Уолд общая теория относительности: Список фундаментальных книг и работ по общей теории относительности

Список фундаментальных книг и работ по общей теории относительности

Толкование

Список фундаментальных книг и работ по общей теории относительности

Содержание 1 Библиография 1.1 Популярные издания 1.2 Вводные курсы 1.3 Техничные работы 1.4 Исторические аспекты 1.5 Биографии Эйнштейна 1.6 Машины времени

Библиография

Популярные издания

• Эйнштейн, А. О специальной и общей теории относительности (общедоступное изложение) = Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie / Перевод с 12-го изд. под ред. С. Я. Лившица. — М.: Государственное издательство, 1922. — 79 с. — (Популярно-научная библиотека). — 32 000 экз.

Элементарное изложение принципов специальной и общей теории относительности её автором.

• Гоффман, Бенеш. Корни Теории Относительности = Relativity and Its Roots / Перевод с английского З. А. Штейнграда. — М.: Знание, 1987. — 256 с. — (Переводная научно-популярная литература). — 100 000 экз.

В этой книге, автором которой является один из редких учеников А. Эйнштейна, читатель познакомится не только с основными положениями специальной и общей теории относительности. В ней подробно рассказывается также и о предпосылках этой теории, о тех извилистых путях, по которым научная мысль восходила к теории относительности и к связанным с ней представлениям о пространстве и времени. Книга рассчитана на широкий круг читателей.

• Damour, Thibault. Once Upon Einstein = Si Einstein m’était conté / Translated from French by Eric Novak. — Wellesley, MA: A. K. Peters, Ltd., 2006. — 199 p. — ISBN 978-1-56881-289-2.

Известный французский специалист по теории относительности представляет наконец «своего» Эйнштейна без использования в тексте математических уравнений.

• Will, Clifford M. Was Einstein Right?: Putting General Relativity to the Test. — 2nd ed. — New York: Basic Books, 1993. — 304 p. — ISBN 9780465090860.

Экспертное изложение некоторых экспериментальных результатов, включая недавние, которые подтверждают теорию Эйнштейна.

• Эйнштейн Альберт, Инфельд, Леопольд. Эволюция физики: развитие идей от первоначальных понятий до теории относительности и квантов = The evolution of physics. The Growth of Ideas from Early Concepts to relativity and Quanta / Пер. с англ. и послесл. С. Г. Суворова. — 3-е изд., исправленное. — М.: Наука, 1965. — 328 с.

История физики от механики Ньютона до современных теорий (относительность и кванты), написанная в 1936 самим мэтром и одним из его учеников в Принстоне.

• Luminet, Jean-Pierre. Black Holes = Les Trous Noirs / Translated from French by Alison Bullough and Andrew King. Foreword by Joseph Silk. — English edition.  — Cambridge: Cambridge University Press, 1992. — 312 p. — ISBN 978-0521409065.

Труд французского эксперта Обсерватории Мёдон, работающего над данной темой. Читателю излагается гипотеза о возможности путешествий во времени посредством червоточин пространства-времени.

• Торн, Кип. Чёрные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна = Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy / Перевод с англ. под ред. чл.-корр. РАН В. Б. Брагинского. — М.: Изд-во Физико-математической литературы, 2007. — 616 с. — 700 экз. — ISBN 978-5-94052-144-4.

Книга, главным образом посвящённая чёрным дырам, написанная специалистом, профессором теоретической физики Калифорнийского технологического института. Последняя глава представляет новые исследования (и спекуляции) автора о путешествиях во времени.

• Хокинг, Стивен. Краткая история времени: От Большого Взрыва до чёрных дыр = A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes / перевод Н. Я. Смородинской под ред. Т. Уваровой. — СПб.: Амфора, 2010. — 232 с. — (Краткая история). — ISBN 978-5-367-00490-8.

Книга приобщает читателя к современной космологии, она написана английским физиком-теоретиком Кембриджского Университета. Первая часть книги излагает классическую теорию Большого Взрыва. Вторая часть представляет более новые результаты автора, касающиеся квантовой космологии; более трудная для непрофессионала, эта часть также и намного более спекулятивна: подход Хокинга представляет собой лишь одну теорию среди многих и ещё не подтверждён опытом.

• Damour, Thibault. Le renouveau de la relativité générale (фр.) // La Recherche. — Paris: Financière Tallandier (Sophia Publications), Juin 1987. — Vol. 18. — № 189. — P. 766—776. — ISSN 0029-5671.

Статья, которая в простой манере излагает теорию и её новое развитие (чёрные дыры, гравитационные волны, …).

• Wheeler, J. A. A Journey into Gravity and Spacetime.  — New York: W. H. Freeman — Henry Holt and Co., 1999. — 258 p. — (Scientific American Library Series, Issue 31). — ISBN 978-0716760344.

Общая теория относительности, популярно изложенная всемирно знаменитым экспертом.

• Geroch, Robert. General relativity — From A to B. — Chicago — London: The University of Chicago Press, 1978. — 235 p. — ISBN 0-226-28864-1.

Нематематическое введение в общую теорию относительности, написанное на основе курса для неспециалистов от профессора математической физики Университета Чикаго.

