内容简介：

这是一本能代表史蒂芬·霍金本人专业水准的著作，他的几位合作者都推荐过这本书。本书的主题是空间尺度从10-13cm（基本粒子半径）到1028cm的时空结构。全书从精确的理论形式和必要的微分几何背景开始，讨论了时空曲率的意义，考察了爱因斯坦场方程的大量精确解的整体性质，发展了一般时空的因果结构理论，并用于黑洞的研究，证明了系列定理，确立了在一定条件下奇点是必然存在的条件。这本书也是学习广义相对论和微分几何很好的一本参考书。

作者介绍：

史蒂芬·霍金（Stephen William Hawking），1942.1.8--2018.3.14，出生于英国牛津，现代最伟大的物理学家之一，著有《时间简史》《大设计》《黑洞不是黑的》等畅销书。

 G.F.R.埃利斯（George Francis Rayner Ellis），生于1939年8月，他是南非开普敦大学数学和应用数学系复杂系统杰出教授。

 译者介绍：王文浩，清华大学工程物理系教授。

目录：

１ 引力的角色  (１ )

２ 微分几何  (９ )

２.１ 流形  (９ )

２.２ 向量与张量  (１４)

２.３ 流形的映射  (２０)

２.４ 外微分与 Lie导数  (２２)

２.５ 协变微分与曲率张量  (２７)

２.６ 度规  (３３)

２.７ 超曲面  (４０)

２.８ 体积元与 Gauss定理  (４３)

２.９ 纤维丛  (４６)

３ 广义相对论  (５１)

３.１ 时空流形  (５１)

３.２ 物质场  (５３)

３.３ Lagrangian表述

３.４ 场方程

４ 曲率的物理意义  (７０)

４.１ 类时曲线  (７０)

４.２ 零曲线  (７７)

４.３ 能量条件  (７９)

４.４ 共轭点  (８６)

４.５ 弧长的变分  (９２)

５ 精确解  (１０７)

５.１ Minkowski时空  (１０８)

５.２ deSitter时空与反deSitter时空  (１１３)

５.３ Robertson Walker空间  (１２３)

５.４ 空间均匀的宇宙学模型  (１３０)

５.５ Schwarzschild解和 Reissner Nordstro¨m 解  (１３６)

５.６ Kerr解  (１４８)

５.７ Go¨del宇宙  (１５４)

５.８ Taub NUT 空间  (１５６)

５.９ 其他精确解  (１６３)

６ 因果结构  (１６５)

６.１ 可定向性  (１６６)

６.２ 因果曲线  (１６７)

６.３ 非时序边界  (１７１)

６.４ 因果性条件  (１７４)

６.５ Cauchy发展

６.６ 整体双曲性

６.７ 测地线的存在性  (１９７)

６.８ 时空的因果边界  (２０２)

６.９ 渐近简单空间  (２０６)

７ 广义相对论中的 Cauchy问题 (２１１)

７.１ 问题的本质  (２１２)

７.２ 约化 Einstein方程  (２１３)

７.３ 初始数据  (２１５)

７.４ 二阶双曲型方程  (２１７)

７.５ 虚空空间 Einstein方程的发展的存在性和唯一性  (２２７)

７.６ 最大发展和稳定性  (２３２)

７.７ 有物质的 Einstein方程  (２３８)

８ 时空奇点  (２４０)

８.１ 奇点的定义  (２４０)

８.２ 奇点定理  (２４４)

８.３ 奇点的描述  (２５８)

８.４ 奇点特征  (２６６)

８.５ 禁闭不完备性  (２７０)

９ 引力坍缩与黑洞  (２８０)

９.１ 恒星的坍缩  (２８０)

９.２ 黑洞  (２８８)

９.３ 黑洞的终态  (３０３)

１０ 宇宙的初始奇点 (３２８)

10.1 宇宙的膨胀 (３２８)

10.2奇点的本性及其意义 (３３９)

附录 A

PeterSimonLaplace论文的译文(３４３)

附录 B

球对称解与 Birkhoff定理 (３４７)

参考文献(３５１)

符号说明(３６５)

名词索引(３６９)