目錄
中文版序言
序言
例題列表
介紹
第1章 引言 1
1 1 牛頓引力中的潮汐力 1
1 2 相對論 6
第2章 廣義相對論簡要回顧 8
2 1 微分幾何 8
2 1 1 坐標和距離 8
2 1 2 矢量 11
2 1 3 聯絡 12
2 1 4 測地線 20
2 1 5 曲率 21
2 1 6 測地偏離 26
2 1 7 里奇張量和愛因斯坦張量 27
2 2 弱引力場中的低速運動 28
2 3 能量-動量張量 30
2 3 1 理想流體 31
2 3 2 電磁學 33
2 4 愛因斯坦場方程 34
2 5 廣義相對論的牛頓極限 35
2 5 1 線性化引力 35
2 5 2 牛頓極限 38
2 5 3 高速運動 39
2 6 習題 40
參考文獻 42
第3章 引力波 43
3 1 引力波的描述 43
3 1 1 引力波的傳播 49
3 2 引力波的物理性質 51
3 2 1 引力波的效應 51
3 2 2 引力波攜帶的能量 60
3 3 引力輻射的產生 62
3 3 1 遠場和近場解 62
3 3 2 引力輻射的光度 67
3 3 3 輻射反作用 71
3 3 4 引力輻射攜帶的角動量 72
3 4 示范：轉動的三軸橢球體 72
3 5 示范：軌道雙星系統 77
3 6 習題 83
參考文獻 87
第4章 超越牛頓極限 89
4 1 后牛頓理論 89
4 1 1 點粒子系統 96
4 1 2 兩體后牛頓運動 102
4 1 3 雙星旋近的高階后牛頓波形 107
4 2 彎曲背景的擾動 108
4 2 1 宇宙學時空中的引力波 113
4 2 2 黑洞微擾 116
4 3 數值相對論 123
4 3 1 Arnowitt-Deser-Misner(ADM)形式 123
4 3 2 坐標選擇 132
4 3 3 初始數據 134
4 3 4 引力波的提取 136
4 3 5 物質 136
4 3 6 數值方法 137
4 4 習題 137
參考文獻 139
第5章 引力輻射源 141
5 1 連續引力波源 142
5 2 引力波暴的源 147
5 2 1 并合中的雙星 147
5 2 2 引力坍縮 153
5 2 3 宇宙弦尖點暴 157
5 2 4 其他暴發源 158
5 3 隨機引力波背景源 158
5 3 1 宇宙學背景 160
5 3 2 天體物理學背景 176
5 4 習題 179
參考文獻 180
第6章 引力波探測器 182
6 1 地基激光干涉儀探測器 183
6 1 1 光學注釋 186
6 1 2 法布里-珀羅腔 190
6 1 3 邁克耳孫干涉儀 194
6 1 4 功率回收 197
6 1 5 讀出 199
6 1 6 初始LIGO探測器的頻率響應 204
6 1 7 傳感器噪聲 209
6 1 8 環境噪聲源 212
6 1 9 控制系統 221
6 1 10 干涉儀探測器的引力波響應 223
6 1 11 第二代地基干涉儀(及未來) 226
6 2 空基探測器 232
6 2 1 航天器追蹤 232
6 2 2 LISA 233
6 2 3 十分之一赫茲實驗 236
6 3 脈沖星計時實驗 237
6 4 共振質量探測器 240
6 5 習題 245
參考文獻 247
第7章 引力波數據分析 249
7 1 隨機過程 249
7 1 1 功率譜 250
7 1 2 高斯噪聲 253
7 2 最優探測統計量 255
7 2 1 貝葉斯定理 255
7 2 2 匹配濾波器 256
7 2 3 未知的匹配濾波器參數 257
7 2 4 匹配濾波器的統計性質 258
7 2 5 到達時間未知的匹配濾波器 260
7 2 6 匹配濾波器的模板庫 261
7 3 參數估計 265
7 3 1 測量精度 265
7 3 2 參數估計中的系統誤差 268
7 3 3 置信區間 270
7 4 建模不佳信號的探測統計量 272
7 5 非高斯噪聲探測 274
7 6 引力波探測器網絡 276
7 6 1 同一地點且相互平行的探測器 276
7 6 2 一般探測器網絡 278
7 6 3 探測器網絡的時頻過剩功率法 281
7 6 4 引力波暴的空間定位 282
7 7 連續波源的數據分析方法 285
7 7 1 已知孤立脈沖星引力波的搜索 286
7 7 2 未知脈沖星引力波的全天搜索 294
7 8 引力波暴的數據分析方法 295
7 8 1 致密雙星并合源的搜索 295
7 8 2 建模不佳的暴發源的搜索 309
7 9 隨機源的數據分析方法 310
7 9 1 隨機引力波點源 320
7 10 習題 321
參考文獻 322
第8章 結束語：引力波天文學和天體物理學 324
8 1 基礎物理 324
8 2 天體物理 325
參考文獻 327
附錄 A 引力波探測器數據 328
A 1 引力波探測器臺站數據 328
A 2 理想化的初始LIGO模型 331
參考文獻 334
附錄B 后牛頓雙星旋近波形 335
B 1 TaylorT1軌道演化 338
B 2 TaylorT2軌道演化 338
B 3 TaylorT3軌道演化 339
B 4 TaylorT4軌道演化 340
B 5 TaylorF2穩相 341
參考文獻 341
索引 342
譯后記 349
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