Гравитация Том 1 - Мизнер Ч.
Скачать (прямая ссылка):
Расширение Вселенной является самым выдающимся тестом для геометродинамики Эйнштейна, а космология — самой обширной областью применения. Предсказание теорией расширения Вселенной задолго до его экспериментального обнаружения (1929 г.) было слишком фантастично, чтобы сам автор в него поверил. Находясь в противоречии с короткой временной шкалой, полученной Хабблом для расширения, в противовес «теориям» («стационарное состояние», «непрерывное рождение материи»), построенным для оправдания и применения этой короткой шкалы, классическая общая теория относительности решительно настаи-
1J К апрелю 1973 г. имеются веские доводы в пользу того, что Лебедь X-I и другие компактные реитгеповские источники могут быть черными дырами.
Предисловие авторов 23
вала на предсказании длительной временной шкалы; и все это за десятки лет до того, как астрофизики убедились (1952 г.), что хаббловская шкала расстояний и времен неверна и должна быть увеличена более чем в 5 раз. Давая расхождение приблизительно в 30 раз в значении средней плотности энергии-массы вещества во Вселенной по сравнению с недавними астрофизическими данными 1958 г., теория Эйнштейна, как и десятки лет назад, настаивает на более высокой плотности, выдвигая «загадку недостающей материи», стимулирует астрофизиков на непрекра-щающиеся поиски, которые с каждым годом приводят к все новым свидетельствам в пользу существования материи в пространстве между галактиками.
Общая теория относительности предсказала существование первичного космического излучения от «начального взрыва» и даже приближенное значение его температуры в нашу эпоху за семнадцать лет до его открытия. Это излучение несет информацию
о состоянии Вселенной, когда ее линейные размеры были в тысячу раз, а объем — в миллиард раз меньше, чем сейчас.
Квазизвездные объекты, открытые в 1963 г., дают более подробную информацию о не столь отдаленной эпохе, когда линейные размеры Вселенной были в два — четыре раза меньше, чем сейчас. Информируя нас о тех стадиях эволюции галактик н Вселенной,
о которых мы не можем узнать иным способом, эти объекты представляют собой нечто большее, чем просто маяки, освещающие далекие области Вселенной в далеком прошлом. Они выделяют энергию в количествах, которые не встречаются нигде более во Вселенной. Они выбрасывают вещество с удивительной направленностью. Их излучение загадочным образом меняется во времени, причем по-разному в сверхвысокочастотном и видимом диапазонах. Квазизвездные объекты и ядра галактик, первые на огромных расстояниях, вторые, находящиеся ближе к нам,— в более мелком масштабе, бросают вызов общей теории относительности: их тайны еще не разгаданы!
И если большое количество приложений геометродинамики Эйнштейна привлекает к ее изучению многих молодых астрофизиков, то по той же причине эта теория привлекает и физиков, занимающихся физической космологией, экспериментами по общей теории относительности, гравитационным излучением, свойст-вами объектов из сверхплотного вещества. О другой причине, которая может побудить к ознакомлению с этой теорией,— об! изучении плодотворной точки зрения Эйнштейна на геометрию, как на новый аппарат в физике, мы здесь не будем говорить, поскольку, как нам кажется, о ней свидетельствует каждая глава данной монографии.
Зачем нужна новая книга? Появились новые приложения общей теории относительности, чрезвычайно интересные с физической точки зрения; устарели изданные ранее прекрасные пособия и среди них даже выдающаяся монография [40], написанная Вольф-
24 Предисловие авторов
гангом Паули в возрасте двадцати одного года. К тому же дифференциальная геометрия настолько изменилась по форме, что фактически стала недоступной для студента, обучение которого ограничено лишь традиционным тензорным исчислением, используемым в более ранних работах. Ему трудно, или даже невозможно, разобраться в современных математических работах, сформулировать для математика, который мог бы ему помочь, стоящую перед ним физическую проблему. Мы не нашли иного способа выполнить свой долг перед студентами наших институтов и университетов помимо создания нового курса, способного дать глубокие знания по предмету, с современным математическим аппаратом, ориентированного на физические и астрофизические приложения, представляющие наибольший интерес в наши дни, и пронизанного верой в то, что мир устроен красиво и просто.
Хай-Айленд,
Саут-Бристол, штат Мэн 4 сентября 1972 г.
Чарлз В. Мизнер Кип С. Торн Джон Арчибалд Уилер
ОТ АВТОРОВ
Мы выражаем глубокую признательность всем тем, кто сделал возможным появление этой книги. Коллега читает нам специальную лекцию, чтобы мы могли на ее основе написать одну пз глав этой книги. Другой исследователь разбирает для нас сложный вопрос рождения материи из вакуума при наличии сильных приливных гравитационных сил. Далекий коллега сообщает нам по телефону список работ, касающихся неизменности во времени физических постоянных. Один исследователь ставит проблему плотности энергии нулевого электромагнитного поля. Другой снабжает нас кривыми эффективного потенциала как функции расстояния. Библиотекарь пишет за границу, чтобы достать для нас статью в малоизвестном журнале. Секретарь любезно перепечатывает в третий раз переработанную главу. Редактор и художник проявляют изобретательность, решая непростую проблему оформления. Лишь умножив эти дружеские проявления помощи и теплого сотрудничества несчетное число раз, можно получить некоторое представление о том, чем мы обязаны более чем полутора сотням своих коллег. Образ каждого из них остался в нашей памяти, и наши сердца наполнены благодарностью всем им. Мы выражаем также сердечную благодарность Калифорнийскому технологическому институту, Институту новейших исследований в Дублине, Институту новейших исследований в Принстоне, Университету в Киото, Университету штата Мэриленд, Принстонскому университету и Университету штата Техас в Остине за гостеприимство во время написания этой книги. Мы благодарны Академии наук СССР, Московскому университету и нашим советским коллегам за их гостеприимство и предоставленную нам в июне — июле 1971 г. возможность лучше ознакомиться с советскими работами по теории гравитации. За помощь в исследованиях,
