Студентам и школьникам - книги - ОТО, космология, астрономия. Моделирование кривизны пространства

Шварцшильда ·
Райсснера - Нордстрёма · Керра ·
Керра - Ньюмена ·
Гёделя · Казнера ·
Фридмана - Леметра - Робертсона - Уолкера
Приближённые решения:
Постньютоновский формализм · Ковариантная теория возмущений ·
Численная относительность См. также: Портал:Физика

Библиография

Популярные издания

  • Эйнштейн, А. = Über die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie / Перевод с 12-го изд. под ред. С. Я. Лившица . - М .: Государственное издательство, 1922. - 79 с. - (Популярно-научная библиотека). - 32 000 экз.
Элементарное изложение принципов специальной и общей теории относительности её автором.
  • Гоффман, Бенеш. Корни Теории Относительности = Relativity and Its Roots / Перевод с английского З. А. Штейнграда. - М .: Знание , 1987. - 256 с. - (Переводная научно-популярная литература). - 100 000 экз.
В этой книге, автором которой является один из редких учеников А. Эйнштейна, читатель познакомится не только с основными положениями специальной и общей теории относительности. В ней подробно рассказывается также и о предпосылках этой теории, о тех извилистых путях, по которым научная мысль восходила к теории относительности и к связанным с ней представлениям о пространстве и времени. Книга рассчитана на широкий круг читателей.
  • Damour, Thibault. Once Upon Einstein = Si Einstein m"était conté / Translated from French by Eric Novak. - Wellesley, MA: A. K. Peters, Ltd., 2006. - 199 p. - ISBN 978-1-56881-289-2 .
Известный французский специалист по теории относительности представляет наконец «своего» Эйнштейна без использования в тексте математических уравнений.
  • Will, Clifford M. Was Einstein Right?: Putting General Relativity to the Test. - 2nd ed. - New York : Basic Books , 1993. - 304 p. - ISBN 9780465090860 .
Экспертное изложение некоторых экспериментальных результатов, включая недавние, которые подтверждают теорию Эйнштейна.
  • Эйнштейн Альберт, Инфельд, Леопольд . Эволюция физики: развитие идей от первоначальных понятий до теории относительности и квантов = The evolution of physics. The Growth of Ideas from Early Concepts to relativity and Quanta / Пер. с англ. и послесл. С. Г. Суворова. - 3-е изд., исправленное. - М .: Наука , 1965. - 328 с.
История физики от механики Ньютона до современных теорий (относительность и кванты), написанная в 1936 самим мэтром и одним из его учеников в Принстоне.
  • Luminet, Jean-Pierre. Black Holes = Les Trous Noirs / Translated from French by Alison Bullough and Andrew King. Foreword by Joseph Silk. - English edition. - Cambridge : Cambridge University Press, 1992. - 312 p. - ISBN 978-0521409065 .
Труд французского эксперта Обсерватории Мёдон , работающего над данной темой. Читателю излагается гипотеза о возможности путешествий во времени посредством червоточин пространства-времени.
  • Торн, Кип . Чёрные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна = Black Holes and Time Warps: Einstein"s Outrageous Legacy / Перевод с англ. под ред. чл.-корр. РАН В. Б. Брагинского . - М .: Изд-во Физико-математической литературы , 2007. - 616 с. - 700 экз. - ISBN 978-5-94052-144-4 .
Книга, главным образом посвящённая чёрным дырам, написанная специалистом, профессором теоретической физики . Последняя глава представляет новые исследования (и спекуляции) автора о путешествиях во времени.
  • Хокинг, Стивен . Краткая история времени: От Большого Взрыва до чёрных дыр = A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes / перевод Н. Я. Смородинской под ред. Т. Уваровой. - СПб. : Амфора , 2010. - 232 с. - (Краткая история). - ISBN 978-5-367-00490-8 .
Книга приобщает читателя к современной космологии, она написана английским физиком-теоретиком Кембриджского Университета. Первая часть книги излагает классическую теорию Большого Взрыва. Вторая часть представляет более новые результаты автора, касающиеся квантовой космологии; более трудная для непрофессионала, эта часть также и намного более спекулятивна: подход Хокинга представляет собой лишь одну теорию среди многих и ещё не подтверждён опытом.
  • Damour, Thibault. Le renouveau de la relativité générale (фр.) // La Recherche . - Paris: Financière Tallandier (Sophia Publications), Juin 1987. - Vol. 18. - № 189. - P. 766-776. - ISSN 0029-5671 .
Статья, которая в простой манере излагает теорию и её новое развитие (чёрные дыры, гравитационные волны, …).
  • Wheeler, J. A. A Journey into Gravity and Spacetime. - New York : W. H. Freeman - Henry Holt and Co., 1999. - 258 p. - (Scientific American Library Series, Issue 31). - ISBN 978-0716760344 .
Общая теория относительности, популярно изложенная всемирно знаменитым экспертом.
  • Geroch, Robert. General relativity - From A to B. - Chicago - London : The University of Chicago Press, 1978. - 235 p. - ISBN 0-226-28864-1 .
Нематематическое введение в общую теорию относительности, написанное на основе курса для неспециалистов от профессора математической физики Университета Чикаго .
  • Schutz, Bernard F. Gravity from the Ground Up: An Introductory Guide to Gravity and General Relativity. - Cambridge : Cambridge University Press, 2003. - 488 p. - ISBN 978-0-521-45506-0 .
Великолепное введение в гравитационные явления.
  • Бонди, Герман. Относительность и здравый смысл = Relativity and Common Sense / Перевод с английского и предисловие Н. В. Мицкевича . - М .: Мир , 1967. - 164 с.
Популярное изложение специальной (частной) теории относительности Эйнштейна, построенное на базе остроумных практических примеров.
  • Грин, Брайан . Ткань космоса. Пространство, время и текстура реальности = The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality / Под ред. В. Малышенко, А. Панова; перевод Б. Ишханова. - М .: Либроком, 2011. - 608 с. - ISBN 978-5-397-01966-8 .