• Schutz, Bernard F. Gravity from the Ground Up: An Introductory Guide to Gravity and General Relativity. — Cambridge: Cambridge University Press, 2003. — 488 p. — ISBN 978-0-521-45506-0.

Великолепное введение в гравитационные явления.

• Бонди, Герман. Относительность и здравый смысл = Relativity and Common Sense / Перевод с английского и предисловие Н. В. Мицкевича. — М.: Мир, 1967. — 164 с.

Популярное изложение специальной (частной) теории относительности Эйнштейна, построенное на базе остроумных практических примеров.

• Грин, Брайан. Ткань космоса. Пространство, время и текстура реальности = The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality / Под ред. В. Малышенко, А. Панова; перевод Б. Ишханова. — М.: Либроком, 2011. — 608 с. — ISBN 978-5-397-01966-8.

Вводные курсы

Доступные на уровне первого курса.

• Сиама Д. Физические принципы общей теории относительности = The Physical Foundations of General Relativity. — М.: Мир, 1971. — 104 с.

Родившийся в 1926 году в Англии автор-астрофизик с конца 1950-х годов был одним из самых больших специалистов-теоретиков по чёрным дырам. Он сыграл решающую роль, дав толчок исследованиям в этой области; именно у него в Кембриджском университете учились Стивен Хокинг и Мартин Рис.

• Тэйлор, Э. Ф., Уилер, Дж. А. Физика пространства-времени = Spacetime Physics / Перевод с английского Н. В. Мицкевича. — 2-е изд., дополненное. — М.: Мир, 1971. — 320 с.

В книге рассматриваются такие вопросы как геометрия пространства-времени, инерциальная система отсчёта, координаты события, пространственно-временные диаграммы, подразделения пространства-времени, импульс и энергия, выраженные в единицах массы, доплеровское смещение, межзвёздные полёты, физика искривлённого пространства-времени.

• Jean-Marc Levy-Leblond ; Les relativités, Cahiers de Fontenay n 8, Ecole Normale Supérieure de Fontenay-aux-Roses (1977). Очень хорошие с педагогической точки зрения конспекты, увы, не опубликованные. Находятся в очень хорошей библиотеке университета.

• Damour, Thibault.; Deser, Stanley. Relativité. Relativité générale  (фр.). Encyclopædia Universalis. Encyclopædia Universalis France S.A. — (Доступ к полной статье платный. Энциклопедия выпускается также на DVD и в бумажном варианте). Архивировано из первоисточника 25 октября 2012. Проверено 26 сентября 2012.

Не перегруженное технически ясное изложение, написанное при участии Тибо Дамура — профессора Института высших научных исследований (IHES).

• Provost, Jean-Pierre.; Tonnelat, Marie-Antoinette. Espace-temps  (фр.). Encyclopædia Universalis. Encyclopædia Universalis France S.A. — (Доступ к полной статье платный. Энциклопедия выпускается также на DVD и в бумажном варианте). Архивировано из первоисточника 25 октября 2012. Проверено 26 сентября 2012.

Довольно простое введение в понятие пространства-времени и в основные концепции относительности.

• Борн, Макс. Теория относительности Эйнштейна и ее физические основы = Die relativitatstheorie Einsteins und ihre prysikalischen grundlagen / пер. с нем. К. К. Федченко под ред. Б. И. Давыдова. — М.—Л.: ОНТИ, 1938. — 268 с. — 4000 экз.

Этот труд, написанный известным немецким теоретиком, лауреатом Нобелевской премии 1954 года, значителен по своей ясности. Площадь, занятая математическими аспектами, в нём сильно сокращена.

• Rindler, Wolfgang. Relativity: Special, General, and Cosmological. — New York: Oxford University Press, 2001. — 448 p. — ISBN 9780387100906.

Блестящее введение во все аспекты относительности, изложенное преподавателем Университета Далласа (Техас), специалистом в своей области.

• Rindler, Wolfgang. Essential Relativity: Special, General, and Cosmological. — 3rd Edition (revised). — New York: Springer-Verlag, 1980. — 284 p. — ISBN 9780387100906.

Предшествующее издание предыдущей книги.

• Ellis, George F.R., Williams, Ruth M. Flat & curved space-times. — 2-nd rev. ed. — New-York: Oxford University Press, 2001. — 385 p. — ISBN 978-0-19-850656-2.

Превосходное введение в относительность, написанное экспертом, преподавателем Университета Кейптауна и его сотрудницей.

• Эддингтон, А. Пространство, время и тяготение = Space, Time and Gravitation / Переводчик Ю. Рабинович. — Едиториал УРСС, 2010. — 218 с. — ISBN 978-5-354-01204-6.
  Arthur S. Eddington ; Space, time & gravitation — An outline of the general relativity theory, Cambridge Science Classics Series, Cambridge University Press (1987), ISBN 0-521-33709-7. Переиздание классического труда, появившегося первоначально в 1920 году, написанного известным английским астрономом, который впервые проверил одно из теоретических предсказаний общей теории относительности: отклонение света массивным телом, наблюдавшееся в 1919 году в течение полного затмения Солнца.

• Hartle, James B. Gravity: An Introduction to Einstein’s General Relativity. — San Francisco: Addison-Wesley, 2003. — 656 p. — ISBN 978-0805386622.

