読者の便利のため、著書『現代宇宙論 ─時空と物質の共進化』参考書の章全文にインターネット書店商品ページへのリンクをつけて公開する。宇宙論の教科書として勧められる本を中心に紹介した。本書出版後の新刊書なども順次ここへ追加する予定。
『現代宇宙論』:参考書
宇宙論とその周辺分野をさらに学びたい読者の便宜のため,有用と思われる参考書をあげておく.以下の書物のうちいくつかは本書を書く上でも随所で参考にした.中には絶版になっているものもあるが,最近はインターネットなどを使えば中古書を手に入れるのも難しくないだろう.
一般相対性理論
本書を読むために必要な一般相対論の知識はごく基礎的なものである.一般相対論を学んだことのない読者は,本書を読む前に,例えば
- [a1] 須藤靖『一般相対論入門』(日本評論社, 2005)
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- [a2] 窪田高弘,佐々木隆『相対性理論〔裳華房テキストシリーズ--物理学〕』(裳華房, 2001)
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- [a3] 内山龍雄『相対性理論〔物理テキストシリーズ8〕』(岩波書店,1987)
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- [a4] 佐藤勝彦『相対性理論〔岩波基礎物理シリーズ(9)〕』(岩波書店,1996)
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- [a5] ジェームズ・B・ハートル『重力 アインシュタインの一般相対性理論入門』牧野伸義訳(ピアソンエデュケーション,2008)
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- [a6] S. Carroll: Spacetime and Geometry: An Introduction to
General Relativity (Benjamin Cummings, 2003)
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のような入門書で勉強しておくとよい.
一般相対論の本格的教科書は数多く出版されている.これまでに広く読まれてきた定番の教科書としては
- [b1] ランダウ、リフシッツ『場の古典論』広重徹,恒藤敏彦訳〔ラン
ダウ=リフシッツ理論物理学教程〕(東京図書, 1978)
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- [b2] 内山龍雄『一般相対性理論〔物理学選書15〕』(裳華房,1978)
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- [b3] R. M. Wald: General Relativity (University of Chicago
Press, 1984)
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- [b4] C. W. Misner, K. S. Thorne and J. A. Wheeler: Gravitation
(W. H. Freeman & Co, 1973)
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などがある.いずれも名著の誉れが高い.[b4]は1200ページを超える分厚い本であり,よく「電話帳」と呼ばれて辞典的に使われることが多い.いずれの一般相対論の教科書にも最後の方には必ずといってよいほど一様等方宇宙モデルの説明があるので,本書の予備知識としても読んでおくと有用である.
宇宙天体物理学
宇宙論を含んだ宇宙天体物理学全般をカバーした入門書として
- [c1] 岡村定矩ほか『人類の住む宇宙〔シリーズ現代の天文学1〕』(日本評論社,2008)
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- [c2] B. W. Carroll and D. A. Ostlie: An Introduction to Modern
Astrophysics (Addison-Wesley, 1996)
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- [c3] B. W. Carroll and D. A. Ostlie: An Introduction to Modern
Galactic Astrophysics and Cosmology (Addison-Wesley, 2006)
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がある.[c1]は日本天文学会100周年事業として刊行されたシリーズの第1巻で,現代の天文学を俯瞰する1冊となっている.このシリーズはどれもが日本を代表する天文学者・宇宙物理学者たちによって書かれている.[c2,c3]はアメリカの教科書らしく,基礎を丁寧に記述した分厚い本である.2冊目は1冊目と重複するところもあるが,いくつかの話題が削られて多少ページ数が少なくなり,最近の宇宙論の進展が取り入れられている.
宇宙論全般
宇宙論の手頃な入門的教科書としては
- [d1] 二間瀬敏史『なっとくする宇宙論』(講談社, 1998)
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- [d2]バーバラ・ライデン『宇宙論入門』牧野伸義訳(ピアソンエデュケーション,2003)
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- [d3] A. Liddle: An Introduction to Modern Cosmology (Wiley, 2003)
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- [d4] M. Roos: Introduction to Cosmology (Wiley, 2003)
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- [d5] J. V. Narlikar: An Introduction to Cosmology (Cambridge
University Press, 2002)
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- [d6] E. Harrison: Cosmology: The Science of the Universe
(Cambridge University Press, 2000)
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などがある.[d1]は通俗書と教科書の中間に位置し,式は出てくるが読み物的な要素もある.[d2]は標準的な宇宙論の入門的教科書で日本語で読めるという大きなメリットがある.[d3,d4]は英語で書かれた入門書の例.他にも数多くの類書がある.[d5]は定常宇宙論も研究する著者によるもので,非標準的な宇宙論の観点も楽しめる.[d6]は歴史的な観点などいろいろな角度から宇宙論を見つめることのできる異色の入門書.
