《現(xiàn)代物理基礎叢書·典藏版：經(jīng)典黑洞和量子黑洞》系統(tǒng)地闡述了黑洞物理領域近年來的新進展，包括作者、合作者和國內(nèi)外同行學者們的近期研究成果。書中內(nèi)容系統(tǒng)而深刻，物理思想靈活，數(shù)學技巧豐富.諸多內(nèi)容適合于碩士生、博士生用于專業(yè)課學習和科研選題。
《現(xiàn)代物理基礎叢書·典藏版：經(jīng)典黑洞和量子黑洞》包括施瓦西黑洞，克爾黑洞，經(jīng)典黑洞熱力學，黑洞熱力學的量子理論，黑洞的量子輻射，黑洞的準正規(guī)模和晚期拖尾，黑洞的正則量子化，黑洞的面積譜、質(zhì)量譜、電荷譜、角動量譜和黑洞的引力效應等七章七十七節(jié)。
《現(xiàn)代物理基礎叢書·典藏版：經(jīng)典黑洞和量子黑洞》可供物理、天文和應用數(shù)學專業(yè)的碩士生、博士生和研究人員閱讀，也可供本科高年級學生和自學者參考。
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導語_點評_推薦詞
本書內(nèi)容包括黑洞的經(jīng)典理論和量子理論兩部分，經(jīng)典理論部分包括球?qū)ΨQ引力場的奇異性，球?qū)ΨQ恒星的引力塌縮，Kerr黑洞、Kerr-Newman黑洞和經(jīng)典黑洞熱力學等內(nèi)容。量子理論部分包括黑洞熱力學的量子理論、黑洞的量子輻射、黑洞的微擾理論和黑洞的量子化等內(nèi)容，在內(nèi)容安排上，側(cè)重于黑洞的量子理論。
近年來，許多學者對黑洞熵的量子理論頗感興趣，嚴格地說，計算黑洞量子熵須用到量子引力理論，而至今還沒有建立一個令人滿意的量子引力理論，用量子引力理論研究黑洞的熵依賴于量子引力理論的細節(jié)，但是，如果認為黑洞熵和視界面積成正比這一結(jié)論是普適的，則黑洞熵就應該與量子引力理論的細節(jié)沒有關系。因此，人們可以避開量子引力理論的細節(jié)，來研究黑洞的熱力學熵和統(tǒng)計力學熵。書中詳細討論了黑洞熱力學的量子修正，黑洞量子熵的計算方法，即殼（on shell）和離殼（off shell）方案（其中包括磚墻模型、頂角奇異性方法、鈍錐方法和體積截斷方法），協(xié)變歐氏方案和共形場論方法。
黑洞熱力學的四條定律與普通熱力學定律的一致，使人們自然認為黑洞處于熱平衡狀態(tài)（至少靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)黑洞如此）。如果給黑洞一個微擾，微擾衰減后黑洞應該回到平衡狀態(tài)，黑洞微擾理論表明，微擾場在黑洞時空中的演化過程分為初始擾動、準正規(guī)模（指數(shù)衰減）和晚期拖尾（冪律衰減）三個階段，黑洞狀態(tài)對于微擾是穩(wěn)定的。研究表明，黑洞準正規(guī)模的頻譜只決定于黑洞本身的性質(zhì)，與擾動的初始形式無關。這一結(jié)果在黑洞的天文觀測中具有重要而深遠的意義，因此也使人們對黑洞準正規(guī)模的研究產(chǎn)生了極大的興趣。猶如不同的樂器發(fā)出不同種類的聲音一樣，不同的黑洞具有不同的準正規(guī)模頻譜，書中詳細討論了幾種黑洞時空的準正規(guī)模頻譜和它們的晚期冪律拖尾。
黑洞是宇宙中最簡單和最漂亮的物體，只由三個參量（質(zhì)量，電荷和角動量）便可唯一確定，所有其他性質(zhì)，如磁場、磁矩、物質(zhì)結(jié)構(gòu)（輕子數(shù)、重子數(shù)）等性質(zhì)在形成黑洞時已全部化為烏有。
黑洞如此簡單，很像氫原子，它只有質(zhì)量、電荷和角動量三個經(jīng)典自由度。氫原子也只有三個經(jīng)典自由度，即電子的三個空間坐標x，y，z。因此人們想到，不用量子引力理論，用量子力學描述黑洞的量子化，揭示黑洞的量子性質(zhì)。書中討論了黑洞時空的哈密頓正則量子化方案，給出類似薛定諤方程的黑洞時空動力學方程，導出量子化的黑洞質(zhì)量譜、面積譜、電荷譜和角動量譜，書中還討論了暗物質(zhì)和暗能量，以及被暗能量包圍的黑洞的量子性質(zhì)。
目錄
前言
第1章 施瓦西黑洞 1
1.1 施瓦西面 1
1.2 自由下落坐標系 3
1.3 施瓦西黑洞 5
1.4 Kruskal坐標 6
1.5 Penrose圖 8
第2章 球?qū)ΨQ恒星的引力坍縮 10
2.1 廣義相對論恒星的引力平衡 10
2.2 球?qū)ΨQ恒星的引力坍縮 12