Вводные курсы

Доступные на уровне первого курса.

  • Сиама Д. Физические принципы общей теории относительности = The Physical Foundations of General Relativity. - М .: Мир, 1971. - 104 с.
Родившийся в 1926 году в Англии автор-астрофизик с конца 1950-х годов был одним из самых больших специалистов-теоретиков по чёрным дырам. Он сыграл решающую роль, дав толчок исследованиям в этой области; именно у него в Кембриджском университете учились Стивен Хокинг и Мартин Рис .
  • Тэйлор, Э. Ф., Уилер, Дж. А. Физика пространства-времени = Spacetime Physics / Перевод с английского Н. В. Мицкевича . - 2-е изд., дополненное. - М .: Мир , 1971. - 320 с.
В книге рассматриваются такие вопросы как геометрия пространства-времени, инерциальная система отсчёта, координаты события, пространственно-временные диаграммы, подразделения пространства-времени, импульс и энергия, выраженные в единицах массы, доплеровское смещение, межзвёздные полёты, физика искривлённого пространства-времени.
  • Jean-Marc Levy-Leblond ; Les relativités , Cahiers de Fontenay n 8, Ecole Normale Supérieure de Fontenay-aux-Roses (1977). Очень хорошие с педагогической точки зрения конспекты, увы, не опубликованные. Находятся в очень хорошей библиотеке университета.
  • Damour, Thibault.; Deser, Stanley. Relativité. Relativité générale (фр.) . Encyclopædia Universalis Архивировано
Не перегруженное технически ясное изложение, написанное при участии Тибо Дамура - профессора (IHES).
  • Provost, Jean-Pierre.; Tonnelat, Marie-Antoinette. Espace-temps (фр.) . Encyclopædia Universalis . Encyclopædia Universalis France S.A. - (Доступ к полной статье платный. Энциклопедия выпускается также на DVD и в бумажном варианте). Архивировано из первоисточника 25 октября 2012. Проверено 26 сентября 2012.
Довольно простое введение в понятие пространства-времени и в основные концепции относительности.
  • Борн, Макс . Теория относительности Эйнштейна и ее физические основы = Die relativitatstheorie Einsteins und ihre prysikalischen grundlagen / пер. с нем. К. К. Федченко под ред. Б. И. Давыдова. - М.-Л.: ОНТИ , 1938. - 268 с. - 4000 экз.
Этот труд, написанный известным немецким теоретиком, лауреатом Нобелевской премии 1954 года , значителен по своей ясности. Площадь, занятая математическими аспектами, в нём сильно сокращена.
  • Rindler, Wolfgang . Relativity: Special, General, and Cosmological. - New York : Oxford University Press , 2001. - 448 p. - ISBN 9780387100906 .
Блестящее введение во все аспекты относительности, изложенное преподавателем Университета Далласа (Техас), специалистом в своей области.
  • Rindler, Wolfgang. Essential Relativity: Special, General, and Cosmological. - 3rd Edition (revised). - New York : Springer-Verlag, 1980. - 284 p. - ISBN 9780387100906 .
Предшествующее издание предыдущей книги.
  • Ellis, George F.R., Williams, Ruth M. Flat & curved space-times. - 2-nd rev. ed. - New-York : Oxford University Press , 2001. - 385 p. - ISBN 978-0-19-850656-2 .