日本語で書かれた宇宙論の専門的教科書としては
- [e1] 成相秀一,冨田憲二『一般相対論的宇宙論〔物理学選書19〕』(裳華房,1988)
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- [e2] 小玉英雄『相対論的宇宙論〔パリティ物理学コース〕』(丸善,1991)
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- [e3] 佐藤勝彦ほか『宇宙論 I --- 宇宙のはじまり〔シリーズ現代の天文学2〕』(日本評論社,2008)
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- [e4] 二間瀬敏史ほか『宇宙論 II --- 宇宙の進化〔シリーズ現代の天文学3〕』(日本評論社,2007)
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がある.[e1]は長年にわたり相対性理論や宇宙論を研究してきた著者による理論的な教科書.[e2]は現代的な宇宙論をコンパクトに網羅した教科書.いずれもレベルは高い.[e3,e4]は上にも紹介した天文学会事業として刊行されたシリーズの一部であり,この2冊も多数の専門家が分担して書いている.このため各章が比較的独立したものになっている(著者もIIの執筆に加わった).
宇宙論におけるダークマターの話題を扱ったものとして
- [f1] 小玉英雄『宇宙のダークマター・暗黒物質と宇宙論の展開〔数理科学ライブラリ3〕』(サイエンス社,1992)
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- [f2] 須藤靖『ダークマターと銀河宇宙〔パリティ物理学コース・クローズアップ〕』(丸善,1993)
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がある.[f1]は主に素粒子論モデルの観点から,[f2]は主に宇宙進化の観点から書かれていて,両者は相補的と言える.
宇宙論の古典的教科書として
- [g1] P. J. E. Peebles: Physical Cosmology (Princeton University
Press, 1971)
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- [g2] S. Weinberg: Gravitation and Cosmology (John Wiley and
Sons, Inc., 1972)
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がある.これらが書かれたのはだいぶ前であるが,現在でも十分な価値を持っている.[g1]は物理的な宇宙論研究の発展に大きな役割を果たした.[g2]は前半が一般相対論を,後半が宇宙論を扱う.相対論の教科書としても名高いが,宇宙論を学ぶ者にとっては必携の書.この2人の碩学により最近の進展も取り入れられて新規に書かれたものが
- [h1] P. J. E. Peebles: Principles of Physical Cosmology
(Princeton University Press, 1993)
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- [h2] S. Weinberg: Cosmology (Oxford University Press, 2008)
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である.どちらも前作以降に大きく発展した話題を網羅した読み応えのある力作である.
宇宙論や関連する物理学を幅広く記述した教科書として
- [i1] J. A. Peacock: Cosmological Physics (Cambridge
University Press, 1999)
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がある.
初期宇宙
初期宇宙に詳しい教科書としては
- [j1] E. W. Kolb and M. S. Turner: The Early Universe
(Westview Press, 1994)
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- [j2] G. B\"orner: The Early Universe: Facts and
Fiction, 4th Edition (Springer, 2004)
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- [j3] A. R. Liddle, D. H. Lyth: Cosmological Inflation
and Large-Scale Structure (Cambridge Unviersity Press, 2000)
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- [j4] V. Mukhanov: Physical Foundations of Cosmology
(Cambridge Unviersity Press, 2005)
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- [j5] D. H. Lyth & A. R. Liddle: The Primordial Density
Perturbation: Cosmology, Inflation and the Origin of Structure
(Cambridge University Press, 2009)
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がある.[j1]は初期宇宙の定番といえる教科書.[j2]は宇宙論全般を扱い,比較的初期宇宙について詳しく書かれている.[j3]はインフレーション理論を軸にして構造形成を扱う.[j4]は初期宇宙や初期ゆらぎの生成について詳しい理論的な書.[j5]はインフレーション理論から生成される初期ゆらぎに関する専門書.
素粒子的宇宙論
素粒子的宇宙論の教科書としては
- [k1] D. H. Perkins: Particle Astrophysics, 2nd Edition (Oxford
University Press, 2003)
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- [k2] L. Bergstr\"om & A. Goobar: Cosmology and Particle
Astrophysics, 2nd Edition (Springer, 2006)
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- [k3] D. Bailin & A. Love: Cosmology in Gauge Field
Theory and String Theory (Institute of Physics Publishing,
2004)
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- [k4] M. Gasperini: Elements of String Cosmology
(Cambridge University Press, 2007)
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などがある.[k1,k2]には素粒子的な天体物理学の分野も述べられている.[k3]は全般的に手頃な入門書.[k4]はストリング宇宙論が中心になっている.