Кип Торн написал об этой книге: «Наилучшее когда-либо написанное введение в общую теорию относительности»! Автор — профессор теоретической физики в университете Санта-Барбары.

• Taylor, Edwin F., Wheeler, John A. Exploring Black Holes: Introduction to General Relativity. — San Francisco: Edmund Bertschinger, Addison Wesley, 2000. — 352 p. — ISBN 978-0201384239.

Для читателя, осведомлённого о принципах специальной теории относительности, Уилер и Тэйлор вводят идеи общей теории относительности, начиная с понятия чёрной дыры, используя возможный минимум математики: метрические измерения, алгебру, дифференциальное и интегральное исчисление (никакой дифференциальной геометрии или тензоров).

• Lachièze-Rey, M. Initiation à la cosmologie. — 4e éd. — Paris: Dunod, 2004. — ISBN 978-2100075867.

От специалиста в данной теме, очень ясное и элементарное введение. Существует перевод на английский язык:Lachièze-Rey, M. Cosmology: A First Course / Transl. by John Simmons. — Cambridge: Cambridge University Press, 2004. — 146 p. — ISBN 9780521479660.

• National Research Council (U. S.). Committee on Gravitational Physics. Gravitational physics: exploring the structure of space and time. — Washington, DC: National Academy Press, 1999. — 114 p. — (Physics in a new era). — ISBN 9780309066358.

Официальный отчёт Комитета по гравитационной физике Американской академии наук, который объединяет нескольких настоящих специалистов в этой области. Этот маленький труд изображает с одной стороны достижения в гравитационных исследованиях, имевших место в течение последних десяти лет — в связи с астрофизикой, космологией и физикой частиц — а, с другой стороны, предлагает пути развития на будущее десятилетие. Превосходное обобщение — род искусства, без уравнений.

• d’Inverno, Ray. Introducing Einstein’s Relativity. — Clarendon Press, 1992. — 394 p. — ISBN 978-0-19-859653-0.

Техничные работы

• Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 8-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2006. — 534 с. — («Теоретическая физика», том II).  — ISBN 5-9221-0056-4.

Второй том знаменитого курса Ландау и Лифшица. Этот том начинается введением в специальную теорию относительности, продолжается теорией Максвелла электромагнитного поля, а в последней части — общей теорией относительности. Уровень изложения всегда остаётся высоким (второй курс): Ландау не имел для привычки детализировать промежуточные расчёты, часто заполнять дыры предоставляется самому читателю!

• Вейнберг С. Гравитация и космология / Пер. с англ. В. М. Дубовика и Э. А. Тагирова, под ред. Я. А. Смородинского. Волгоград: Платон, 2000. 696 с. ISBN 5-8010-0306-1.
  Steven Weinberg ; Gravitation & Cosmolgy, John Wiley & Sons (New York-1972), ISBN 0-471-92567-5. Очень красивое справочное издание. Уровень — минимум второй курс.

• Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. М.: Мир, 1977. Том 1 Том 2 Том 3
  C. W. Misner, Kip S. Thorne & John A. Wheeler ; Gravitation, Freeman & Co. (San Francisco-1973), ISBN 0-7167-0344-0. Другое справочное издание, которое развивает современные геометрические аспекты с большой ясностью. Уровень — минимум второй курс.

• Уолд, Роберт М. Общая теория относительности = General relativity / пер. с англ. В. Р. Гаврилов [и др.] под ред. И. Л. Бухбиндер, С. В. Червон. — М.: РУДН, 2008. — 693 p. — ISBN 9785209029649.

Книга вводит в теорию относительности в современном ключе, который содержит также недавние достижения (теоремы о сингулярностях), включает некоторые квантовые результаты в гравитации (испарение чёрных дыр). Вводная часть этой книги доступна, начиная со второго курса.

• Ciufolini, I., Wheeler, J. A. Gravitation and Inertia / Edited by Philip W. Anderson, Artur S. Wightman, Sam B. Treiman. — Princeton: Princeton University Press, 1995. — 576 p. — (Princeton Series in Physics). — ISBN 9780691033235.

Труд, посвящённый общей теории относительности, который начинается изложением классического введения в неё и продолжается исследованием более новых теоретических аспектов, принимая во внимание последние экспериментальные результаты. Уровень — минимум второй курс.

• Уилл К. Теория и эксперимент в гравитационной физике = Will, Clifford M. Theory and Experiment in Gravitational Physics. Cambridge Univ. Press, 1981. ISBN 0-521-43973-6. / Пер. с англ.. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 296 с. Монография, которая содержит технические аспекты результатов, обсуждаемых в предыдущей работе. Уровень — минимум второй курс.

• Carroll, S. M. Spacetime and Geometry: An Introduction to General Relativity. — Addison Wesley, 2004. — 513 p. — ISBN 9780805387322.

Современное введение; черновик текста доступен на ArXiv: «gr-qc / 9712019».

• Хокинг С., Эллис Дж. Крупномасштабная структура пространства-времени М.: Мир, 1977.
  Stephen W. Hawking & Georges F.R. Ellis ; The large scale structure of space-time, Cambridge Monograph on Mathematical Physics, Cambridge University Press (1973), ISBN 0-521-09906-4. Труд, который излагает именно теоремы о сингулярностях, доказанные в 1960-70-е годы Хокингом и его учителем Роджером Пенроузом. Уровень — третий курс.

