加了更多关于非线性动力学的讨论。

V.I. Arnold, Mathematical Methods of Classical Mechanics (Springer-Verlag, 1989). 有些物理学家会觉得它令人生畏,但它从数学上成熟的视角处理经典力学,极富启发性;书中有大量优秀的微分几何内容。

E.W. Kolb and M.S. Turner, The Early Universe (Perseus, 1994). 已成为早期宇宙学的标准参考书,涵盖暗物质、相变与暴胀。

A.R. Liddle and D. Lyth, Cosmological Inflation and Large-Scale Structure (Cambridge, 2000). 聚焦暴胀及其对大尺度结构的影响,并细致处理宇宙学微扰理论。

B.S. Ryden, Introduction to Cosmology (Addison-Wesley, 2002). 对当代宇宙学主题作非常现代、强调物理图景的介绍,面向高年级本科生或初入研究生阶段的学生。

S. Dodelson, Modern Cosmology (Academic Press, 2003). 研究生层次的宇宙学入门书,强调宇宙学微扰、大尺度结构和宇宙微波背景。

C.M. Will, Theory and Experiment in Gravitational Physics (Cambridge, 1993). 汇集了 GR 的替代理论及实验对它们的约束,包括对参数化后 Newton 形式体系的讨论。

S.L. Shapiro and S.A. Teukolsky, Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars: The Physics of Compact Objects (Wiley, 1983). 自成体系地介绍致密星与黑洞的物理和天体物理。

M.E. Peskin and D.V. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory (Westview Press, 1995). 很快成为量子场论的标准教材。

J. Polchinski, String Theory (Cambridge, 1998). 现代弦理论的标准两卷本入门书,包括 D-brane 与弦对偶性的讨论。

C.V. Johnson, D-Branes (Cambridge, 2003). 详细介绍称为 D-brane 的延展对象;它们已经成为弦理论不可或缺的一部分,阅读本书不要求事先掌握弦理论本身。

E.E. Falco, P. Schneider, and J. Ehlers, Gravitational Lenses (Springer Verlag, 1999). 全面介绍引力透镜的理论与应用。

N.D. Birrell and P.C. Davies, Quantum Fields in Curved Spacetime (Cambridge, 1984). 面向希望实际进入弯曲时空量子场论的读者,是这一方向的标准教材,内容包括 Hawking 效应。

R.M. Wald, Quantum Field Theory in Curved Spacetime and Black Hole Thermodynamics (Chicago, 1994). 对弯曲时空中的量子场作严谨、细致的数学论述;若确实想弄清真空态是什么,可以看这本书。

K.S. Thorne, Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy (W.W. Norton, 1994). Thorne 是世界领先的引力物理研究者之一;这本书既讲述 GR 研究史,也介绍当时十分前沿的研究主题。

R. Geroch, General Relativity from A to B (Chicago, 1981). 对时空运作方式作出了真正优美的阐释。

B. Greene, The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory (W.W. Norton, 1999). 对弦理论物理作及时而富有个人色彩的介绍。它并不回避相当高级的概念,同时始终面向普通读者,写得很好。

A.H. Guth, The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins (Perseus, 1998). 围绕暴胀,对整个现代宇宙学作全面而清晰的介绍。

L. Smolin, Three Roads to Quantum Gravity (Basic Books, 2002). 所谓“三条道路”是弦理论、圈量子引力和某种更深刻的理论;Smolin 支持圈量子引力,但这番讨论对所有读者都应当有趣。

G. Kane, Supersymmetry: Unveiling the Ultimate Laws of Nature (Perseus, 2001). 很好地介绍了超对称,即玻色子与费米子之间一种假想的对称性;它或许很快就会进入粒子加速器可以探及的范围。

A. Einstein, H.A. Lorentz, H. Weyl, and H. Minkowski, The Principle of Relativity (Dover, 1924). 严格说来,这完全算不上“大众”读物;它收集了狭义与广义相对论的原始研究论文,并译成英文。

A. Pais, Subtle Is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein (Oxford, 1983). Einstein 的科学传记,连方程也收入其中。

印刷页 500 为空白页。


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