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本书是理论物理前沿的入门指南，整合了引力波物理领域的最新研究成果，基于引力波物理联合研究中心在 2021 年暑假举办的引力波物理暑期学校的授课内容编写而成；从六个方面介绍了引力波的研究成果，基本覆盖了这一领域的重要内容，旨在帮助读者快速掌握引力波物理的基本知识，并了解国内外前沿科研动向；在内容上紧跟引力波物理的最新科研进展，以平衡科学性和可读性的方式呈现，尽可能采用最简洁的推导，使得读者无需过多的数理和广义相对论知识储备也能够理解。

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  序言
  第一章 数值相对论基础 1
  1.1 数值相对论发展简史和研究现状 1
  1.2 时间演化形式的爱因斯坦方程 3
  1.2.1 时空流形的 3+1 分解 3
  1.2.2 一阶时间导数和外曲率 4
  1.2.3 外曲率的一些性质 5
  1.2.4 高斯方程和 Codazzi 方程 6
  1.2.5 二阶时间导数和外曲率的演化 7
  1.2.6 演化方程与爱因斯坦方程的关系 8
  1.2.7 坐标选择问题 10
  1.3 数值相对论核心困难和现行处理方法 11
  1.3.1 计算方程形式问题 11
  1.3.2 黑洞奇点问题 14
  1.3.3 多物理尺度问题 15
  1.3.4 边界条件问题 16
  1.3.5 坐标选择问题 17
  1.3.6 并行可扩展性问题 18
  1.4 小结和展望 19
  作者简介 20
  第二章 致密双星旋近的引力波简介 21
  2.1 引言 21
  2.2 引力的线性近似 22
  2.3 引力的后牛顿展开 28
  2.3.1 引力场方程的朗道–栗弗席兹形式与后闵可夫斯基展开 29
  2.3.2 后牛顿展开 33
  2.4 双星系统的引力波 42
  2.4.1 分立物体组成系统的运动方程 42
  2.4.2 两体运动 44
  2.4.3 双星绕转的四极引力波辐射 45
  2.4.4 引力波引起的轨道衰减 49
  2.5 引力波的探测 50
  2.5.1 引力波在干涉仪探测器中的信号 51
  2.5.2 在探测器的局域惯性系中计算引力波的信号 55
  2.5.3 匹配滤波 58
  2.6 小结 63
  作者简介 64
  参考文献 64
  第三章 极端质量比旋近：动力学和引力波 66
  3.1 引言 66
  3.2 试验粒子的运动 68
  3.3 延展体在强场中的运动 71
  3.4 引力波的四极辐射 74
  3.5 等效单体和黑洞微扰 75
  3.5.1 等效单体方法 75
  3.5.2 图科斯基方程 77
  3.6 小结 80
  作者简介 80
  参考文献 81
  第四章 广义相对论及其超越理论中黑洞似正规模的分析估值 84
  4.1 引言 84
  4.2 广义相对论 86
  4.2.1 扰动方程 86
  4.2.2 程函近似下的似正规模计算 88
  4.3 标量高斯-伯奈特引力 91
  4.3.1 理论及黑洞解 92
  4.3.2 扰动方程 93
  4.3.3 程函近似下的似正规模计算 95
  4.3.4 光程函数表达式总结 97
  4.4 讨论 99
  作者简介 80
  参考文献 99
  第五章 引力波天体波源物理研究现状和展望 102
  5.1 引言 102
  5.2 主要引力波天体波源：致密双星系统 103
  5.3 致密双星系统的形成演化 108
  5.4 超大质量双黑洞 118
  5.4.1 超大质量双黑洞的形成演化和并合 119
  5.4.2 超大质量双黑洞电磁观测特征及搜寻发现 122
  5.5 极端质量比旋近系统 128
  5.6 引力波的引力透镜 128
  5.7 引力波事件的电磁对应体 129
  5.8 多波段引力波探测主要方法和目标天体波源 132
  5.8.1 地基激光干涉仪探测 132
  5.8.2 空间激光干涉引力波探测 133
  5.8.3 脉冲星测时阵探测 135
  5.9 引力波探测结果 136
  5.9.1 地基引力波探测结果 136
  5.9.2 脉冲星测时阵探测现状 146
  5.10 展望 147
  作者简介 149
  参考文献 149
  第六章 引力波标准汽笛及其宇宙学应用 164
  6.1 引言 164
  6.2 宇宙中的引力波源与引力波探测器 165
  6.3 引力波源作为宇宙探针 169
  6.3.1 确定波源的距离 169
  6.3.2 确定波源的红移 172
  6.4 宇宙学参数限制 178
  6.4.1 地基的激光干涉仪阵列 178
  6.4.2 空间的激光干涉仪 182
  6.5 标准汽笛举例 185
  6.5.1 双中子星并合引力波源及其电磁对应体观测 185
  6.5.2 双黑洞并合引力波源作为暗汽笛 190
  6.5.3 超大质量双黑洞旋近的引力波源作为标准汽笛 194
  6.6 引力波标准汽笛的其他应用 200
  6.6.1 区分暗能量和修改引力 200
  6.6.2 限制暗能量的各向异性 200
  6.6.3 限制宇宙中的中微子质量 200
  6.6.4 检验宇宙距离对偶关系 201
  6.7 结论 201
  作者简介 202
  参考文献 202