宇宙学导论

《宇宙学导论》是研究生教材《现代宇宙学》的姊妹篇、基础篇，是学习宇宙学基础知识推荐的一《宇宙学导论》。遵照“有所为有所不为”原则，《宇宙学导论》仅仅详细介绍标准(或者平滑或者零阶)宇宙学的基本理论和观测，而不涵盖其他非主流宇宙学理论和思想。具体内容包含宇宙的创生、暴胀、最初三分钟轻元素的产生和微波背景辐射与中微子的产生过程以及作为宇宙学预备知识的牛顿宇宙学；重点从基于广义相对论得出的宇宙动力学方程出发，详细介绍时空度规的概念、运动学和动力学，以及经典宇宙学检验等宇宙学基本理论和观测。

前言
第1章 引言 1
第2章 大爆炸宇宙学 5
2.1 宇宙学思想简史 6
2.2 宇宙学观测概述 9
2.2.1 可见光 10
2.2.2 其他波段 14
2.2.3 均匀性和各向同性 15
2.3 宇宙的组成 16
2.3.1 宇宙中的粒子 16
2.3.2 宇宙中的物质成分 17
2.4 热大爆炸宇宙论的不足 22
2.5 宇宙演化简史 23
第3章 牛顿宇宙学 26
3.1 势能理论 26
3.2 宇宙动力学 30
第4章 标准宇宙学基础 36
4.1 时空度规 36
4.2 运动学 39
4.2.1 红移 39
4.2.2 膨胀定律 43
4.2.3 膨胀的本质 46
4.3 动力学 47
4.3.1 引力场方程导论 48
4.3.2 弗里德曼方程 49
4.3.3 宇宙密度参量 51
4.3.4 弗里德曼方程的解 58
4.3.5 宇宙的几何 69
4.3.6 观测宇宙及其视界 77
4.3.7 暗能量 82
4.4 经典宇宙学 92
4.4.1 宇宙学中的距离测量 92
4.4.2 宇宙回看时间和年龄 98
第5章 暴胀宇宙学 103
5.1 基本概念 103
5.2 条件 105
5.3 动力学 106
5.4 大爆炸宇宙学中的难解之谜 108
5.4.1 平坦性问题 108
5.4.2 暴胀的程度 111
5.4.3 视界问题 111
5.4.4 残留粒子丰度——磁单极子 113
5.4.5 密度扰动 113
第6章 宇宙微波背景辐射 116
6.1 辐射物理 116
6.2 微波背景的性质 118
6.3 光子与重子的比率 120
6.4 微波背景的起源 120
第7章 宇宙中微子 125
7.1 无质量的情况 125
7.2 有质量中微子 127
第8章 早期宇宙 131
8.1 热历史 131
8.2 核合成：轻元素的形成 136
8.2.1 氢和氦 136
8.2.2 轻元素丰度的观测 139
8.2.3 核合成与退耦的对比 140
第9章 宇宙的创生 142
9.1 初始奇点 142
9.2 量子宇宙学（选学） 144
部分习题答案 151
参考书目、文献和网络资源 156