• Субраманьян Чандрасекар. Математическая теория чёрных дыр. В 2-х томах = The mathematical theory of black holes / Перевод с английского к. ф.-м. н. В. А. Березина. Под ред. д. ф.-м. н. Д. А. Гальцова. — М.: Мир, 1986.

Математическая теория чёрных дыр от известнейшего астрофизика-теоретика родом из Индии. Уровень — третий курс.

• Peebles, P. J. E. Principles of Physical Cosmology. — Princeton: Princeton University Press, 1993. — 736 p. — (Princeton Series in Physics). — ISBN 978-0691019338.

Недавний синтез космологии. Уровень — второй курс минимум.

• Эйнштейн А. Сущность теории относительности = The meaning of relativity. Fourth Edition, including the «Generalization of Gravitation Theory» / Перевод с английского Я. А. Смородинского, А. И. База, Л. Д. Пузикова. — перевод с 4-го американск. изд. — М.: Иностранная литература, 1955. — 160 с.

Книга основана на четырёх лекциях, прочитанных Эйнштейном в 1921 году в Принстонском университете и дополнена приложениями, написанными в последующие годы.

• Герман Вейль. Пространство. Время. Материя. Лекции по общей теории относительности. — М.: Изд-во УРСС научной и учебной литературы, 2004. 455 с.
  Hermann Weyl ; Space, time, matter, Dover Publications, Inc. (4ème édition-1952), ISBN 0-486-60267-2. Классика теоретической физики, написанная известнейшим математиком. Уровень — второй курс. (Ранее издавался французский перевод этого труда.)

• Хокинг Стивен, Пенроуз Роджер. Природа пространства и времени = The nature of space and time / Переводчики: Лебедев В. Г., Берков А. В. — Амфора, 2012. — 171 с. — (Новая Эврика). — ISBN 978-5-367-00590-5, 978-5-3670-2289-6 Эта книга представляет недавние размышления обоих авторов, которые пытаются примирять общую теорию относительности и квантовую теорию. Хотя она содержит очень мало уравнений, эта книга, изданная в универсальной коллекции, которая теоретически должна быть доступной, принадлежит к типу «видит око, да зуб неймёт». Уровень — третий курс.

Исторические аспекты

• Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование, 1900—1915). М.: Наука, 1981. — 352 c.

• Визгин В. П. Единые теории в 1-й трети ХХ в. М.: Наука, 1985. — 304 c.

• Jean Eisenstaedt ; Einstein & la relativité générale — Les chemins de l’espace-temps, CNRS éditions (2002), ISBN 2-271-05880-5. Глубокая история теории Эйнштейна, написанная французским специалистом.

• W. Perret and G.B. Jeffrey, trans.: The Principle of Relativity: A Collection of Original Memoirs on the Special and General Theory of Relativity, New York Dover (1923), ISBN .

• Паули В. Теория относительности. Изд. 2-е, испр. и доп. Перев. с нем. — М.: Наука, 1983. — 336 с.
  Wolfgang Pauli ; Theory of relativity, Dover Publications, Inc. (1981), ISBN 0-486-64152-X. Эта книга — кладезь информации. Речь идёт об английском переиздании обзорной статьи, написанной на немецком языке в 1921 году для «Encyklopädie der Mathematischen Wissenschaften» молодым австрийским теоретиком, тогда 21-летним, учившимся в Гёттингене у Макса Борна. Вот что пишет Борн в письме, отправленном Эйнштейну, датированном 30 декабря 1921 года: «Паули — человек, поразительный в своём возрасте — 21 год; он может гордиться своей статьей для Энциклопедии.»

• Jammer, Max. Concepts of Space: The History of Theories of Space in Physics / Foreword by Albert Einstein. — 3rd. ed., enlarged. — Dover Publications, 1994. — 261 p. — (Dover books on relativity and related areas (Dover science books)). — ISBN 9780486271194.

Обширная история понятия пространства с древности до наших дней.

• Boi, Luciano. Le problème mathématique de l’espace — Une quête de l’intelligible / Avec une préface de René Thom. — Illustrated ed. — Berlin; New York: Springer-Verlag, 1995. — 526 p. — ISBN 3540589228.

Философская история математического понятия пространства в развитии геометрии от евклидовой геометрии к современной неевклидовой, риманова версия которой необходима для формулировки общей теории относительности. Уровень — первый курс минимум.

• Greenberg, M. J. Euclidean and Non-Euclidean Geometries: Development and History. — 4 ed. — New York: W. H. Freeman, 2008. — 512 p. — ISBN 9780716799481.

Книга о математике, которая изображает историю и развитие неевклидовых геометрий, главным образом в двух измерениях (геометрии Гаусса, Бойяи и Лобачевского). Доступна «порядочному культурному человеку».

• Jean-Pierre Luminet & A. Grib (eds.) ; Essais de cosmologie, collection Source du savoir, Le Seuil (1997), ISBN 2-02-023284-7. Основополагающие тексты Александра Фридмана и Жоржа Леметра (с1923 по 1945 года), откомментированные издателями.

• Пуанкаре, Анри. Наука и гипотеза = La science et l’hypothese / пер. со второго испр. фр. изд. А. В. Чернявского ; под ред. и с предисл. А. Г. Генкеля. — 2-е изд. — М.: Либроком, 2010. — 240 с. — (Из наследия мировой философской мысли. Философия науки). — ISBN 978-5-397-01080-1.