構造形成
構造形成理論について詳しい宇宙論の教科書としては
- [l1] T. Padmanabhan: Structure Formation in the
Universe (Cambridge University Press, 1993)
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- [l2] T. Padmanabhan: Theoretical Astrophysics, Volume
III: Galaxies and Cosmology (Cambridge University Press, 2002)
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- [l3] P. Coles & F. Lucchin: Cosmology: The Origin and
Evolution of Cosmic Structure, 2nd Edition (Wiley, 2002)
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- [l4] S. Dodelson: Modern Cosmology (Academic Press,
2003)
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- [l5] F. Bernardeau: Cosmologie: Des Fondements
Th\'eoriques aux Observations (EDP Sciences, 2007)
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- [l6]} M. S. Longair: Galaxy Formation, 2nd Edition
(Springer, 2008)
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がある.[l1]は構造の線形成長から非線形成長まで詳しく扱っている.[l2]は同じ著者による理論天文物理学3部作の中の1冊である.前半部は銀河物理,後半部は宇宙論であり一部[l1]と重複するところもある.[l3]は構造形成や観測的宇宙論について全般的に詳しい.[l4]はボルツマン方程式を基礎に据えた構成が特徴的である.[l5]はフランス語で書かれているため敷居が高いかもしれないが,標準的な題材に加えて他書にはなかなか見られない内容も含まれている好書.[l6]は初期宇宙から銀河形成まで含まれる幅広い内容の教科書.
観測的宇宙論
観測的宇宙論を概観できる教科書として
- [m1] 池内了『観測的宇宙論』(東京大学出版会,1997)
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- [m2] 岡村定矩『銀河系と銀河宇宙』(東京大学出版会,1999)
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- [m3] P. Schneider: Extragalactic Astronomy and
Cosmology: An Introduction (Springer, 2006)
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がある.[m1]には宇宙論を観測的に制限するいろいろな方法が平易に述べられている.[m2]は天文学的な立場から銀河の性質や宇宙の大規模構造について網羅されている.[m3]は銀河構造から宇宙論まで広く解説し,豊富なカラーのグラフや図により読みやすい入門書となっている.
大規模構造の統計的側面を詳しく述べたものとして
- [n1] P. J. E. Peebles: The Large-scale Structure of the
Universe (Princeton University Press, 1980)
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- [n2] V. J. Martinez & E. Saar: Statistics of the Galaxy
Distribution (Chapman & Hall/CRC, 2002)
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がある.[n1]は上にも述べた宇宙論の碩学による有名な教科書.大規模構造による宇宙論の進展に重要な役割を果たした.[n2]には銀河分布の解析における統計的技法がまとめられている.
重力レンズの専門書として
- [o1] P. Schneider, J. Ehlers & E. E. Falco:
Gravitational Lenses (Springer, 1999)
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- [o2] P. Schneider, C. Kochanek & J. Wambsganss:
Gravitational Lensing: Strong, Weak and Micro (Springer, 2006)
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がある.[o1]には強い重力レンズの理論や観測がまとめられている.[o2]は3種類の重力レンズについてそれぞれ3人の著者が分担して書いたものをまとめた専門書.
宇宙マイクロ波背景放射の専門書として
- [p1] P. D. Naselsky, D. I. Novikov & I. D. Novikov: The
Physics of the Cosmic Microwave Background (Cambridge
University Press, 2006)
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- [p2] R. Durrer: The Cosmic Microwave Background (Cambridge
University Press, 2008)
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- [p3] M. Giovannini: A Primer on the Physics of the
Cosmic Microwave Background (World Scientific, 2008)
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がある.どれもCMBに関係する物理を詳しく取り扱っている.それぞれの特徴として,[p1]では再結合の物理や非等方性の統計量が詳しく扱われているのに対し,[p2]では宇宙論パラメータの制限手法やCMBへの弱重力レンズ効果が大きく扱われている.[p3]ではインフレーション理論による初期ゆらぎとの関係にも重点が置かれている.
問題集
宇宙論や天体物理学の問題集として
- [q1] T. Padmanabhan: Cosmology and Astrophysics through
Problems (Cambridge University Press, 1996)
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がある.
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