时空的大尺度结构

内容部分基于霍金的Adams奖论文，书中许多思想源自与诺贝尔奖得主彭罗斯等人的讨论。 全书从准确的理论形式和必要的微分几何背景开始，讨论了时空曲率的意义，考察了爱因斯坦场方程的大量准确解的整体性质，发展了一般时空的因果结构理论，并用于黑洞的研究，证明了系列定理，确立了在一定条件下奇点是必然存在的。 建立了爱因斯坦方程解从给定的初始数据开始的时间演化的理论。 书中还讨论了广义相对论的Cauchy问题，具有很高的学术价值。

这是一本能代表史蒂芬·霍金本人专业水准的著作，他的几位合作者都推荐过这本书。本书的主题是空间尺度从10-13cm（基本粒子半径）到1028cm的时空结构。全书从准确的理论形式和必要的微分几何背景开始，讨论了时空曲率的意义，考察了爱因斯坦场方程的大量准确解的整体性质，发展了一般时空的因果结构理论，并用于黑洞的研究，证明了系列定理，确立了在一定条件下奇点是必然存在的条件。这本书也是学习广义相对论和微分几何很好的一本参考书。

史蒂芬·霍金（Stephen William Hawking），1942.1.8--2018.3.14，出生于英国牛津，现代伟大的物理学家之一，著有《时间简史》《大设计》《黑洞不是黑的》等畅销书。 G.F.R.埃利斯（George Francis Rayner Ellis），生于1939年8月，他是南非开普敦大学数学和应用数学系复杂系统杰出教授。 译者介绍：王文浩，清华大学工程物理系教授。

１引力的角色(１)
２微分几何(９)
２.１流形(９)
２.２向量与张量(１４)
２.３流形的映射(２０)
２.４外微分与Lie导数(２２)
２.５协变微分与曲率张量(２７)
２.６度规(３３)
２.７超曲面(４０)
２.８体积元与Gauss定理(４３)
２.９纤维丛(４６)
３广义相对论(５１)
３.１时空流形(５１)
３.２物质场(５３)
３.３Lagrangian表述
３.４场方程
４曲率的物理意义(７０)
４.１类时曲线(７０)
４.２零曲线(７７)
４.３能量条件(７９)
４.４共轭点(８６)
４.５弧长的变分(９２)
５准确解(１０７)
５.１Minkowski时空(１０８)
５.２de Sitter时空与反de Sitter时空(１１３)
５.３RobertsonWalker空间(１２３)
５.４空间均匀的宇宙学模型(１３０)
５.５Schwarzschild解和ReissnerNordstro¨m解(１３６)
５.６Kerr解(１４８)
５.７Go¨del宇宙(１５４)
５.８TaubNUT空间(１５６)
５.９其他准确解(１６３)
６因果结构(１６５)
６.１可定向性(１６６)
６.２因果曲线(１６７)
６.３非时序边界(１７１)
６.４因果性条件(１７４)
６.５Cauchy发展
６.６整体双曲性
６.７测地线的存在性(１９７)
６.８时空的因果边界(２０２)
６.９渐近简单空间(２０６)
７广义相对论中的Cauchy问题(２１１)
７.１问题的本质(２１２)
７.２约化Einstein方程(２１３)
７.３初始数据(２１５)
７.４二阶双曲型方程(２１７)
７.５虚空空间Einstein方程的发展的存在性和专享性(２２７)
７.６优选发展和稳定性(２３２)
７.７有物质的Einstein方程(２３８)
８时空奇点(２４０)
８.１奇点的定义(２４０)
８.２奇点定理(２４４)
８.３奇点的描述(２５８)
８.４奇点特征(２６６)
８.５禁闭不完备性(２７０)
９引力坍缩与黑洞(２８０)
９.１恒星的坍缩(２８０)
９.２黑洞(２８８)
９.３黑洞的终态(３０３)
１０宇宙的初始奇点(３２８)
10.1宇宙的膨胀(３２８)
10.2奇点的本性及其意义(３３９)
附录A
Peter Simon Laplace论文的译文(３４３)
附录B
球对称解与Birkhoff定理(３４７)
参考文献(３５１)
符号说明(３６５)
名词索引(３６９)
译后记(387)