Превосходное введение в относительность, написанное экспертом, преподавателем Университета Кейптауна и его сотрудницей.
  • Эддингтон, А. Пространство, время и тяготение = Space, Time and Gravitation / Переводчик Ю. Рабинович. - Едиториал УРСС, 2010. - 218 с. - ISBN 978-5-354-01204-6 .
    Arthur S. Eddington ; Space, time & gravitation - An outline of the general relativity theory , Cambridge Science Classics Series, Cambridge University Press (1987), ISBN 0-521-33709-7 . Переиздание классического труда, появившегося первоначально в 1920 году , написанного известным английским астрономом, который впервые проверил одно из теоретических предсказаний общей теории относительности: отклонение света массивным телом, наблюдавшееся в 1919 году в течение полного затмения Солнца.
  • Hartle, James B. Gravity: An Introduction to Einstein"s General Relativity. - San Francisco : Addison-Wesley, 2003. - 656 p. - ISBN 978-0805386622 .
Кип Торн написал об этой книге: «Наилучшее когда-либо написанное введение в общую теорию относительности»! Автор - профессор теоретической физики в университете Санта-Барбары .
  • Taylor, Edwin F., Wheeler, John A. Exploring Black Holes: Introduction to General Relativity. - San Francisco : Edmund Bertschinger, Addison Wesley, 2000. - 352 p. - ISBN 978-0201384239 .
Для читателя, осведомлённого о принципах специальной теории относительности, Уилер и Тэйлор вводят идеи общей теории относительности, начиная с понятия чёрной дыры, используя возможный минимум математики: метрические измерения, алгебру, дифференциальное и интегральное исчисление (никакой дифференциальной геометрии или тензоров).
  • Lachièze-Rey, M. Initiation à la cosmologie. - 4e éd. - Paris : Dunod, 2004. - ISBN 978-2100075867 .
От специалиста в данной теме, очень ясное и элементарное введение. Существует перевод на английский язык:Lachièze-Rey, M. Cosmology: A First Course / Transl. by John Simmons. - Cambridge : Cambridge University Press, 2004. - 146 p. - ISBN 9780521479660 .
  • National Research Council (U.S.). Committee on Gravitational Physics. Gravitational physics: exploring the structure of space and time. - Washington, DC : National Academy Press, 1999. - 114 p. - (Physics in a new era). - ISBN 9780309066358 .
Официальный отчёт Комитета по гравитационной физике Американской академии наук, который объединяет нескольких настоящих специалистов в этой области. Этот маленький труд изображает с одной стороны достижения в гравитационных исследованиях, имевших место в течение последних десяти лет - в связи с астрофизикой, космологией и физикой частиц - а, с другой стороны, предлагает пути развития на будущее десятилетие. Превосходное обобщение - род искусства, без уравнений.
  • d’Inverno, Ray. Introducing Einstein"s Relativity. - Clarendon Press , 1992. - 394 p. - ISBN 978-0-19-859653-0 .

