深化する一般相対論

ブラックホール・重力波・宇宙論

著者名	田中　貴浩著
発行元	丸善出版
発行年月日	2017年11月
判型	A5　210×148
ページ数	206ページ
ISBN	978-4-621-30231-6
Cコード	3042
NDCコード	421
ジャンル	物理学

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内容紹介

パリティ誌2015年４月号から2016年３月号までの連載記事「一般相対論、その世紀と現在」の単行本化。特殊相対性理論のまとめから説き起こし、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する。連載終了後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。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。日常感覚とはかけ離れ、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。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。発表から100年を経てもなお尽きない謎が広がっている一般相対論の世界を、一般読者にもわかりやすく解説。

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　一般相対論に基づく宇宙像
　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
　宇宙背景のゆらぎのスペクトル◇重力不安定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測定
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◇証明された重力波の存在◇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
コラム
　双子のパラドックス／潮汐力／重力波けっして見かけの力ではない／アインシュタイン方程式の誕生／曲率テンソルの直観的なイメージ／ハッブル定数の変遷／アンチ・インフレーション派の宇宙モデル／人間原理の適用に伴うさまざまな疑問／宇宙検閲官仮説／原始ブラックホールの生まれるとき／回転するブラックホールにおけるペンローズ過程