Предлагаемая вниманию читателей книга — учебник по частной теории относительности для студентов-физиков младших курсов и школьников старших классов, написанный в том новом стиле, который, получив заслуженное признание, успешно пробивает себе дорогу в современных вузах и, будем надеяться, в скором времени завоюет также среднюю школу. Эта книга — учебник для начинающих физиков, а так как идеи теории относительности стали в наши дни краеугольным камнем общечеловеческой культуры, это и учебник для всех молодых людей, интересующихся естественными науками.
Он написан просто и скрупулезно строго: его авторы — крупные физики и отличные педагоги. Особенно хорошо известно имя Джона Арчибальда Уилера, “старожила” Принстона, одного из патриархов ядерной физики. Того самого Уилера, который вместе с Нильсом Бором является автором знаменитой теории деления ядер, открывшей эпоху технических приложений ядерной энергии, следовательно, старые люди (вроде автора эти слова Уилер, который всегда остается молодым) теперь относят его к классикам. Именно участие Уилера в создании этой книги превращает её в подлинную сенсацию, так как все знания Уилера по удивительному объединению и творческому в своей основе подсказывают ему ближайший и самый блестящий путь объяснения самых неприуменьшаемых.
Эта книга поражает своей композиционной элементарностью, доступной для всех уровней образования, и, что удивительно, и элегантным стилем авторов и дружной небольшой группы их учеников, делает её полезным программным материалом для всех, кто интересуется физикой. Следует сказать, что оба автора и один из учеников являются преподавателями в получающем образование. Коллектив из авторов и учеников возвышается на уровне дружбы, что является непосредственным и дорогим приобретением нашего времени, облегчая путь изучения новых интересных миров, описанных в книге, и знания о многочисленных достижениях прошлого. Кроме того, Джон Уилер и его известные идеи косвенно влияют и как откровенно свободные.
Кому-то незаконченные проекты не могли сбить Уиле
Монография посвящена изложению и критическому рассмотрению общей теории относительности и используемого в ней вариационного формализма. Эти вопросы изложены в I части монографии.
Далее в ней содержится некоторое развитие и обобщение этого формализма при допущении, что связь между тензором Риччи и тензором энергии-импульса может быть осуществлена не с помощью константы, а с помощью матрицы (тензора или псевдотензора).
На основании этих представлений излагаются вопросы природы гравитационного излучения, рассматриваемого как результат излучения из любых элементарных частиц материи, происходящих вследствие флуктуации энергии, содержащейся в пространстве. При этом развиваются представления Фридмана о возможных моделях нашей Вселенной — Метагалактики.
В поражающий наше воображение эйнштейновский мир околосветовых скоростей хотелось бы заглянуть каждому. Но истинно увлекающегося физикой не могут удовлетворить одни только общие рассуждения. Он хочет не удивляться, а понимать, научиться (хотя бы и в очень скромных размерах) самостоятельно применять законы и формулы теории относительности.
Вернейший путь к этому — через решение задач. Они помогают постичь глубинный смысл утверждений, которые подчас представляются начинающим либо непостижимыми, либо же, наоборот, обманчиво простыми.
Сознательно оперируя в раздумьи над задачей трудными понятиями, вживаешься в их суть, приобретаешь желанную физическую интуицию. Попутно совершенствуется и познания из области классической физики, так как многое из казавшегося “давно известным” предстает неожиданно в новом свете. Оттачиваются и качества ума, полезные при изучении любых областей науки.
Книга представляет собой ясное и элементарное изложение частной теории относительности, позволяющее неспециалисту правильно понять ее основные идеи и выводы.
Физические основы теории, ее главнейшие формулы, законы и применения освещаются в доходчивой форме (без высшей математики), но достаточно подробно и строго научно. Большое внимание уделяется разъяснению парадоксов и часто задаваемых вопросов: «Возможно ли помолодеть в пути?», «Можно ли слетать в будущее?», «Бывает ли кривая короче прямой?», «Возможно ли следствие до причины?», «Мыслимо ли движение быстрее света?» и т. д.