Техничные работы

  • Ландау, Л. Д. , Лифшиц, Е. М. Теория поля. - Издание 8-е, стереотипное. - М .: Физматлит , 2006. - 534 с. - («Теоретическая физика» , том II). - ISBN 5-9221-0056-4 .
Второй том знаменитого курса Ландау и Лифшица. Этот том начинается введением в специальную теорию относительности, продолжается теорией Максвелла электромагнитного поля, а в последней части - общей теорией относительности. Уровень изложения всегда остаётся высоким (второй курс): Ландау не имел для привычки детализировать промежуточные расчёты, часто заполнять дыры предоставляется самому читателю!
  • Вейнберг С. Гравитация и космология / Пер. с англ. В. М. Дубовика и Э. А. Тагирова, под ред. Я. А. Смородинского. Волгоград: Платон, 2000. 696 с. ISBN 5-8010-0306-1 .
    Steven Weinberg ; Gravitation & Cosmolgy , John Wiley & Sons (New York-1972), ISBN 0-471-92567-5 . Очень красивое справочное издание. Уровень - минимум второй курс.
  • Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. М.: Мир, 1977. Том 1 Том 2 Том 3
    C. W. Misner, Kip S. Thorne & John A. Wheeler ; Gravitation , Freeman & Co. (San Francisco-1973), ISBN 0-7167-0344-0 . Другое справочное издание, которое развивает современные геометрические аспекты с большой ясностью. Уровень - минимум второй курс.
  • Уолд, Роберт М. Общая теория относительности = General relativity / пер. с англ. В. Р. Гаврилов [и др.] под ред. И. Л. Бухбиндер, С. В. Червон. - М .: РУДН , 2008. - 693 p. - ISBN 9785209029649 .
Книга вводит в теорию относительности в современном ключе, который содержит также недавние достижения (теоремы о сингулярностях), включает некоторые квантовые результаты в гравитации (испарение чёрных дыр). Вводная часть этой книги доступна, начиная со второго курса.
  • Ciufolini, I., Wheeler, J. A. Gravitation and Inertia / Edited by Philip W. Anderson , Artur S. Wightman, Sam B. Treiman. - Princeton : Princeton University Press, 1995. - 576 p. - (Princeton Series in Physics). - ISBN 9780691033235 .
Труд, посвящённый общей теории относительности, который начинается изложением классического введения в неё и продолжается исследованием более новых теоретических аспектов, принимая во внимание последние экспериментальные результаты. Уровень - минимум второй курс.
  • Уилл К. Теория и эксперимент в гравитационной физике = Will, Clifford M. Theory and Experiment in Gravitational Physics. Cambridge Univ. Press, 1981. ISBN 0-521-43973-6 . / Пер. с англ.. - М .: Энергоатомиздат, 1985. - 296 с. Монография, которая содержит технические аспекты результатов, обсуждаемых в предыдущей работе. Уровень - минимум второй курс.
  • Carroll, S. M. Spacetime and Geometry: An Introduction to General Relativity. - Addison Wesley, 2004. - 513 p. - ISBN 9780805387322 .
Современное введение; черновик текста доступен на ArXiv: «gr-qc / 9712019» .
  • Хокинг С., Эллис Дж. Крупномасштабная структура пространства-времени М.: Мир, 1977.
    Stephen W. Hawking & Georges F.R. Ellis ; The large scale structure of space-time , Cambridge Monograph on Mathematical Physics, Cambridge University Press (1973), ISBN 0-521-09906-4 . Труд, который излагает именно теоремы о сингулярностях, доказанные в 1960-70-е годы Хокингом и его учителем Роджером Пенроузом. Уровень - третий курс.
  • Субраманьян Чандрасекар . Математическая теория чёрных дыр. В 2-х томах = The mathematical theory of black holes / Перевод с английского к. ф.-м. н. В. А. Березина. Под ред. д. ф.-м. н. Д. А. Гальцова. - М .: Мир , 1986.
Математическая теория чёрных дыр от известнейшего астрофизика-теоретика родом из Индии. Уровень - третий курс.
  • Peebles, P. J. E. Principles of Physical Cosmology . - Princeton : Princeton University Press, 1993. - 736 p. - (Princeton Series in Physics). - ISBN 978-0691019338 .
Недавний синтез космологии. Уровень - второй курс минимум.
  • Эйнштейн А. Сущность теории относительности = The meaning of relativity. Fourth Edition, including the «Generalization of Gravitation Theory» / Перевод с английского Я. А. Смородинского , А. И. База, Л. Д. Пузикова. - перевод с 4-го американск. изд. - М .: Иностранная литература , 1955. - 160 с.
Книга основана на четырёх лекциях, прочитанных Эйнштейном в 1921 году в Принстонском университете и дополнена приложениями, написанными в последующие годы.
  • Герман Вейль . Пространство. Время. Материя. Лекции по общей теории относительности. - М .: Изд-во УРСС научной и учебной литературы, 2004. 455 с.
    Hermann Weyl ; Space, time, matter , Dover Publications, Inc. (4ème édition-1952), ISBN 0-486-60267-2 . Классика теоретической физики, написанная известнейшим математиком. Уровень - второй курс. (Ранее издавался французский перевод этого труда.)
  • Хокинг Стивен, Пенроуз Роджер. Природа пространства и времени = The nature of space and time / Переводчики: Лебедев В. Г., Берков А. В. - Амфора, 2012. - 171 с. - (Новая Эврика). - ISBN 978-5-367-00590-5 , 978-5-3670-2289-6 Эта книга представляет недавние размышления обоих авторов, которые пытаются примирять общую теорию относительности и квантовую теорию. Хотя она содержит очень мало уравнений, эта книга, изданная в универсальной коллекции, которая теоретически должна быть доступной, принадлежит к типу «видит око, да зуб неймёт». Уровень - третий курс.

