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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