温伯格宇宙学

本书对现代宇宙学研究中的模型及相关公式进行了全面而富有创造性的探讨，风格独特，内容详尽，论述严谨自洽。全书分为两部分，每一部分均可作为一个学期研究生课程的教材。第一部分讲述了宇宙学的各向同性和均匀性，第二部分则介绍了偏离各向同性与均匀性的情形。作者在书中尽可能详细地推导了各种宇宙学现象的解析解，而不仅仅是转述他人的数值计算结果。本书还包含了宇宙学的新进展，对复合、微波背景辐射的极化、轻子合成、宇宙学涨落、结构生长、引力透镜、多场暴胀等专题做了详尽的讲解，还引证了大量当前的研究工作。附录部分简要介绍了广义相对论并详细推导了宇宙学演化中用于描述光子和中微子的相对论性玻尔兹曼方程，且书末附有习题集。本书可作为理论物理、天体物理高年级本科生或研究生教材，也可供从事宇宙学、天体物理和理论物理研究的科研工作者阅读。

史蒂文·温伯格（Steven Weinberg，1933年5月3日—2021年7月23日），1979年诺贝尔物理学奖得主，他是美国国家科学院、美国人文与科学院、英国皇家学会的院士，并获得过美国科学最高奖——国家科学奖章（1991年）。

温伯格出生于纽约的一个犹太移民家庭，1950年毕业于纽约布朗克斯理科高中，随后进入康奈尔大学并于1954年获得学士学位。之后他前往哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所攻读研究生，开始了他的物理研究生涯。一年后回到普林斯顿大学，师从山姆·特雷曼（Sam Treiman）教授，并于1957年获得博士学位。1967年，温伯格在麻省理工学院做访问教授时提出了电弱统一理论，后成为粒子物理标准模型的一部分，并由此获得了1979年的诺贝尔物理学奖。1973年，他提出了一个关于标准模型的、不含有希格斯粒子的修改理论，同年成为哈佛大学Eugene Higgins讲席教授。1979年，他提出了量子场论重整化的现代观点，认为所有的量子场论都是有效理论，并且改变了对以往理论的看法（包括他自己在1967年文章中提出的理论），提出合理的量子场论都应该是可重整的。此观点推动了一系列有效理论的发展，包括量子引力、低能量子色动力学和重夸克有效场论，并且对于当今研究而言，其仍然具有相当的吸引力。1982年以来，温伯格在得克萨斯大学奥斯汀分校担任Jack S. Josey-Welch Foundation Regents讲席教授，以及理论物理研究组主任。

温伯格一生发表了300 多篇论文，内容涉及基本粒子物理学、宇宙学以及其他物理分支。他的科学著作有《引力和宇宙学：广义相对论的原理与应用》（Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity）、《量子场论》（The Quantum Theory of Fields）三卷、《量子力学讲义》（Lectures on Quantum Mechanics）、《宇宙学》（Cosmology）、《天体物理学讲义》（Lectures on Astrophysics）、《现代物理学基础》（Foundations of Modern Physics）。他写的面向大众读者的科普书有《最初三分钟》（The First Three Minutes）、与费曼合著的《基本粒子和物理学定律》（Elementary Particles and the Laws of Physics）、《终极理论之梦》（Dreams of a Final Theory），还有文集《仰望苍穹：科学反击文化敌手》（Facing Up: Science and Its Cultural Adversaries）等。他还经常为《纽约书评》（The New York Review of Books）及其他知名期刊撰写文章。在专业领域之外，他致力于将科学理念与人文精神相结合，还获得过被誉为“科学诗人”的刘易斯·托马斯科学写作奖（1999年）和美国人文主义协会的年度人物（2002年）。

· 诺贝尔奖得主温伯格所著的宇宙学经典名著，温伯格在书中给出的物理思想和数学公式，在现代宇宙学研究中被广泛使用并经受住了检验

· 书中尽可能详细地推导了各种宇宙学现象的解析解，而不仅仅是转述他人的数值计算结果

序言（Preface）

记号说明（Notation）

第一章 宇宙的膨胀（The Expansion of the Universe）

第二章 宇宙微波辐射背景（The Cosmic Microwave Radiation Background）

第三章 早期宇宙（The Early Universe）

第四章 暴胀（Inflation）

第五章 小涨落的一般理论（General Theory of Cosmological Fluctuations）

第六章 宇宙学涨落的演化（Evolution of Cosmological Fluctuations）

第七章 微波天空的各向异性（Anisotropies in the Microwave Sky）

第八章 结构生长（The Growth of Structure）

第九章 引力透镜（Gravitational Lensing）

第十章 作为宇宙学涨落起源的暴胀（Fluctuations from Inflation）

附录A 若干有用的常数/量（Some Useful Numbers）

附录B 广义相对论回顾（Review of General Relativity）

附录C 辐射与电子之间的能量转移（Energy Transfer Between Radiation and Electrons）

附录D 遍历性定理（The Ergodic Theorem）

附录E 高斯分布（Gaussian Distributions）

附录F 牛顿宇宙学（Newtonian Cosmology）

附录G 光子极化（Photon Polarization）

附录H 相对论性玻尔兹曼方程（The Relativistic Boltzmann Equation）

符号汇编（Glossary of Symbols）

习题集（Assorted Problems）