В конце книги имеются дополнения, где некоторые вопросы (в частности, связанные с полетом фотонной ракеты) рассмотрены более подробно с привлечением средств высшей математики.
Книга рассчитана на студентов, учителей, инженеров, лекторов, а также читателей без специального образования, интересующихся теорией относительности.
В книге подробно, в разных вариантах рассматривается известный парадокс теории относительности — «парадокс двух близнецов», встречающийся после длительного полета одного из них в космосе со скоростью, близкой к скорости света.
Обсуждая с разных точек зрения этот парадокс, автор стремится ввести читателя в круг исходных идей специальной и отчасти общей теории относительности.
В связи с основной темой обзора рассматриваются преобразования Лоренца и вытекающие из них представления о пространственно-временных соотношениях, лежащие в основе теории относительности Эйнштейна.
Изложение предполагает знакомство читателя лишь с элементарными понятиями математического анализа и основами элементарной механики.
Книга может служить пособием для широких кругов читателей, интересующихся основами теории относительности.
В научной и учебной литературе по общей теории относительности книга Синга “Общая теория относительности” занимает особое положение, отличается своеобразным стилем изложения материала, подходом к постановке проблем и применяемым математическим аппаратом.
Ее появление отражает те новые тенденции, которые характерны для современного состояния общей теории относительности — более внимательный анализ основ теории, применение новых методов исследования, постановка конкретных проблем гравитации.
Широко применяемый автором аппарат “мировой функции” в некоторых случаях позволяет, сохраняя преимущество метода разложения функций в ряды, получить результаты в тензорной форме. Очень полезным оказывается также в некоторых задачах метод перенесения Ферми и Уолкера (перенос Ферми — Уолкера). Может быть в отдельных случаях применение таких методов и не приводит к лучшим результатам по сравнению с другие, более гибкие методы исследования (например, метод вакуумных групп, или метод инвариантов) — это другой вопрос.
Но в некоторых случаях анализ с их помощью выглядит эффективным. При использовании различных математических выкладок автор каждый раз указывает на те подводные камни, которые приходится обходить и которые, будучи специфическими для релятивизма, при некритическом использовании старого математического аппарата, могут послужить причиной физически некорректных выводов.
Как движутся лучи света звезд вблизи Солнца? Что такое гравитационное красное смещение? Почему планеты отклоняются от путей, рассчитанных для них по теории тяготения Ньютона?
На все эти вопросы может дать ответ только общая теория относительности, созданная Альбертом Эйнштейном.
В этой небольшой книжке известный английский физик Д. Сиама популярно изложил физические основы знаменитой теории Эйнштейна. Книгу с интересом прочтут все, кто увлекается наукой, в том числе школьники старших классов.
Предлагаемая вниманию читателя монография посвящается одной из важнейших проблем общей теории относительности (ОТО) — проблеме движения тел.
Описание и обсуждение основных физических принципов, математического аппарата, важнейших классических следствий ОТО и их экспериментальной проверки содержится как в работах самого создателя теории относительности А. Эйнштейна 1, так и в известных монографиях 2-19, которые снабжены обширной библиографией.
Поэтому общеизвестные положения, уравнения и следствия ОТО будут приведены в последующих главах без обоснований и доказательств и только в той мере, в какой это понадобится для изложения проблемы движения.
Сборник содержит основные статьи классиков релятивизма, в которых была впервые сформулирована теория относительности Лоренца, Пуанкаре, Эйнштейна. От изданных в Германии (1913 г.) и в Советском Союзе (1935 г.) сборников статей классиков релятивизма настоящий сборник отличается включением ранних работ Лармора и Пуанкаре, содержащих исходные идеи специальной теории относительности, а также представлением существующих в научной литературе различных точек зрения на историю создания этой теории.
Теория относительности изложена в классических работах, помещенных в сборник, в столь законченном виде, что сборник и до сих пор не потерял своего актуального значения для всех, кто интересуется не только теорией релятивизма, но и концепцией теории относительности в современной физике.
Монография, основанная на работах автора, посвященных пятимерной теории поля.
Рассчитана на аспирантов и научных работников, специализирующихся в области теоретической физики.