第3章 克爾黑洞 15
3.1 克爾度規(guī) 15
3.2 特征曲面 16
3.3 黑洞的無毛定理 19
3.4 Rindler變換 25
3.5 穩(wěn)態(tài)時空中的事件視界 29
3.6 黑洞的第四個參量 30
第4章 經(jīng)典黑洞熱力學 41
4.1 經(jīng)典黑洞的面積不減定理 41
4.2 經(jīng)典黑洞的溫度和熵 46
4.3 黑洞熱力學的基本定律 51
第5章 黑洞熱力學的量子理論 53
5.1 離殼與即殼 53
5.2 歐氏方案和熱力學熵 54
5.3 模型描述：即殼結(jié)果 56
5.4 離殼方法 59
5.5 磚墻模型 60
5.6 頂角奇異性方法 64
5.7 鈍錐方法 66
5.8 體積截斷方法 68
5.9 離殼與即殼計算結(jié)果的比較 71
5.10 小結(jié) 76
5.11 二維有效作用量的共形變換 78
5.12 二維標量場的有效作用量和自由能 79
5.13 磚墻邊界附近的Casimir效應和場漲落 82
5.14 四維愛因斯坦-麥克斯韋理論的球?qū)ΨQ退化 85
5.15 Tree-Level黑洞熱力學 87
5.16 L-P作用量及量子場熱態(tài)的選擇 91
5.17 量子修正的黑洞幾何 96
5.18 熱力學量的量子修正 99
5.19 歐氏克爾-紐曼幾何 104
5.20 視界的外幾何 106
5.21 頂角奇異性和曲率張量 108
5.22 熱核展開和熵 112
5.23 Dirac旋量場的熵 115
5.24 共形場論方法 120
5.25 穩(wěn)態(tài)軸對稱荷電黑洞時空中的微分同胚代數(shù) 123
5.26 Kerr-Newman黑洞的統(tǒng)計力學摘 126
5.27 Kerr-Newman-AdS黑洞的統(tǒng)計力學摘 128
5.28 靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)dilaton黑洞時空中的微分同胚代數(shù) 129
5.29 Garfinkle-Horowitz-Strominger dilatonic黑洞的統(tǒng)計力學摘 132
5.30 Garfinkle-Maeda dilaton黑洞的統(tǒng)計力學摘 133
5.31 穩(wěn)態(tài)Kaluza-Klein黑洞的統(tǒng)計力學熵 134
5.32 黑洞統(tǒng)計力學熵的對數(shù)修正及新熵界 135
5.33 熵，哈密頓和Noether荷 136
5.34 量子激發(fā)和黑洞的熵 137
5.35 無視界靜態(tài)引力場中量子場的統(tǒng)計力學 139
5.36 與視界有關的性質(zhì) 145
5.37 視界存在時的正則方案 146
5.38 協(xié)變歐氏方案 152
5.39 黑洞的熱力學和統(tǒng)計力學 156
5.40 廣義重正化和Noethei荷 158
5.41 誘導引力中的黑洞熵 159
5.42 小結(jié) 162
附錄A 曲率在與黑洞視界面正交的子空間中的投影 163
附錄B 視界的外曲率幾何 164
附錄C Carlip邊界條件 168
第6章 黑洞的量子效應 170
6.1 粒子對的自發(fā)產(chǎn)生過程 170
6.2 霍金輻射 175
6.3 靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)黑洞的量子輻射 181
6.4 黑洞的準正規(guī)模 200
6.5 黑洞時空中衰減緩慢的準正規(guī)模 217
6.6 黑洞時空中的冪律拖尾 223
6.7 暗物質(zhì)和暗能量 234
6.8 RNA黑洞的量子化 242
6.9 宇宙弦黑洞的量子化 248
6.10 Quintessence黑洞的量子化 254
6.11 Kerr-Newman黑洞的量子化 258
第7章 黑洞的引力效應 279
7.1 有質(zhì)量標量粒子的有限運動 279
7.2 狄拉克方程的能譜 284
7.3 電子在微黑洞場中的有限運動 290
7.4 旋量和零標架的應用 296
7.5 關于退耦和分離變量 302
7.6 粒子的散射和吸收 308
7.7 克爾-紐曼-德西特黑洞和中微子波 313
7.8 黑洞的表面幾何效應 321
參考文獻 351
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