Исторические аспекты

  • Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование, 1900-1915). М.: Наука, 1981. - 352 c.
  • Визгин В. П. Единые теории в 1-й трети ХХ в. М.: Наука, 1985. - 304 c.
  • Jean Eisenstaedt ; Einstein & la relativité générale - Les chemins de l’espace-temps , CNRS éditions (2002), ISBN 2-271-05880-5 . Глубокая история теории Эйнштейна, написанная французским специалистом.
  • W. Perret and G.B. Jeffrey, trans.: The Principle of Relativity: A Collection of Original Memoirs on the Special and General Theory of Relativity , New York Dover (1923), ISBN .
  • Паули В. Теория относительности. Изд. 2-е, испр. и доп. Перев. с нем. - М.: Наука, 1983. - 336 с.
    Wolfgang Pauli ; Theory of relativity , Dover Publications, Inc. (1981), ISBN 0-486-64152-X . Эта книга - кладезь информации. Речь идёт об английском переиздании обзорной статьи, написанной на немецком языке в 1921 году для «Encyklopädie der Mathematischen Wissenschaften» молодым австрийским теоретиком, тогда 21-летним, учившимся в Гёттингене у Макса Борна. Вот что пишет Борн в письме, отправленном Эйнштейну, датированном 30 декабря 1921 года : «Паули - человек, поразительный в своём возрасте - 21 год; он может гордиться своей статьей для Энциклопедии.»
  • Jammer, Max . Concepts of Space: The History of Theories of Space in Physics / Foreword by Albert Einstein. - 3rd. ed., enlarged. - Dover Publications, 1994. - 261 p. - (Dover books on relativity and related areas (Dover science books)). - ISBN 9780486271194 .
Обширная история понятия пространства с древности до наших дней.
  • Boi, Luciano. Le problème mathématique de l’espace - Une quête de l’intelligible / Avec une préface de René Thom . - Illustrated ed. - Berlin ; New York: Springer-Verlag, 1995. - 526 p. - ISBN 3540589228 .
Философская история математического понятия пространства в развитии геометрии от евклидовой геометрии к современной неевклидовой, риманова версия которой необходима для формулировки общей теории относительности. Уровень - первый курс минимум.
  • Greenberg, M. J. Euclidean and Non-Euclidean Geometries: Development and History. - 4 ed. - New York: W. H. Freeman, 2008. - 512 p. - ISBN 9780716799481 .
Книга о математике, которая изображает историю и развитие неевклидовых геометрий, главным образом в двух измерениях (геометрии Гаусса , Бойяи и Лобачевского). Доступна «порядочному культурному человеку».
  • Jean-Pierre Luminet & A. Grib (eds.) ; Essais de cosmologie , collection Source du savoir, Le Seuil (1997), ISBN 2-02-023284-7 . Основополагающие тексты Александра Фридмана и Жоржа Леметра (с по 1945 года), откомментированные издателями.
  • Пуанкаре, Анри . Наука и гипотеза = La science et l"hypothese / пер. со второго испр. фр. изд. А. В. Чернявского; под ред. и с предисл. А. Г. Генкеля. - 2-е изд. - М .: Либроком, 2010. - 240 с. - (Из наследия мировой философской мысли. Философия науки). - ISBN 978-5-397-01080-1 .
Классический труд философии науки в карманном формате, написанный великим математиком. Содержит некоторые размышления о пространстве, так же как и о великих физических теориях.

Биографии Эйнштейна

  • Хофман, Б., Дюкас, Э. Альберт Эйнштейн творец и бунтарь = Albert Einstein Creator and Rebel / Пер. с англ. Н. И. Войскунской, И. С. Хорола под общ. ред. Ю. А. Данилова,

Книга выдающегося физика нашего времени иностранного члена АН СССР П. А. М. Дирака представляет собой конспект лекций, прочитанных в Университете штата Флорида. Автор дает в ней ясную и краткую формулировку математического аппарата общей теории относительности Эйнштейна. Некоторые результаты (в частности, относящиеся к движению непрерывно распределенной материи и к гравитационным волнам) в этой книге получены новыми методами, ранее не публиковавшимися.
Рассчитана на научных работников, аспирантов, студентов и преподавателей, интересующихся проблемами гравитации.

