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「深化する一般相対論
—ブラックホール・重力波・宇宙論」
全体を俯瞰し論理的思考を重ねて納得できる。
2017年11月発売

(2017/11/07)


深化する一般相対論

1915年にアインシュタイン(A. Einstein)によって一般相対論が発表されてから、100年という節目を超えました。しかし、一般相対論には、今でも、尽きない謎が広がっています。

本書は、特殊相対性理論のまとめに始まり、一般相対性理論の鍵となる概念・基礎理論から観測による検証について解説するとともに、よく話題となるトピックスを取り上げて物理的に解説しています。 2015年度のパリティ誌の連載に、実際の観測が発表された重力波観測の現状や、実観測によって見えてくる今後の展開について加筆しています。最新の話題まで含めて簡潔にまとめた読みやすい解説書です。

日常感覚とかけ離れ、難しいと評される一般相対論的世界像を、物理的基礎に重きを置いて、大学初年級の数学的知識で読み解けるよう解説し、相対論は間違っていると感じがちなポイントも、論理的思考を積み重ねることで納得できるよう配慮しています。
一般相対論の美しさ・奥深さを理解できる一冊です。


■目次
第1章 特殊相対論の基礎
特殊相対論とは光速度不変の原理/ファインマンの時計/時空図/ローレンツ変換/まとめ

第2章 等価原理
等価原理/重力は見かけの力か?/時空の曲がりによる重力の記述/曲がった時空の記述法/テンソルと共変微分/まとめ

第3章 アインシュタイン方程式
一般座標変換に対する共変性/曲率テンソル/アインシュタイン方程式/変分原理/まとめ

第4章 ニュートン近似と一般相対論の検証
弱い重力の近似/曲がった時空中の物体の運動/弱い重力場中の物体の運動/アインシュタインの3つのテスト/まとめ

第5章 一般相対論にもとづく宇宙像
遠くを見ることは過去を見ること/一様等方宇宙モデル/ビッグバン/軽元素の合成/まとめ

第6章 インフレーション宇宙論
宇宙論的諸問題/宇宙の加速膨張(インフレーション)/宇宙の相転移/インフレーションによる初期密度ゆらぎの生成/まとめ

第7章 宇宙論的観測の精密化
宇宙背景放射のゆらぎのスペクトル/重力不安定性による宇宙の大域的構造形成とダークマター/マイクロ波宇宙背景放射によるインフレーション起源の重力波観測/宇宙の加速膨張の観測と宇宙項問題/人間原理/まとめ

第8章 ブラックホール時空
ブラックホールとは/シュワルツシルト解の時空構造/シュワルツシルト解の事象の地平線と地平線内部の非定常性/ブラックホールに突入する宇宙船/現実のブラックホール/水星の近日点移動/まとめ

第9章 重力波とは
電磁波と重力波の類推/重力波中の物質の運動/重力波の検出/重力波の生成/証明された重力波の存在/まとめ

第10章 重力波源となる天体現象
重力波検出の第1報:GW150914/中性子星を含む連星合体からの重力波検出への期待/その他の重力波源/重力波の観測の展望/まとめ

第11章 「最後の3分間」:連星合体における重力波波形予測
連星合体の最後の3分間/ポストニュートン近似/ポストニュートン近似の大変さ/保存量のバランスの議論/急速なポストニュートン近似の理論の進展/ブラックホール摂動論/カーター定数とその時間変化率/重力波輻射反作用問題/まとめ

第12章 重力理論の研究の広がり
解くことが困難/道具としての一般相対論/量子重力/低エネルギー有効理論としての一般相対論/重力の量子論的効果/重力理論の拡張/まとめ



深化する一般相対論
ブラックホール・重力波・宇宙論
田中貴浩 著
A5判 206ページ ISBN978-4-621-30231-6
定価 本体2,000円 +税

2017年11月発売

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