Относительность. Термодинамика и космология - Толмен Р.
Скачать (прямая ссылка):
написанные теми, кто был в рядах ее творцов н первых пропагандистов.
Такие книги не могут утратить своего значения; они и сейчас увлекают
читателя вниманием к физическому содержанию теории и спокойным,
неторопливым стилем изложения. Такого стиля, так нам кажется, не хватает
многим новым книгам - именно это делает жизнь многих из них слишком
краткой. Напротив, книге Толме-на, по которой учились уже несколько
поколений физиков (первое издание ее вышло в 1934 г., последнее -в 1969
г.), выпала долгая жизнь. К сожалению, в русском переводе она так и не
была издана своевременно и не получила у нас должной популярности. Но и
сейчас книга не будет забыта па полке: се и сейчас полезно внимательно
прочесть, так как она по своему характеру не дублирует никакую другую
книгу и содержит очень много полезного материала.
Книга Толмена была в свое время одобрена самим Эйнштейном- его отзыв
помещен на суперобложке.
Естественно, что книга Толмена требует дополнений. Однако их оказалось бы
слишком много, и мы решили ограничиться короткими примечаниями,
помещенными в конце соответствующих разделов. За подробным изложением
новых задач и теорий, за ссылками на новые книги и статьи читателя
следует отослать, например, к книге Вейнберга "Гравитация и космология",
перевод которой выходит почти одновременно.
14
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
В одном месте решено дополнить изложение статьей самого автора. В тот
год, когда вышло в свет первое английское издание книги, Толмен
опубликовал известную работу "Эффект неоднородности в космологических
моделях". Ее результаты не вошли в книгу. Перевод ее мы поместили после §
165.
Небольшое количество устаревшего материала, связанного с ядерными
реакциями в звездах, мы сократили. Об этом сказано в примечаниях.
Дубна, 30 декабря 1973 г.
Я. Смородинский
Г Л ABA I
ВВЕДЕНИЕ
§ 1. Цель книги
У этой книги есть три задачи: первая состоит в том, чтобы последовательно
и достаточно полно изложить то, что в теории относительности Эйнштейна
хорошо известно и общепринято; вторая - обобщить термодинамику так, чтобы
она была согласована со специальной, а также и с общей теорией
относительности, и, наконец, использовать релятивистские механику и
термодинамику для построения и интерпретации космологических моделей.
Специальная теория относительности излагается в первых трех главах,
посвященных следствиям двух постулатов теории е области кинематики,
механики и электромагнитизма. Эти постулаты формулируются в главе II,
носящей название "Специальная теория относительности"; в этой же главе
рассказывается кратко об опытах, которые их подтверждают. После этого
излагаются кинематические следствия этих постулатов: сначала обычным
способом, когда кинематика соотносится с некоторой выделенной трехмерной
системой декартовых осей с закрепленным в ней набором часов; затем более
абстрактным, кзазигеометрическим способом, основанным на понятии
четырехмерного пространственно-временного континуума. В главе III
"Специальная теория относительности и механика" излагается сначала
механика частицы, потом и механика сплошных сред. Изложение основано на
системе постулатов, построенной путем добавления законов сохранения
массы, равенства действия г: противодействия.
При этом мы сможем изложить все достаточно полно без ссылок на аналогию с
электродинамикой, рассматривая все на макроскопическом уровне.
Наконец, в главе IV "Специальная теория относительности и
электродинамика" мы закончим рассмотрение обычного материала, показав
тесную связь, которая существует между специальной теорией
относительности и электродинамикой.
В первой части главы IV будет показано, как привести ло-ренцевскую теорию
электрона в соответствие со специальной теорией относительности, считая,
конечно, что в разумных
16
ГЛ. I. ВВЕДЕНИЕ
пределах допустим классический подход к микроскопическим объектам,
несмотря на очевидную необходимость квантовой электродинамики.
Во второй части главы будет изложена макроскопическая электродинамика
движущихся сред, развитая Минковским, которая является релятивистским
обобщением исходной максвелловской теории покоящихся сред.
В главе V "Специальная теория относительности и термодинамика" мы
переходим к менее известным приложениям специальной теории
относительности. В первой части этой главы будет рассмотрено, как теория
относительности видоизменяет классическую термодинамику покоящихся
систем. Дело в том, что релятивистское соотношение между массой и
энергией позволяет естественным образом выбрать для термодинамической
системы начальную точку отсчета энергии и по изменению массы в ходе
всевозможных физико-химических процессов даст возможность судить об
изменении энергии системы. При этом приобретает смысл рассмотрение таких,
например, задач, как проблема термодинамического равновесия между
водородом и гелием или между веществом и излучением при наличии процессов
их взаимопревращения. Исследование этих вопросов также дается в этой
