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本书旨在让读者清晰明了地学习广义相对论。作者以通俗易懂且生动活泼的写作风格，对广义相对论做了全面现代式的介绍，包括弯曲时空中的量子场论。全书只需要很少的预备知识即可阅读，所用的数学知识都是现用现讲，减低了学习难度。本书从平直时空的物理学（狭义相对论）开始讲起，循序渐进深入学习微分几何和爱因斯坦方程，后讲到令人兴奋的应用，如黑洞、引力辐射和宇宙学。

更具体地，书中章介绍狭义相对论和基本张量代数，并包含一个场论的简要概述。紧接着的两章引入流形和曲率，并介绍与之密切相关的物理知识，主要目标还是建立数学框架。第四章引入广义相对论，并且给出一些择一性定理的讨论。紧接着的四章主要讨论广义相对论的三大主要用途：黑洞、扰动理论和引力波，以及宇宙学，这些章节都贯穿有实验结论的讨论。附录中则提供了大量的数学材料来帮助读者理解正文，而且这些附录大多本身也是独立完整的。

Preface

1 - Special Relativity and Flat Spacetime

2 - Manifolds

3 - Curvature

4 - Gravitation

5 - The Schwarzschild Solution

6 - More General Black Holes

7 - Perturbation Theory and Gravitational Radiation

8 - Cosmology

9 - Quantum Field Theory in Curved Spacetime

APPENDIXES

Appendix A - Maps between Manifolds

Appendix B - Diffeomorphisms and Lie Derivatives

Appendix C - Submanifolds

Appendix D - Hypersurfaces

Appendix E - Stokes's Theorem

Appendix F - Geodesic Congruences

Appendix G - Conformal Transformations

Appendix H - Conformal Diagrams

Appendix I - The Parallel Propagator

Appendix J - Noncoordinate Bases

Bibliography

肖恩·卡罗尔（Sean M. Carroll）是美国加州理工学院的理论物理学家，主要从事宇宙学、场论、量子力学和引力的研究。卡罗尔博士毕业于哈佛大学，曾在麻省理工学院、加州大学圣芭芭拉分校和芝加哥大学任教。他是美国物理学会的杰出会士（APS Fellow），并曾被评为美国国家科学基金会的杰出讲师（NSF Distinguished Lecturer），他获得过古根海姆奖（Guggenheim Fellowship）和美国物理联合会的安德鲁·杰曼特奖（Andrew Gemant Award）等。卡罗尔还热衷于大众科学传播，他在TED及各种知名科普电视节目上做演说，经常在《纽约时报》《华尔街日报》《自然》《科学美国人》《新科学人》《天空与望远镜》等报刊上发表科普文章，并著有《从永恒到此刻》（From Eternity to Here: The Quest for the Ultimate Theory of Time）、《寻找希格斯粒子》（The Particle at the End of the Universe: How the Hunt for the Higgs Boson Leads Us to the Edge of a New World）、《大图景：论生命的起源、意义和宇宙本身》（The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself）、《隐藏的宇宙》（Something Deeply Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime）等科普书。

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书籍介绍

本书旨在让读者清晰明了地学习广义相对论。作者以通俗易懂且生动活泼的写作风格，对广义相对论做了全面现代式的介绍，包括弯曲时空中的量子场论。全书只需要很少的预备知识即可阅读，所用的数学知识都是现用现讲，减低了学习难度。本书从平直时空的物理学（狭义相对论）开始讲起，循序渐进深入学习微分几何和爱因斯坦方程，后讲到令人兴奋的应用，如黑洞、引力辐射和宇宙学。

更具体地，书中章介绍狭义相对论和基本张量代数，并包含一个场论的简要概述。紧接着的两章引入流形和曲率，并介绍与之密切相关的物理知识，主要目标还是建立数学框架。第四章引入广义相对论，并且给出一些择一性定理的讨论。紧接着的四章主要讨论广义相对论的三大主要用途：黑洞、扰动理论和引力波，以及宇宙学，这些章节都贯穿有实验结论的讨论。附录中则提供了大量的数学材料来帮助读者理解正文，而且这些附录大多本身也是独立完整的。