Классический труд философии науки в карманном формате, написанный великим математиком. Содержит некоторые размышления о пространстве, так же как и о великих физических теориях.

Биографии Эйнштейна

• Хофман, Б., Дюкас, Э. Альберт Эйнштейн творец и бунтарь = Albert Einstein Creator and Rebel / Пер. с англ. Н. И. Войскунской, И. С. Хорола под общ. ред. Ю. А. Данилова, Б. Г. Кузнецова; редактор О. Н. Кессиди. — М.: Прогресс, 1983. — 216 с. — 100 000 экз.

Превосходная биография в карманном формате от бывшего сотрудника Эйнштейна в Принстонском Институте.

• Frank, Philippe. Einstein. His Life and Times. — Nabu Press, 2011. — 354 p. — ISBN 9781178490589.

Биография по сведениям из первых рук, от преемника Эйнштейна на кафедре теоретической физики Университета Праги, назначенного на его рекомендации. Очень документированная, она восхитительно описывает исторический контекст (научный и политический) генезиса работ Эйнштейна.

• Пайс, Абрахам. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна = «Subtle is the Lord—»: The science and the life of Albert Einstein / Пер. с англ. В. И. и О. И. Мацарских; Под ред. А. А. Логунова. — М.: Наука, 1989. — 568 p. — 36 500 экз. — ISBN 5-02-014028-7.

Научная биография, которая сегодня имеет наибольший авторитет, начиная со своего выхода в 1982, написана сотрудником университета Рокфеллера, который знал Эйнштейна в последние годы его жизни. Характеризуется наиболее богатым содержанием. Уровень некоторых технических пассажей — по крайней мере второй курс.

• Balibar, Françoise. Einstein: la joie de la pensée. — Gallimard, 1993. — 144 p. — (Découvertes Gallimard: Sciences №193). — ISBN 9782070532209.

• Merleau-Ponty, Jacques. Einstein. — Flammarion, 1997. — 298 p. — (Collection Champs, №338). — ISBN 978-2080813381.

Биография в карманном формате, изложенная профессором эпистемологии. Труд разделён на три части: человек, его научные труды и его философия.

Машины времени

• К. Торн. Чёрные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна. — М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 2009. Книга, главным образом посвящённая чёрным дырам, написанная специалистом, профессором теоретической физики Калифорнийского технологического института. Последняя глава представляет наиболее новые исследования (и спекуляции) автора на тему путешествий во времени.

• Davies, Paul. How to Build a Time Machine. — reprinted. — New York: Penguin Books, 2003. — 144 p. — ISBN 9780142001868.

Краткий обзор теоретических возможностей путешествий во времени от экс-профессора Университета Аделаиды. Популярное изложение.

• Gott, J. Richard, III. Time travel in Einstein’s universe: the physical possibilities of travel through time. — New York: Houghton Mifflin Harcourt, 2002. — 304 p.  — (Mariner books). — ISBN 9780618257355.

Исследование теоретических возможностей путешествий во времени профессором астрофизики Принстонского Университета, который обнаружил одну из этих возможностей (использование космической струны). Популярное изложение.

• Visser, Matt. Lorentzian Wormholes: From Einstein to Hawking. — New York: American Institute of Physics, 1996. — 412 p. — (AIP Series in Computational and Applied Mathematical Physics). — ISBN 978-1563966538.

• Новиков, И. Д. Куда течёт река времени? — М.: Молодая гвардия, 1990. — 238 с. — (Эврика). — 100 000 экз. — ISBN 5-235-00805-7.

• Al-Khalili, Jim. Black Holes, Wormholes and Time Machines. — 2nd revised ed. — Boca Raton: CRC Press, 2012. — 206 p. — ISBN 9781439885598.

Популярное изложение.

• Gribbin, J. In Search of the Edge of Time: Black Holes, White Holes, Wormholes (Practical Resources for the Mental Health Professionals).  — 2nd ed. — New York: Penguin Books, 1999. — 288 p. — ISBN 9780140248142.

После занятий астрофизикой в университете Кембриджа автор стал научно-популярным писателем на полный рабочий день.

• Nahin, Paul J. Time Machines: Time Travel in Physics, Metaphysics, and Science Fiction. — 2nd revised ed. — New York: Springer-Verlag, 2001. — 664 p. — ISBN 978-0387952222.

Книга написана профессором университета Нью-Гэмшира. Предисловие Кипа Торна.

Значимость предмета статьи поставлена под сомнение. Пожалуйста, покажите в статье значимость её предмета, добавив в неё доказательства значимости по частным критериям значимости или, в случае если частные критерии значимости для предмета статьи отсутствуют, по общему критерию значимости. Подробности могут быть на странице обсуждения. Дата постановки шаблона: 17 ноября 2009

Wikimedia Foundation.
2010.

Поможем решить контрольную работу

• Список фотобанков
• Список футболистов

Полезное

Пятничные чтения: «Природа пространства и времени» Стивена Хокинга

В этих лекциях Роджер Пенроуз и я расскажем, как мы себе представляем природу пространства и времени. Наши точки зрения связаны, но во многом различны. Мы будем говорить поочередно, дав по три лекции каждый, после чего обсудим различие наших подходов. Хочу обратить внимание, что представленный материал рассчитан на подготовленных читателей, имеющих базовое понятие об общей теории относительности и о квантовой теории.

