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第1章 标准宇宙学模型 1

1.1宇宙学原理 2

1.2牛顿宇宙学 3

1.3罗伯逊-沃克度规 4

1.4弗里德曼方程 5

1.5物质为主的宇宙 8

1.5.1爱因斯坦德西特宇宙 9

1.5.2开宇宙 10

1.5.3闭宇宙 10

1.6辐射为主的宇宙 11

1.6.1平坦宇宙 12

1.6.2开宇宙 12

1.6.3闭宇宙 13

1.7含有宇宙学常数的模型 13

1.7.1静态宇宙 15

1.7.2德西特宇宙 15

1.7.3勒梅特模型 15

1.7.4爱丁顿-勒梅特模型 16

1.8视界及宇宙热力学 16

第2章 观测宇宙学 20

2.1宇宙学红移 20

2.2距离-红移关系 21

2.3微波背景辐射 23

2.4距离测量 27

2.4.1三角视差 27

2.4.2星团视差 28

2.4.3视光度 28

2.4.4土利-费什尔方法 30

2.5哈勃常数 30

2.5.1 Ia型超新星 30

2.5.2哈勃空间望远镜重点计划 31

2.6宇宙年龄 32

2.6.1放射性元素的年龄 32

2.6.2宇宙的年龄 33

2.7宇宙中物质的密度及暗物质 34

2.8星际吸收 36

2.8.1冈-皮特森效应 37

2.8.2 AP检验 38

2.9 x2拟合方法与边缘化方法 40

2.9.1边缘化方法 41

2.9.2 MINUIT程序代码 43

第3章 宇宙的热历史 48

3.1平衡态热力学 48

3.2宇宙热历史 51

3.2.1中微子温度及物质-辐射相等 53

3.2.2重结合及退耦 55

3.3原初核合成 56

3.3.1原子核统计平衡 57

3.3.2初始条件 57

3.3.3轻元素的合成 59

第4章 宇宙学微扰理论 63

4.1金斯理论 63

4.2牛顿理论中的线性微扰动力学 64

4.3辐射为主时期的密度扰动 66

4.4自求解方法 68

4.5增长因子 69

4.6微扰的非线性演化 72

4.6.1临界密度 74

4.6.2质量函数 74

4.7相对论微扰理论 76

4.7.1张量的分解 76

4.7.2度规的标量扰动 77

4.7.3共形牛顿规范下的标量微扰 79

4.7.4同步规范下的标量扰动 83

4.7.5规范变换 85

4.7.6张量扰动 88

第5章 暴涨宇宙学 89

5.1标准宇宙学中的困难 89

5.1.1视界问题 89

5.1.2平坦性问题 89

5.2标量场模型 91

5.2.1重新加热 93

5.2.2幂次势 94

5.2.3小暴涨势 95

5.2.4幂次暴涨 96

5.3标量场的量子微扰 96

5.4引力场的量子微扰 100

第6章 宇宙微波背景辐射 102

6.1温度各向异性 102

6.1.1偶极矩 103

6.1.2萨克斯-沃尔夫效应 104

6.1.3非高斯性 105

6.2玻尔兹曼方程 107

6.2.1光子的玻尔兹曼方程 108

6.2.2张量微扰 111

6.2.3中微子玻尔兹曼方程 111

6.2.4递推方程 111

6.2.5冷暗物质的玻尔兹曼方程 113

6.3超视界密度扰动与初始条件 113

6.3.1超视界冷暗物质的密度扰动 115

6.3.2大尺度各向异性 116

6.4紧耦合极限 117

6.5沿视线积分方法 119

6.6微波背景辐射的极化 122

6.6.1斯托克斯参数 122

6.6.2 CMB极化 123

6.6.3汤姆孙散射 124

6.7张量微扰的玻尔兹曼方程 126

6.7.1全角动量方法 127

6.7.2积分解 129

第7章 暗能量模型 130

7.1暗能量的观测证据 130

7.1.1超新星与标准烛光 130

7.1.2超新星观测结果 132

7.2暗能量的参数化 134

7.3标量场模型 142

7.3.1标度解 142

7.3.2追踪解及物态方程参数的演化速度 144

7.3.3瓦解模型的近似解 146

7.4动力学分析 147

7.5最一般的标量场追踪解 150

7.6全息暗能量模型 152

7.7契浦利金气体模型 154

参考文献 156

索引 162