宇宙早期暴涨引起的原初密度扰动是我们现在观测到的大尺度结构的种子．对宇宙微波背景辐射进行更加深入的分析研究有助于我们深刻理解宇宙的演化历史，同时宇宙暴涨机制的理论模型也对粒子物理基本理论提出了挑战，另外天文学家在1998年利用超新星的观测发现宇宙现在处于加速膨胀阶段，从而表明宇宙中存在一种看不见的反引力的被称为暗能量的物质；而星系的旋转曲线及宇宙中的引力透镜等观测结果表明宇宙中还存在大量的不发光的暗物质．《宇宙学基本原理（第二版）》同时从物理学和天文学的角度理解宇宙学的基本原理，包括天文学及物理学中的宇宙学内容，如宇宙学场方程的热力学对应、距离测量及数据拟合方法、宇宙原初核合成、密度扰动的自求解方法及增长因子、暴涨宇宙学模型及原初扰动谱的计算、宇宙微波背景辐射各向异性的计算、宇宙加速膨胀的超新星观测证据、暗能量参数化、吸引子解的动力学分析等，
《宇宙学基本原理（第二版）》可以帮助有兴趣的研究者很快进入该领域并开展高水平的研究工作。
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目录
第1章 标准宇宙学模型1
1.1宇宙学原理2
1.2牛顿宇宙学3
1.3罗伯逊-沃克度规4
1.4弗里德曼方程5
1.5物质为主的宇宙8
1.5.1爱因斯坦-德西特宇宙9
1.5.2开宇宙10
1.5.3闭宇宙11
1.6辐射为主的宇宙11
1.6.1平坦宇宙12
1.6.2开宇宙13
1.6.3闭宇宙13
1.7含有宇宙学常数的模型13
1.7.1静态(Static)宇宙15
1.7.2德西特宇宙16
1.7.3勒梅特模型16
1.7.4爱丁顿-勒梅特模型17
1.8视界及宇宙热力学17
第2章 观测宇宙学21
2.1宇宙学红移21
2.2距离-红移关系22
2.3宇宙微波背景辐射24
2.4距离测量27
2.4.1三角视差27
2.4.2星团视差28
2.4.3视光度29
2.4.4土利-费什尔方法30
2.5哈勃常数31
2.5.1Ia型超新星31
2.5.2哈勃空间望远镜重点计划32
2.6宇宙年龄32
2.6.1宇宙的年龄33
2.6.2放射性元素的年龄34
2.6.3恒星气体35
2.6.4白矮星冷却36
2.7宇宙中物质的密度及暗物质37
2.8星际吸收40
2.8.1冈-皮特森效应41
2.8.2AP检验42
2.9χ2拟合方法与边缘化方法43
2.9.1边缘化方法45
2.9.2MINUIT程序代码46
第3章 宇宙的热历史52
3.1平衡态热力学52
3.2宇宙热历史55
3.2.1中微子温度及物质-辐射相等57
3.2.2重结合及退耦59
3.3原初核合成(BBN)60
3.3.1原子核统计平衡61
3.3.2初始条件61
3.3.3轻元素的合成64
第4章 宇宙学微扰理论67
4.1金斯理论67
4.2牛顿理论中的线性微扰动力学68
4.2.1物质为主时期的密度扰动70
4.2.2辐射为主时期的密度扰动70
4.3自求解方法71
4.4增长因子73
4.5微扰的非线性演化76
4.5.1临界密度78
4.5.2质量函数79
4.6相对论微扰理论80
4.6.1张量的分解80
4.6.2度规的标量扰动81
4.6.3共形牛顿规范下的标量微扰84
4.6.4同步规范下的标量扰动90
4.6.5规范变换92
4.6.6张量扰动95
第5章 暴涨宇宙学96
5.1标准宇宙学中的困难96
5.1.1视界问题96
5.1.2平坦性问题97
5.1.3暴涨理论97
5.2标量场模型98
5.2.1吸引子102
5.2.2Lyth约束102
5.2.3重新加热103
5.3标量场的量子微扰103
5.3.1量子化及两点相关函数104
5.3.2标量扰动谱指数107
5.4引力场的量子微扰108
5.5暴涨模型110
5.5.1幂次暴涨110
5.5.2幂次势111
5.5.3山顶势112
5.5.4双井势114
5.5.5自然暴涨模型115
5.5.6谱指数参数化及势重构116
第6章 宇宙微波背景辐射119
6.1温度各向异性119
6.1.1偶极矩120
6.1.2萨克斯-沃尔夫效应121
6.1.3非高斯性122
6.2玻尔兹曼方程124
6.2.1光子的玻尔兹曼方程125
6.2.2张量微扰128
6.2.3中微子玻尔兹曼方程128
6.2.4递推方程129
6.2.5冷暗物质的玻尔兹曼方程130
6.3超视界密度扰动与初始条件131
6.3.1超视界冷暗物质的密度扰动133
6.3.2大尺度各向异性133
6.4紧耦合极限134
6.5光子扩散及阻尼振荡136
6.6沿视线积分方法138
6.7微波背景辐射的极化141
6.7.1斯托克斯参数142
6.7.2E模及B模143
6.7.3汤姆孙散射145
6.7.4CMB极化146
6.8张量微扰的玻尔兹曼方程151
6.8.1全角动量方152
6.8.2积分解155
第7章 暗能量模型156
7.1暗能量的观测证据156
7.1.1超新星与标准烛光156
7.1.2超新星观测结果158
7.2暗能量的参数化162
7.3标量场模型170
7.3.1标度解170
7.3.2追踪解及状态方程参数的演化速度172
7.3.3瓦解模型的近似解174
7.4动力学分析175
7.4.1CDM模型176
7.4.2指数势暗能量178
7.5最一般的标量场追踪解181
7.6全息暗能量模型183
7.7契浦利金气体模型185
附录A统计积分计算187
A.1极端相对论极限188
A.2非相对极限190
附录B标量扰动191
B.1二阶作用量192
B.2非高斯性193
附录C引力波201
附录D球谐函数204
D.1傅里叶变换207
D.2带自旋权重的球谐函数207
D.3E模及B模的分解210
参考文献213
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