О книге

Ричард Фейнман как-то написал короткую статью о своих впечатлениях от конференции по общей теории относительности. Думаю, это была Варшавская конференция 1962 года. По его мнению, компетенция участников была крайне низка, а их работы незначительны. В большой степени благодаря работам Роджера Пенроуза, общая теория относительности вскоре приобрела гораздо более высокую репутацию (в становление общей теории относительности основной вклад внесли американские ученые Дж. Уилер и К. Торн, а также советский ученый Я. Б. Зельдович; т. н. тетрадный формализм Ньюмена — Пенроуза (1962 г.), основанный на спинорных методах и адаптированный для случая четырехмерной лоренцевой метрики, когда вместо ортонормированного базиса выбирается изотропная тетрада, эффективен для решения некоторых задач общей теории относительности, например для алгебраически специальных пространств-времен, но широкого распространения этот метод не получил. — Прим. перев.). До этого общая теория относительности была сформулирована как беспорядочный набор уравнений в частных производных в одной координатной системе. Найдя очередное решение этих уравнений, люди бывали так рады, что не заботились об их физической интерпретации. Роджер Пенроуз ввел в рассмотрение такие современные концепции, как спиноры и глобальные методы (спиноры были введены Э. Картаном в 1913 году. — Прим. перев.). Он впервые показал, что можно обнаружить общие свойства решений, не получая решений непосредственно (помимо формализма Ньюмена — Пенроуза, для анализа уравнений Эйнштейна используются также методы координатного базиса и ортонормированного базиса, каждый из которых эффективен для определенного класса задач; оценки свойства решений уравнений Эйнштейна можно получить, к примеру, хорошо адаптировав или систему координат, или тетраду к свойствам пространства-времени (Р. М. Уолд «Общая теория относительности», 2008 г. — Прим. перев.). Его первая теорема о сингулярности познакомила меня с изучением причинной структуры (пространства-времени — Прим. перев.) и положила начало моей будущей работе о сингулярностях и черных дырах.

Что касается классической физики, то у нас с Роджером точка зрения одинакова. Однако наши подходы к квантовой гравитации и к собственно квантовой теории различны. Среди специалистов по физике частиц я считаюсь опасным радикалом, потому что признаю потерю квантовой когерентности, но по сравнению с Роджером я определенно консервативен. Я считаю, что физическая теория — это всего лишь математическая модель и, следовательно, бессмысленно спрашивать, соответствует ли она действительности (поэтому, видимо, такое сугубо теоретическое понятие, как «внутренняя гравитационная энтропия черной дыры», о которой речь пойдет ниже, названа Хокингом «открытием», тогда как на роль открытия могут, очевидно, претендовать только теории, многократно проверенные наблюдениями или экспериментально. — Прим. перев.). Единственное, что можно требовать от теории, — согласование ее прогнозов с наблюдениями. Я думаю, что Роджер в глубине душе платонист, но пусть он это решит для себя сам.

Есть модели, согласно которым пространство-время обладает дискретной структурой, однако я не вижу смысла отказываться от непрерывных моделей, коль скоро они настолько успешны. Общая теория относительности — прекрасная теория, согласующаяся со всеми наблюдениями, проведенными для ее проверки. Возможно, она потребует видоизменений на планковских масштабах, но я не думаю, что это как-то повлияет на те предсказания, которые могут быть сделаны с помощью общей теории относительности. Последняя может оказаться низкоэнергетическим пределом какой-то более фундаментальной теории, подобной теории суперструн (чаще используется термин — и мы будем его придерживаться — «теория струн», хотя в общем случае следует отличать суперструны от космических струн. — Прим. перев.), хотя, как мне кажется, возможности теории струн переоценили. Я не хочу обсуждать теорию струн по двум причинам. Во-первых, неясно, почему комбинируя гравитацию с другими полями в теорию супергравитации, не удается получить разумной квантовой теории. Слухи о гибели супергравитации ложны. То говорят, что она исчерпала себя, то мода меняется и все утверждают, что она страдает расходимостями, которые, правда, еще никто не нашел. Во-вторых, теория струн не дала никаких предсказаний, которые можно было бы проверить наблюдательно или экспериментально. А вот прямое применение квантовой теории к общей теории относительности — о чем я буду говорить в дальнейшем — уже дало два проверяемых предсказания. Первое — это рост малых возмущений во время периода инфляционного расширения Вселенной (что подтверждается наблюдениями анизотропии реликтового микроволнового фона). Второе предсказание — это тепловое излучение черных дыр, что, в принципе, тоже может быть проверено. Для последнего всего-то и нужно, что найти первичную черную дыру. К несчастью, поблизости их не очень много. Если бы мы нашли первичные черные дыры, то мы знали бы, как квантовать гравитацию.

