Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности - Вейнберг С.
Скачать (прямая ссылка):
Я старался дать исчерпывающий список литературы, относящейся к эксперименту по проверке общей теории относительности и космологии. Я ссылался также на подробные теоретические вычисления всякий раз, когда цитировал экспериментальные результаты. Тем не менее я даже не пытался привести всех теоретических работ по вопросам, обсуждаемым в этой книге. Многие из результатов стали уже классическими, и подбор ссылок на исходные оригинальные работы был бы сродни экскурсу в историю науки, для которого я не чувствую себя достаточно подготовленным. Отсутствие литературной ссылки поэтому не обязательно означает, что результат оригинален, хотя в ряде случаев это и так.
Мне доставляет удовольствие поблагодарить многих людей за неоценимую помощь при написании этой книги. Студенты, которые слушали мой курс последние семь лет, помогли мне своими вопросами и замечаниями освободить выкладки от ошибок и неясностей. Я особенно признателен Джиллу Пански за внимательную проверку многих вычислений. Я усиленно эксплуатировал знания многих моих коллег, включая Стенли Дезера, Роберта Дикке, Джорджа Филда, Икко Ибена мл., Филиппа Моррисона, Мартина Риса, Леонарда Шиффа, Мартена Шмидта, Джозефа Вебера, Райнера Вейса и особенно Ирвина Шапиро. II наконец, я в долгу у Конни Фридман и Лиллиан Хортон за неоднократную перепечатку рукописи, проведенную с неистощимым терпением и огромным мастерством.
Кембридж, Массачусетс, апрель 1971 г.
Стивен Вейнберг Предисловие автора к русскому изданию
Я благодарен издательству «Мир», сделавшему мою книгу доступной советским читателям. Работая над книгой, я пытался по-новому подойти к общей теории относительности, основываясь скорее на физических, чем на геометрических принципах, придавая значение скорее наблюдаемым явлениям, чем математической структуре теории. В тоже самое время я пытался охватить все существенные элементы общей теории относительности, с которыми необходимо познакомиться каждому студенту. Достиг ли я своих целей, читатель может судить сам.
Новое, русское издание позволяет мне отметить успехи, которые были сделаны за два года, истекшие со времени опубликования моей книги. Исследования Дикке несферичности Солнца и данные Вебера о космическом потоке гравитационного излучения проверялись в других лабораториях, включая московские. Недалеко то время, когда эти эффекты будут либо опровергнуты, либо подтверждены. Измерение геодезической прецессии гироскопа на околоземной орбите было проведено ранее, в 1967 г.; сверхтонкое измерение было выполнено несколько позже. По-видимому, летом 1975 г. будет также измерено гравитационное красное замедление часов, помещенных в ракете. В настоящее время я не вижу причин менять позицию осторожного оптимизма относительно правильности общей теории относительности, которую я занял два года назад.
Среди космологических проблем у нас остаются важные вопросы о средней плотности масс во Вселенной, о параметре замедления и о кривизне Вселенной. Проблема избытка содержания гелия все еще существует, особенно из-за того, что эксперимент Дэвиса с нейтринным излучением Солнца пока не повторен другими исследователями. Космологическое значение избытка содержания дейтерия в космическом пространстве много обсуждалось в последнее время, но я все же думаю, что при столь малом космическом избытке у нас всегда останутся сомнения в том, что мы замечаем все некосмологические механизмы рождения и распада дейтерия. Возможно, наиболее важный новый успех в космологии — это новые оценки масс галактик, выполненные Острайке-ром, Пиблзом и Яхилом1) . Если они правы, то средняя плотность масс во Вселенной может оказаться на порядок больше.
Наиболее серьезная ошибка, о которой я знаю, сделана в моей книге при обсуждении измерения отношения гравитационной массы к инертной массе Земли путем наблюдения аномальных ускорений искусственного спутника к Солнцу и от него. В конце
!) Qstriker J. P., Peebles P. J. E., Kahil A., Astroph. J. Lett., 193, Ll (1974). См. и более раннюю работу: Einaoto /., Proc. 1st Europ. Meeting, 2, 291 (1972), Springer. — Прим. ред. Предисловие автора к русскому изданию
11
§ 1 гл. З я замечаю, что «этот крошечный эффект полностью маскируется «приливной» силой, возникающей из-за того, что расстояние между спутником и центром масс Земли велико, и нет надежды измерить этот эффект». Действительно верно, что аномальное ускорение любого спутника много меньше, чем ускорение, создаваемое приливными силами. Однако, как указал Нордведт1), аномальное отношение гравитационной массы к инертной массе Земли и приливные эффекты по-разному влияют на угол между направлениями Земля — Солнце и Земля — спутник. Это малое различие в угловой зависимости позволяет отделить малое аномальное ускорение от много больших приливных эффектов. Именно такой эксперимент находится в процессе подготовки в настоящее время; в нем будет использован лазер, нацеленный на уголковый отражатель, находящийся не на спутнике, а на Луне.
Я также сожалею, что не расширил главы 11 и не дал более реалистического обсуждения физических эффектов, связанных с нейтронными звездами и черными дырами. Недавние данные рентгеновской астрономии придали этой ветви общей теории относительности такое значение, которого она не имела во время написания книги. К счастью, русский читатель имеет прекрасную и достаточно полную книгу: Зельдовича и Новикова, недавно переведенную на английский язык.
