Книга преподавателя факультета образования для взрослых Ноттингемского университета (Великобритания) представляет собой своего рода самоучитель по теории относительности. Она дает доступное изложение знаменитой теории А Эйнштейна без использования сложного и громоздкого математического аппарата, поэтому для ее чтения не требуется практически никакой математической подготовки. Рассмотрены физические основы и следствия как специальной, так и общей теории относительности.
Рассчитана на широкий круг читателей, желающих познакомиться с теорией относительности.
**
ОТ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
Книги по теории относительности пользуются все возрастающей популярностью. Это объясняется фундаментальной ролью этой теории в современном естествознании и интеллектуальной глубиной ее понятий. Теорию относительности принято разделять на специальную (частную) и общую. Специальная теория относительности лежит в основе описания физических явлений, происходящих при больших скоростях, сравнимых со скоростью света. Центральное место в ней занимает идея объединения пространства и времени в единый четырехмерный мир — пространство-время. Эта теория надежно установлена и проверена, но к некоторым ее выводам нелегко привыкнуть, поскольку с релятивистскими явлениями не приходится сталкиваться в повседневной жизни. Общая теория относительности обобщает специальную теорию относительности на случай описания гравитационных явлений (отсюда ее название), т. е. она является релятивистской теорией тяготения. Ее идеи приводят к понятию искривленного пространства-времени. В настоящее время релятивистская теория тяготения наиболее активно используется и развивается в связи с задачами астрофизики и космологии. Можно без преувеличения сказать, что в настоящее время теория относительности становится достоянием общечеловеческой культуры. Она необходима не только узким специалистам, но и всякому образованному человеку как важный элемент его мировоззрения.
Написано много научно-популярных книг по теории относительности. Пожалуй, все они, рассказывая о наиболее ярких выводах этой теории, не предназначались для сколько-нибудь систематического и самостоятельного изучения предмета. В этом отношении предлагаемая книга С. Лилли занимает особое положение. Не случайно дословный, но несколько неуклюжий перевод ее названия звучит так: «Открывая теорию относительности для себя». В своем предисловии автор рассказывает о том, как у него возник замысел написать книгу на основе своих лекций для взрослых людей самых разнообразных специальностей. Эта книга действительно для всех. Она может рассматриваться как своего рода самоучитель по теории относительности.
Книга никого не оставит равнодушным. Кому-то очень понравится простой, неторопливый, подробный стиль изложения, хотя кому-то она может показаться скучной, а ее объем — неоправданно большим. Достоинство книги в том, что она построена в виде непринужденной беседы с читателем. Она рассчитана на тех, кто знает лишь арифметику, но столь сильно желает разобраться в специальной и даже общей теории относительности, что будет готов по ходу дела потратить много времени на изучение математики самой по себе. Автор исходит из того, что он имеет дело с читателем, которому следует разъяснить содержание теоремы Пифагора и правила обращения с отрицательными числами. Описание этих простых вещей соседствует с изложением сведений о физических экспериментах и принципах теории относительности. В этом, кстати, кроется немалая опасность. Создается впечатление, что усвоение физических идей теории Эйнштейна требует примерно таких же интеллектуальных усилий, как и изучение школьного курса математики. К сожалению, это не так. Далеко не все прекрасно усвоившие школьный курс математики понимают теорию относительности. Математически подготовленному читателю не следует слишком поверхностно относиться к тем разделам книги, где излагаются физические принципы предмета. Между прочим, в книге найдет много интересного и студент университета, и квалифицированный инженер.
Автор подчеркивает, что он педагог, а не специалист, работающий в области теории относительности. Некоторые из его педагогических приемов действительно великолепны. Правда, в последних разделах книги все-таки чувствуется, что они написаны неспециалистом и не на современном математическом уровне. Стремясь избежать тензорного анализа и дифференциального исчисления, автор вынужден проводить элементарные, но довольно трудоемкие и утомительные вычисления там, где владение современной математикой делает все простым и ясным.
Рекомендуем читателю несколько научно-популярных книг по теории относительности, хотя и иного плана:
Л. Д. Ландау, Ю. Б. Румер. Что такое теория относительности.— М.: Советская Россия, 1959?
Г. Бонди. Относительность и здравый смысл. — М.: Мир. 1967.
П. Бергман. Загадки гравитации. — М.: Наука, 1969. Э. Тейлор, Дж. А. Уилер. Физика пространства-времени.— М.: Мир, 1969.
Д. Сиама. Физические принципы общей теории относительности. — М.: Мир, 1971.
Л. Я. Грищук
***
ОГЛАВЛЕНИЕ
От редактора перевода 5 Предисловие 7 Введение 10
1. Приступим к делу 17
2. О теории относительности без особых подробностей 30
3. Замедление течения времени 48
4. Три хронометра и пара близнецов 65
5. Начнем сначала 76
6. Пространственно-временные диаграммы 88
7. Время и расстояние до далекого события 103
8. Система координат ИЗ
9. Комбинирование скоростей 137
10. Принцип причинности и скорость света 152
11. Природа пространства-времени 161
12. Интервал 172
13. Возвращение к старым знакомым 182 '
14. Масштабы на пространственно-временной диаграмме 192
15. Радиолокационная точка зрения 205
16. Взаимосвязь между радиолокационным методом и методом «время — расстояние» 217
17. Постоянное ускорение 228
18. Масса, импульс, сила 243
19. Взаимосвязь между массой и энергией 252
20. Влияние ускорения на измерения времени 267
21. Время с точки зрения равноускоренного странника 284
22. Как равноускоренный наблюдатель измеряет время и рас¬стояние 309
23. Принцип эквивалентности 330
24. Метрика 342
25. Геодезические 354
26. Как найти геодезическую 369
27. Тяготение и закон обратной пропорциональности квадрату расстояния 393
28. Искривление пространства-времени 414
29. Метрика в окрестности Солнца 424
30. Тяготение и свет 435
31. Смещение перигелия Меркурия 451
32. Как действовал Эйнштейн 473
33. Несколько заключительных замечаний 487
Предметный указатель 501
