Оригинално заглавие: General Relativity
Под редакцией С. Хокинга и В. Израэля
Перевод с английского под редакцией д-ра физ.-мат. наук Я. А. Смородинского и д-ра физ.-маг. наук В. Б. Брагинского
*
АННОТАЦИЯ
Коллективная монография, написанная группой известных физиков-теоретиков СССР, США и Великобритании. Обсуждаются теоретические и экспериментальные основы ОТО, альтернативные релятивистские гравитационные теории, проблемы современной астрофизики и космологии, в том числе физическая природа квазаров, пульсаров и черых дыр.
Для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов.
*
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие редактора перевода
Предисловие
I. Теория гравитации и эксперимент (К. М. Уилл) 11
1. Введение 11
2. Принципы эквивалентности и основы гравитационной теории 13
3. Постньютоновская гравитация в Солнечной системе 28
4. Гравитационное излучение как инструмент для проверки гравитационной теории 49
5. Проверка по звездным системам: двойной пульсар 57
6. Гравитация во Вселенной: влияние глобальной структуры на локальную физику 71
7. Заключение 75
Литература 76
II. Проблема начальных данных и динамическая формулировка общей теории относительности (А. Фишер, Дж. Марсден) 87
1. Канонический формализм 89
2. Многообразие связей 105
3. Абстрактная задача Коши и гиперболические уравнения 114
4. Задача Коши для теории относительности 128
5. Линеаризационная устойчивость вакуумных уравнений Эйнштейна 139
6. Пространство гравитационных степеней свободы 146
Литература 155
III. Астрофизика черных дыр (Р. Д. Блэндфорд, К. С. Торн) 163
1. Введение 163
2. О характере исследований в астрофизике черных дыр 166
3. Одиночные черные дыры, возникающие при коллапсе нормальных звезд 170
4. Черные дыры в двойных системах 177
5. Черные дыры в шаровых скоплениях 190
6. Черные дыры в квазарах и ядрах активных галактик 193
7. Первичные черные дыры 202
8. Заключительные замечания 209
Литература 211
IV. Космология и ранняя вселенная (Я. Б. Зельдович) 217
1. Введение 217
2. Средняя плотность вещества во вселенной 219
3. Лептоиная эра 221
4. Адронная эра 222
5. Квантовая эра и ее следствия 225
Литература 231.
V. Сингулярности и асимметрия по времени (Р. Пенроуз) 233
1. Введение 233
2. Суть проблемы 234
3. Сингулярности — ключ к проблеме? 263
4. Асимметричная физика? 289
Литература 293
VI. Квантовая гравитация: новый синтез (Б. С. Де Витт) 296
1. Введение 296
2. Квантовый эфир 300
3. Реакция излучения 314
4. Однопетлевое приближение 318
5. Полная квантовая теория 336
6. Заключение 359
Литература 360
VII. Интегралы по траекториям в приложении к квантовой гравитации (С. Хокинг) 363
1. Введение 363
2. Действие 366
3. Комплексное пространство-время 369
4. Неопределенность гравитационного действия 373
5. Приближение стационарной фазы 378
6. Регуляризация через дзета-функцию 382
7. Фоновые поля 387
8. Гравитационная термодинамика 394
9. За пределами однопетлевого приближения 398
10. Пространственно-временная пена 401
Литература 405
VIII. Ультрафиолетовые расходимости в квантовых теориях гравитации (С. Вейнберг) 407
1. Введение 407
2. Перенормируемые теории гравитации 410
3. Асимптотическая безопасность 417
4. Физика при обычных энергиях 429
5. Продолжение по размерности 434
6. Гравитация в 2+е-измерениях 442
7. Приложение. Вычисление Ь 448
Литература 451
Именной указатель 456
Предметный указатель 459
*
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
Статьи, переводы которых включены в настоящий сборник, взяты из большого тома, выпущенного Кембриджским университетом к 100-летию со дня рождения Эйнштейна. Нам пришлось для сокращения объема пожертвовать рядом статей и из 16 статей английского издания отобрать лишь восемь.
Один из редакторов английского издания, С. Хокинг получил известность как автор идеи об испарении черной дыры — рождении пар в сильных гравитационных полях вблизи горизонта. Вместе с Р. Пенроузом, автором одной из статей сборника, он внес в развитие общей теории относительности новые геометрические идеи, оказавшие большое влияние на современный этап развития теории.
Статьи сборника дают хорошее представление об основных направлениях исследований, как они представлялись в 1979 г. Эта область исследуется весьма интенсивно, и за прошедшие годы многие результаты получили дальнейшее развитие. По-видимому, наибольшие успехи достигнуты в теории суперсимметрии и супергравитации — теории, пытающейся объединить различные взаимодействия микромира и включить в такую, пока еще не совершенную модель, гравитацию. Этому направлению, совсем не представленному в настоящей книге, посвящен сборник «Геометрические идеи в физике», выходящий в издательстве «Мир» [1]. Кроме того, полезно обратить внимание читателя на книгу Н. Биррелла и П. Девиса «Квантованные поля в искривленном пространстве-времени», перевод которой также готовится к печати в издательстве «Мир» [2], и книгу К. Уилла «Теория и эксперимент в гравитационной физике» [3] с подробной дискуссией вопросов, частично затронутых в статье этого автора, включенной в настоящий сборник.
К юбилею А. Эйнштейна было издано много сборников 14—6], перевод одного из них, «Альберт Эйнштейн и теория гравитации», выпущен издательством «Мир» в 1979 г. Юбилей великого ученого совпал с периодом, когда теория относительности, считавшаяся почти законченной наукой, испытала новое рождение. Два направления — релятивистская космология и астрофизика и геометрия гравитационных полей и их особенности — вызывают особый интерес. Хорошим введением в эту область и должны служить статьи предлагаемого сборника.
Перевод выполнили: канд. физ.-мат. наук. А. Г.Полнарев (предисловие, гл. I), канд. физ.-мат. наук Э. А. Тагиров (гл. II, V—VII) и канд. физ.-мат. наук И. Г. Дымникова (гл. III, IV, VIII).
Я. А. Смородинский