Ни одно из этих предсказаний не изменится, окажись теория струн окончательной теорией всего на свете. Но теория струн — по крайней мере, на текущем этапе ее развития — совершенно не способна к каким бы то ни было предсказаниям, разве что апеллируя к общей теории относительности как к своему низкоэнергетическому пределу. Я подозреваю, что всегда так и будет, и в теории струн не окажется ничего такого, чего не предсказывала бы общая теория относительности или супергравитация. И тогда возникает естественный вопрос, насколько теория струн состоятельна как научная теория. Разве математической красоты и полноты достаточно для истинности теории при условии отсутствия характерных именно для этой теории наблюдательных предсказаний? Кроме того, теория струн в ее нынешнем состоянии не так уж красива и совсем не полна.

Одним словом, в этих лекциях я буду затрагивать только общую теорию относительности и сконцентрирую внимание на двух областях применения этой теории, где учет гравитации приводит, по всей видимости, к появлению некоторых особенностей, полностью отличающих гравитацию от других теорий поля. Итак, во-первых, наличие гравитационных сил должно приводить к тому, что пространство-время имеет начало и, возможно, конец. Вторая область — это открытие того, что можно назвать внутренней гравитационной энтропией, которая не является результатом т. н. крупнозернистой структуры пространства-времени. Некоторые ученые полагают, что эти два прогноза представляют собой всего лишь артефакты (то есть математические решения, не имеющие физического смысла, возникающие при несогласованных переходах от одной теоретической модели к другой. — Прим. перев.), появляющиеся в квазиклассическом приближении. Более детально, считается, что теория струн — истинная квантовая теория гравитации — «разгладит» сингулярности и определит корреляции в излучении черной дыры. Последнее же будет означать, что излучение черной дыры является тепловым только в крупнозернистом приближении. В таком случае картинка предстала бы довольно банальной: гравитация оказалась подобной любому другому полю. Я же считаю, что гравитация должна существенно отличаться от всех других полей, потому что только гравитация формирует пространство-время, в котором сама же и оперирует. Все другие поля действуют на заданном пространственно-временном фоне. Именно это свойство гравитации приводит к тому, что время должно иметь начало. Кроме того, должны существовать такие области во Вселенной, которые никто никогда не сможет наблюдать, а это, в свою очередь, приводит к концепции гравитационной энтропии как меры наших наблюдательных возможностей.

В этой — первой — лекции я сделаю обзор одной работы, в которой используются методы классической общей теории относительности. Эта работа показывает, как можно прийти к идеям, о которых я упомянул выше. Во второй и в третьей лекциях (главы 3 и 5 этой книги) я покажу, как эти идеи видоизменяются и расширяются, когда переходят в квантовую теорию. Более конкретно, во второй лекции речь пойдет о черных дырах, а в третьей — о квантовой космологии.

Продолжение читайте в книге Стивена Хокинга «Природа пространства и времени»

Читайте также:

Пять причин прочитать «Природу пространства и времени» Стивена Хокинга

О книге

О книге

О книге

О книге

Роберт Уолд | Факультет физики

Профессор
Чарльз Х. Свифт, почетный профессор кафедры физики, Институт Энрико Ферми и Колледж

Исследования

Мои исследования касались широкого круга вопросов классической общей теории относительности, космологии и квантовые явления, связанные с гравитацией. Большая часть моих исследований была сосредоточена на теории черных дыр — областей пространства-времени, где гравитация настолько сильна, что ничто не может ускользнуть, — и замечательной (математической и физической) аналогии между законами физики черных дыр и обычные законы термодинамики. В частности, тот факт, что черные дыры излучают как идеальные черные тела вследствие эффектов создания квантовых частиц, привел ко многим глубоким открытиям в природе квантовой гравитации. Мои интересы также охватывают математические исследования классической общей теории относительности и приложения общей теории относительности к космологии и астрофизике.

В последние несколько лет одна из моих основных исследовательских работ была связана с формулировкой квантовой теории поля в присутствии гравитации, т. е. квантовой теории поля в искривленном пространстве-времени. В этом подходе гравитация рассматривается классически, но все остальные поля рассматриваются в соответствии с принципами квантовой теории поля. Некоторые важные принципиальные вопросы возникают при формулировании этой теории из-за отсутствия симметрии Пуанкаре и отсутствия предпочтительного вакуумного состояния, но недавно было показано, что теория может быть сформулирована вполне удовлетворительным образом. Я надеюсь, что это даст важные ключи к формулировке полностью квантовой теории гравитации.

Еще одно важное исследовательское усилие касалось влияния собственной силы (или «реакции излучения») на движение малых тел в классической общей теории относительности. Эти эффекты необходимо полностью понять, чтобы предсказать гравитационное излучение, испускаемое, скажем, маленькой черной дырой, когда она втягивается в большую черную дыру. Понятие «точечная частица» не имеет смысла в общей теории относительности, но можно рассмотреть предел, при котором масса тела, а также его размер уменьшаются до нуля асимптотически автомодельным образом. Затем эффекты самосилы могут быть строго выведены как пертурбативная поправка к геодезическому движению, а затем могут быть разработаны самосогласованные схемы для определения движения и излучения.

Другое недавнее основное исследовательское усилие касалось анализа эффектов мелкомасштабных неоднородностей в классической общей теории относительности, что необходимо для приложений к космологии. Была разработана новая пертурбативная структура, которая позволяет нелинейным эффектам быть важными в малых масштабах. Эта схема использовалась, чтобы показать, что мелкомасштабные неоднородности не могут вызвать ускоренное расширение Вселенной, как предполагалось рядом авторов.