ИСКРИВЛЕННОЕ ПРОСТРАНСТВО.
Двухмерное искривленное пространство легко себе представить как поверхность в трехмерном евклидовом пространстве. Аналогичным образом можно иметь дело с искривленным четырехмерным пространством в плоском пространстве большего числа измерений. В этом случае искривленное пространство называют римановым. Малая область риманова пространства близка к плоскому пространству.

Эйнштейн предположил, что физическое пространство является пространством именно такой природы, и поэтому положил рнманову геометрию в основу теории гравитации.

В искривленном пространстве нельзя ввести систему прямолинейных координат. Приходится пользоваться криволинейными координатами типа рассмотренных в разд. 3. Формализм этого раздела можно целиком применить к искривленному пространству, так как все обсуждавшиеся там уравнения являются локальными, что делает их нечувствительными к кривизне.

Содержание
Предисловие редактора перевода
Предисловие автора
1. Специальная теория относительности
2. Неортогональные декартовы координаты
3. Криволинейные координаты
4. Нетензорные величины
5. Искривленное пространство
6. Параллельный перенос
7. Символы Кристоффеля
8. Геодезические
9. Свойство стационарности геодезических
10. Ковариантное дифференцирование
11. Тензор кривизны
12. Критерии плоского пространства
13. Тождества Бианки
14. Тензор Риччи
15. Эйнштейновский закон гравитации
16. Ньютоново приближение
17. Гравитационное красное смещение
18. Решение Шварцшильда
19. Черные дыры
20. Тензорные плотности
21. Теоремы Гаусса и Стокса
22. Гармонические координаты
23. Электромагнитное поле
24. Модификация уравнений Эйнштейна в присутствии материи
25. Тензор энергии - импульса материи
26. Вариационный принцип для гравитации
27. Действие для непрерывно распределенной материи
28. Действие для электромагнитного поля
29. Действие для заряженной материи
30. Вариационный принцип в общем случае
31. Псевдотензор энергии - импульса гравитационного поля
32. Явное выражение для псевдотензора
33. Гравитационные волны
34. Поляризация гравитационных волн
35. Космологический член.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Общая теория относительности, Дирак П.А.М., 1978 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.


Все книги можно скачать бесплатно и без регистрации.

NEW А.Ф. Богородский. Уравнения поля Эйнштейна и их применения в астрономии. 1962 год. 1896 стр. djvu. 2.9 Мб.
В книге содержится сбзср основных вопросов релятивистской теории тяготения и ее применений в астрономии. Приводятся решения уравнений поля, которые могут представить астрономический интерес. Подробно исследуется задача Кеплера в теории относительности, рассматриваются релятивистские возмущения в движении искусственных спутников Земли, изучаются особенности распространения света в поле гравитации. Значительное внимание уделяется космологическим приложениям общей теории относительности.
Книга предназначена для специалистов астрономов, аспирантов и студентов старших курсов университетов.

Скачать

М. Боулер. Гравитация и относительность. 1979 год. 218 стр. djvu. 10.4 Мб.
Книга представляет собой монографию учебного характера по общей теории относительности и ее экспериментальным основам, дополняющую курс общей физики. Несмотря на простоту используемого в ней математического аппарата, она отличается строгостью и последовательностью изложения.
Книга рассчитана на широкий круг читателей-физиков - от специалистов по общей теории относительности до преподавателей, аспирантов и студентов физико-математических и физических факультетов.

Скачать

Бёрке. Пространство - время, геометрия, космология. 410 стр Размер 2.7 Мб. djv.
Написанное ученым из США учебное пособие по специальной и обшей теории относительности, которое может служить элементарным и вместе с тем современным введением в теорию гравитации и космологию. Большое внимание уделяется геометрическим аспектам теории, широко используется современная дифференциальная геометрия. Рассчитана на студентов физических и математических факультетов, преподавателей физики, а также читателей-неспециалистов, интересующихся современными проблемами общей теории относительности и космологии...

