Общая теория относительности - Хриплович И.Б.
Скачать (прямая ссылка):
изложен в ней так, что здесь, что называется, ни убавить ни прибавить.
Хотя книга Ландау и Лифшица хорошо известна, эти вопросы для полноты
излагаются и здесь, но несколько более конспективно. Однако я стремился
по возможности приблизить изложение к обычному университетскому курсу
физики, сделав его максимально доступным не только для теоретиков.
Большое влияние на эту книгу оказал также курс лекций Берко-ва и
Кобзарева [2, 3]. В частности, из него заимствован вывод уравнений
движения из уравнений Эйнштейна (восходящий, по-видимому, к П. А. Дираку
и Л. Д. Ландау), вывод решения Шварцшильда (принадлежащий Г. Вейлю), а
также изложение вопросов космологии.
Однако здесь содержится большое количество материала, отсутствующего в
указанных книгах. Разумеется, отбор этого материала определялся в
значительной мере моими собственными научными интересами.
Заметная часть содержания книги на самом деле не излагалась на лекциях, а
разбиралась на семинарах. В ряде случаев последовательность изложения
строится, исходя из необходимости вовремя создать нужный задел для
семинарских занятий и своевременного выполнения заданий студентами.
Следует отметить, что некоторые вопросы, рассмотренные в книге,
достаточно сложны, хотя и не требуют дополнительных знаний. Они
6
Предисловие
обычно не излагаются ни на лекциях, ни на семинарах. Есть также трудные
задачи, которые не входят в число обязательных. Этот материал
предназначен для самостоятельной работы тех студентов и магистрантов,
которые наиболее серьезно интересуются предметом.
Трудно переоценить отпечаток, который наложило на эту книгу многолетнее
сотрудничество с В. М. Хацимовским и А. И. Черных в преподавании ОТО. В
частности, им принадлежат некоторые задачи в книге. В. В. Соколов, В. М.
Хацимовский и А. И. Черных сделали также множество полезных замечаний по
тексту рукописи книги.
Исключительно важным был для меня живой интерес многочисленных студентов
и магистрантов.
Некоторые оригинальные результаты, изложенные в книге, были получены в
сотрудничестве с А. А. Померанским, О.П. Сушковым и Э. В. Шуряком.
Всем им моя глубокая искренняя благодарность.
Я признателен также Г. Г. Кирилину и Р. Н. Ли за помощь при подготовке
книги к печати.
Литература
[1] Л. Д. Ландау, Е. М.Лифшиц, Теория поля, М.: Наука, 1988.
[2] А. В. Берков, И. Ю. Кобзарев, Теория тяготения Эйнштейна. Общие
принципы и экспериментальные следствия, М.: Издательство МИФИ, 1989.
[3] А. В. Берков, И. Ю. Кобзарев, Приложения теории тяготения Эйнштейна к
астрофизике и космологии, М.: Издательство МИФИ, 1990.
Глава 1 Введение
Общая теория относительности (ОТО) - современная теория тяготения,
связывающая его с кривизной четырехмерного пространства-времени.
В своем, так сказать, классическом варианте теория тяготения была создана
Ньютоном еще в XVII веке и до сих пор верно служит человечеству. Она
вполне достаточна для многих, если не большинства, задач современной
астрономии, астрофизики, космонавтики. Между тем, ее принципиальный
внутренний недостаток был ясен уже самому Ньютону. Это теория с
дальнодействием: в ней гравитационное действие одного тела на другое
передается мгновенно, без запаздывания. Ньютоновская гравитация
соотносится с общей теорией относительности так же, как закон Кулона с
максвелловской электродинамикой. Максвелл изгнал дальнодействие из
электродинамики. В гравитации это сделал Эйнштейн.
Начать следует с замечательной работы Эйнштейна 1905 года, в которой была
сформулирована специальная теория относительности и которая завершила в
идейном отношении развитие классической электродинамики. У этой работы
несомненно были предшественники, среди которых нельзя не упомянуть
Лоренца и Пуанкаре. В их статьях уже содержались многие элементы
специальной теории относительности. Однако ясное понимание, цельная
картина физики больших скоростей появились лишь в упомянутой работе
Эйнштейна. Не случайно до сих пор, несмотря на наличие прекрасных
современных учебников, эту работу можно рекомендовать для первого
знакомства с предметом даже студентам-первокурсникам.
Что же касается ОТО, то все ее основополагающие элементы были созданы
Эйнштейном.
Впрочем, предчувствие того, что физика связана с кривизной пространства,
можно найти в трудах замечательных ученых прошлого века: Гаусса, Римана,
Гельмгольца, Клиффорда. Гаусс, который пришел к идеям неевклидовой
геометрии несколько ранее Лобачевского и Больяи, но
8
Глава 1. Введение
так и не опубликовал своих исследований в этой области, не только считал,
что "геометрию приходится ставить в один ряд не с арифметикой,
существующей чисто a priori, а скорее с механикой". Он пытался проверить
экспериментально, путем точных (для того времени) измерений, геометрию
нашего пространства. Его идея вдохновила Римана, полагавшего, что наше
пространство, действительно, искривлено (а на малых расстояниях даже
дискретно). Жесткие ограничения на кривизну пространства были получены из