Избранные публикации

• Общая теория относительности , Р.М. Уолд. Издательство Чикагского университета, 1984.

.

• Квантовые поля в искривленном пространстве-времени и термодинамика черных дыр . Р.М. Уолд. Издательство Чикагского университета, 1994.

.

• Некоторые свойства нётеровского заряда и предложение для динамической энтропии чёрной дыры , В. Айер и Р.М. Уолд, физ. Ред. D 50, 846, 1994.
• Термодинамика черных дыр , Р.М. Уолд, Living Reviews in Relativity 4, 2001–2006 (2001). гр-кк/9912119.
• Аксиоматическая квантовая теория поля в искривленном пространстве-времени , С. Холландс и Р.М. Вальд, общ. Мат. физ. 293, 85 (2010). архив: 0803.2003.
• Строгий вывод гравитационной самосилы , S. E. Гралла и Р.М. Уолд. Класс.Квант.Грав. 25, 205009, 2008. Архив: 0806.3293.
• Новая структура для анализа эффектов мелкомасштабных неоднородностей в космологии . С.Р. Грин и Р.М. Уолд, arXiv:1011.4920.

Веб-страница «Примечания к занятиям по дифференциальной геометрии от Wald»

Веб-страница «Примечания к занятиям по дифференциальной геометрии от Wald»

Копии классных заметок находятся в Интернете в формате PDF, как указано ниже. Файлы «Доказательства теорем» были подготовлены в Beamer и содержат доказательства результатов из классных заметок. «Распечатка проб» — это PDF-файлы слайдов Beamer для печати без пауз. Эти примечания и дополнения не проверялись в классе (и поэтому могут содержать некоторые типографские ошибки). Эти примечания основаны на первой части Общая теория относительности и исключает содержание Части II (Расширенные темы) книги.

1. Глава 1. Введение.
2. Глава 2. Многообразия и тензорные поля.
3. Глава 3. Кривизна.
4. Глава 4. Уравнение Эйнштейна.
5. Глава 5. Однородная изотропная космология.
6. Глава 6. Решение Шварцшильда.
7. Приложение А. Топологические пространства.
8. Приложение B. Дифференциальные формы, интегрирование и теорема Фробениуса.
9. Приложение C. Карты многообразий, производных Ли и полей Киллинга.

Глава 1. Введение.

• Раздел 1.1. Введение. PDF.
• Раздел 1.2. Пространство и время в дорелятивной физике и специальной теории относительности. PDF.
• Раздел 1.3. Метрика пространства-времени. PDF.
• Раздел 1.4. Общая теория относительности. PDF.
• Учебное пособие 1. PDF.

Глава 2. Многообразия и тензорные поля.

• Раздел 2.1. Коллекторы. PDF.
• Раздел 2.2. векторов. PDF.
• Дополнение. Доказательства теорем раздела 2.2. PDF (подготовлено в Beamer).
• Дополнение. Распечатка доказательств теорем раздела 2.2. PDF.
• Раздел 2.3. Тензоры; Метрический тензор.
• Раздел 2.4. Нотация абстрактного индекса.
• Учебное пособие 2.

Глава 3. Кривизна.

• Раздел 3.1. Производные операторы и параллельный перенос.
• Раздел 3.2. Искривление.
• Раздел 3.3. Геодезические.
• Раздел 3.4. Методы вычисления кривизны.
• Учебное пособие 3.

Глава 4. Уравнение Эйнштейна.

• Раздел 4.1. Геометрия пространства в дорелятивистской физике; Общая и специальная ковариация.
• Раздел 4.2. Специальная теория относительности.
• Раздел 4.3. Общая теория относительности.
• Раздел 4.4. Линеаризованная гравитация: ньютоновский предел и гравитационное излучение.
• Учебное пособие 4.

Глава 5. Однородная изотропная космология.

• Раздел 5.1. Однородность и изотропия.
• Раздел 5.2. Динамика однородной изотропной Вселенной.
• Раздел 5.3. Космологическое красное смещение; Горизонты.
• Раздел 5.4. Эволюция нашей Вселенной.
• Учебное пособие 5.

Глава 6. Решение Шварцшильда.

• Раздел 6.1. Вывод решения Шварцшильда.
• Раздел 6.2. Интерьерные решения.
• Раздел 6.3. Геодезические схемы Шварцшильда: гравитационное красное смещение, периголионная прецессия, искривление света и временная задержка.
• Раздел 6.4. Расширение Крускала.
• Учебное пособие 6.

Приложения.

• Приложение A. Топологические пространства.
• Приложение B. Дифференциальные формы, интегрирование и теорема Фробениуса.
• Приложение C. Карты многообразий, производных Ли и полей смерти.
• Учебное пособие А.

Дополнительные главы из части II, дополнительные темы.

• Глава 7. Методы решения уравнения Эйнштейна.
• Глава 8. Причинно-следственная структура.
• Глава 9. Особенности.
• Глава 10. Формулировка исходной стоимости.
• Глава 11. Асимптотическая плоскостность.
• Глава 12. Черные дыры.
• Глава 13. Спиноры.
• Глава 14. Квантовые эффекты в сильных гравитационных полях.
• Приложение D.