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Бергман. Загадка гравитации. 1969 год. 217 стр. djvu, 4.0 Mб.
Из предисловия: Мне хотелось изложить теорию относительности как конструктивный ответ на все те вопросы, которые встают перед нами в связи с известными фактами, касающимися тяготения. В заключительных главах книги я хотел высказать свои соображения о том, как может развиваться теория в ближайшие десятилетия. Физики умеют предсказывать будущее ничем не лучше, чем историки, и я вполне отдаю себе отчет в том, что совсем не исключено, что физика будет развиваться совсем не так, как я это себе представляю. Я хотел подчеркнуть, что даже «точные науки» не способны дать в настоящее время исчерпывающую картину; очень мало надежд на то, что исчерпывающие ответы будут получены и в ближайшем будущем. Но если полная картина еще неясна, это не мешает нам последовательно продвигаться вперед, расширяя наше понимание природы. Напротив, продвигаясь в области знания. недоступные нашим предшественникам, мы раздвигаем ощутимые границы нашего познания. Деятельность, успех которой не может принести людям вред, а каждый шаг вперед может оказаться триумфом всего человечества, не может никого оставить равнодушным.
Книга не для специалистов, а для тех, кому интересна эта область физики.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Г. Вейль. Пространство, время, материя. 1996 год. 480 стр. djvu. 9.3 Мб.
Настоящее издание является первым русским переводом одного из шедевров релятивистской классики - лекций выдающегося немецкого математика Г. Вейля по общей теории относительности. Перевод осуществлен с последнего, пятого издания 1923 г. Эта книга до сих пор является одним из лучших и наиболее глубоких изложений теории относительности. В ней органично сочетаются понятийный анализ оснований физики, строгий математический подход и нетривиальная философско-методологическая разработка проблемы пространства и времени. Книга Вейля-также ценнейший источник по истории и философии теоретической физики XX в.
Рассчитана не только на математиков и физиков, но и на широкий круг читателей, интересующихся проблемами истории и философии точного естествознания, в том числе на студентов, аспирантов, учителей.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

С. Вейнберг. Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности. 1975 год. 696 стр. PDF. 6.7 Мб.
Книга известного американского физика-теоретика С. Вейнберга содержит изложение основ специальной теории относительности и теории гравитации, вопросов их эмпирической проверки, а также краткий экскурс в историю создания этих теорий и их связей с геометрией пространства-времени. Подробно изложены наиболее устоявшиеся астрофизические приложения теории гравитации. Дан критический анализ основных космологических моделей и детальное обсуждение их соответствия данным современных астрономических наблюдений. Книга содержит подробную и хорошо составленную библиографию, что облегчает ориентировку читателя в современной литературе.
Книга рассчитана на научных работников, аспирантов, студентов и преподавателей, интересующихся проблемами гравитации и космологии.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Мак-Витти. Общая теория относительности и космология. 1961 год. 283 стр. djvu. 4.7 Мб.
В небольшой монографии Г. К. Мак-Витти общая теория относительности излагается в связи с космологией. В первых пяти главах книги автор рассматривает математический аппарат теории - тензорное исчисление, излагает специальную теорию относительности, выводит уравнения Эйнштейна и рассматривает метрику Шварц- шильда. В гл. VI-VII рассматриваются приближения к уравнениям Эйнштейна, причем попутно автор излагает методы решения задач классической газодинамики. Главы VIII-IX посвящены собственно космологии и сравнению выводов теории с наблюдаемой картиной мира.
Книга рассчитана на студентов старших курсов и аспирантов, желающих ознакомиться с общей теорией относительности и ее приложением к космологии, а также будет интересна специалистам - астрономам и физикам.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Вебер. Общая теория относительности и гравитационные волны. 1962 год. 270 стр. djvu, 13.2 Мб.
Настоящая книга, написанная известным американским физиком Джозефом Вебером, посвящена общей теории относительности в нынешнем ее состоянии и современной теории гравитации. Автор сжато, но с большой ясностью излагает основные положения римановой геометрии и тензорного анализа. Затем достаточно подробно рассматриваются уравнения поля в общей теории относительности и их решения, экспериментальные основы теории гравитации и законы сохранения. Центром тяжести книги является актуальнейшая в настоящее время проблема гравитационных волн, освещение как теоретических, так и экспериментальных аспектов которой, построенное на современном материале, можно считать одним из самых полных в существующей мировой литературе.
В заключительной части книги кратко затронуты вопросы космологии, единой теории поля, квантования полей и др. В конце книги приведен ряд упражнений, имеющих целью помочь читателю развить более глубокий взгляд на обсуждаемые вопросы.
В конце книги редакцией помещено два дополнения: небольшая статья Вебсра и др. о возможностях детектирования гравитационных волн и обзор известного английского ученого Г. Вонди, посвященный анализу развития общей теории относительности и обсуждению ряда теоретических проблем в области теории гравитации и гравитационных волн.
Книга рассчитана на физиков - теоретиков и экспериментаторов и радиофизиков, приступивших или собирающихся ставить гравитационные исследования, а также представляет интерес для преподавателей, аспирантов и студентов физических специальностей.

