Математическая теория черных дыр: в 2-х томах - Чандрасекар С.
Математическая теория черных дыр: в 2-х томах
Автор: Чандрасекар С.Издательство: M.: Мир
Год издания: 1986
Страницы: 276
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97
Скачать:
THE MATHEMATICAL THEORY OF BLACK HOLES
S. Chandrasekhar
University of Chicago
Clarendon Press Oxford Oxford University Press New York 1983
С.Чандрасекар
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЧЕРНЫХ ДЫР
В 2-х частях
Часть 1
Перевод с английского канд. физ.-мат. наук В. А. Березина
под редакцией д-ра физ.-мат. наук Д. В. Гальцова
Москва «Мир» 1986
ББК 22.632
Ч 18 УДК 52 + 53
Чандрасекар С.
Математическая теория черных дыр: В 2-х ч. Ч. 1. Пер. с англ. — M.: Мир, 1986, 276 с, ил.
Книга известного американского астрофизика-теоретика и математика, лауреата Нобелевской премии по физике посвящена проблемам теории черных дыр. Она содержит математически строгое исследование решений Шварцшильда, Рейсснера—Нордстрема и Керра, включая анализ возмущений электромагнитного и гравитационного полей, а также теорию массивного поля со спином 1/2 в метрике Керра. В русском переводе книга выпускается в двух частях. В ч. 1 изложены результаты, относящиеся к невращающимся черным дырам, описываемым метриками Шварцшильда и Рейсснера—Нордстрема. В математическом введении изложены современные методы дифференциальной геометрии и формализм Ньюмена—Пенроуза в общей теории относительности.
Для специалистов и студентов старших курсов — астрофизиков, физиков-теоретиков, математиков, интересующихся вопросами теории гравитации.
ББК 22.632
Редакция литературы по астрономии, геофизике и космическим исследованиям
Originally published in English under the title «The Mathematical Theory of Black Holes» © Oxford University Press 1983
© перевод на русский язык, «Мир», 1986.
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
Имя замечательного ученого, специалиста в области математической физики и теоретической астрофизики, профессора Чикагского университета Субраманьяна Чандрасекара хорошо знакомо читателю не только благодаря его выдающимся научным достижениям, но и по многочисленным изданиям книг в русском переводе. В их числе «Введение в учение о строении звезд» (1939г., перевод в 1951 г.), «Принципы звездной динамики» (1942 г., перевод в 1948 г.), «Перенос лучистой энергии» (1950 г., перевод в 1953 г.), «Эллипсоидальные фигуры равновесия» (1969 г., перевод в 1973 г.). Труды С. Чандрасекара заложили прочный математический фундамент современной теории строения и эволюции звезд, теории звездных атмосфер, они оказали большое влияние на магнитную гидродинамику и физику плазмы. Его работы стали особенно актуальными в последние десятилетия благодаря повышению точности астрофизических измерений и широкому использованию космической техники.
Закономерным признанием вклада ученого в теоретическую астрофизику стало присуждение ему в 1983 году Нобелевской премии по физике. И как бы в ответ на этот акт признания в том же году выходит новая фундаментальная монография Чандрасекара, посвященная математическим проблемам теории черных дыр.
Книга подводит итог исследованиям автора, которым были отданы последние десять лет. Обращение Чандрасекара к теории черных дыр представляется не только закономерным, но и в известной степени символичным — ведь именно он более пятидесяти лет назад предсказал драматическую судьбу массивных звезд на поздней стадии их эволюции. Изучая равновесные конфигурации белых карликов — звезд, в которых давление в основном создается вырожденным электронным газом — С. Чандра-секар обратил внимание на то, что при достаточно большой массе звезды скорость электронов в ее центральной области становится близкой к скорости света и далее расти не может. Поэтому давление газа, пропорциональное произведению импульса частиц на скорость, растет при высоких плотностях медленнее, чем при низких, и вещество уже не может противостоять гравитационному сжатию [1,2]. Вывод о существовании предельной массы устой-
6
Предисловие редактора перевода
чивых гравитирующих конфигураций — «чандрасекаровского предела» — казался тогда настолько парадоксальным, что даже породил среди некоторых физиков сомнения в справедливости лежащих в его основе фундаментальных представлений. И хотя спустя несколько лет теория неограниченного гравитационного сжатия была построена Оппенгеймером и Снайдером, потребовалось несколько десятилетий, чтобы идея гравитационного коллапса с образованием черной дыры была осознана как реальная физическая возможность.
Позже, когда Бааде и Цвикки и независимо Ландау высказали мысль о возможности равновесных компактных звезд, состоящих из нейтронов, Оппенгеймер и Волков рассчитали чандрасека-ровский предел для нейтронной материи, обусловленный тем же физическим механизмом, но для нейтронной ферми-системы. Строгий расчет чандрасекаровского предела для реальной сверхплотной ядерной материи требует знания характера ядерных сил при плотностях выше ядерной. Модели, которые кажутся в настоящее время правдоподобными, приводят к значению предельной массы нейтронной звезды не более 2,5—3 масс Солнца [3]. Следует отметить, что все наблюдавшиеся до настоящего времени пульсары удовлетворяют этому требованию. Однако вопрос о предельной массе нейтронных звезд все же нельзя считать окончательно решенным, особенно если допустить отклонения от эйнштейновской теории гравитации. По-видимому, будут уточняться и детали картины дальнейшего сжатия, при котором достигаются плотности, соответствующие переходу ядерной материи в кварк-глюонную фазу. Тем не менее предельное значение порядка трех масс Солнца представляется достаточно обоснованной границей, за которой начинается новая физика, где в полной мере должна проявляться захватывающая красота релятивистской теории гравитации — физика черных дыр.