Скачать

Дирак. Общая теория относительности. 32 двойных стр. Размер 473 Кб. djvu.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Дикке Р. Гравитация и вселенная. 1972 год. 102 стр. djvu, 1.2 Мб.
Книга представляет собой курс из трех лекций, прочитанных известным американским теоретиком и экспериментатором Р. Дикке. Первая лекция посвящена опыту Этвеша (эксперименту по проверке эквивалентности тяготеющей и гравитационной масс), повторенному автором с намного большей точностью. Вторая лекция посвящена эксперименту по обнаружению и измерению сплюснутости Солнца и его влиянию на движение перигелиев планет Солнечной системы. В третьей лекции рассматриваются проблемы релятивистской космологии в связи с эволюцией Вселенной из начального горячего состояния.
Написанная признанным и оригинальным исследователем, книга будет с интересом прочитана как специалистами в области астрономии, физики, космологии и геофизики, так и множеством других читателей: студентами, аспирантами, преподавателями, философами и всеми, кто интересуется успехами современной науки.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Захаров. Гравитационные волны в теории тяготения Эйнштейна. 1972 год. 200 стр. djvu, 2.3 Mб.
Книга представляет собой обзор исследований по проблеме гравитационных волн в общей теории относительности. Центральное место в ней занимает изложение математически строгих подходов к проблеме, прежде всего определений и критериев, выделяющих волновые поля тяготения из всех гравитационных полей, даваемых решениями уравнений Эйнштейна. Вводная глава 1 содержит обзор приближенных методов описания гравитационных волн. Необходимый для постановки вопроса о строгих (общековариантных) волновых критериях математический аппарат - проблема Коши для уравнений тяготения и классификация полей тяготения Петрова - излагается в главах 2 и 3. В главах 4-8 описываются известные общековариантные критерии гравитационных волн Пирани, Беля, Лихнеровича, Зельманова и др. По содержанию к ним примыкает глава 12, посвященная хронометрически инвариантному анализу гравитационно-инерциальных волн. В главе 9 рассмотрена теория распространения гравитационных волн и дается их классификация по характеру волнового фронта (плоские и сферические волны). В главе 10 рассматривается специальный случай пространств с плоскими гравитационными волнами, именно пространств, допускающих абсолютно параллельное векторное поле. В главе 11 излагаются исследования асимптотического поведения волновых гравитационных полей, порождаемых островными распределениями источников, а заключительная глава 13 представляет собой краткий обзор вопроса экспериментального детектирования гравитационных волн и основных результатов, достигнутых экспериментом в настоящее время.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Д.Д. Иваненко, П.И. Пронин, Г.А. Сарданашвили КАЛИБРОВОЧНАЯ ТЕОРИЯ ГРАВИТАЦИИ.1985 год. 144 стр. djvu. 2.4 Мб.
Излагается калибровочный подход к теории гравитационного взаимодействия с использованием современного математического аппарата расслоенных пространств, общего для теории гравитации и теории калибровочных полей. В рамках этого подхода теория гравитации трактуется как калибровочная теория со спонтанным нарушением симметрии, хиггс-голдстоуновским полем в которой служит эйнштейновское гравитационное поле. Анализируются основные калибровочные модели теории гравитации. Следствием калибровочной теории гравитации является обобщение ОТО на теорию гравитации с кручением, источником которого является спин материи. Излагаются основы теории гравитации с кручением, рассматривается взаимодействие классических и квантовых полей материи с полем кручения.
Книга предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и научных работников, специализирующихся в области теории поля, гравитации и элементарных частиц.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Мёллер К. Теория относительности. 2-е изд. 1975 год. 400 стр. djvu. 9.3 Мб.
Книга относится к числу фундаментальных трудов по теоретической физике. В ней содержатся основы специальной теории относительности и все разделы классической физики в рамках релятивистской теории: механика точки и сред, электродинамика, теория волновых полей и термодинамика.
Во второй части книги, посвященной общей теории относительности, излагаются основы римановой геометрии и эйнштейновской теории гравитации. Рассматриваются лагранжев формализм, законы сохранения, космологические и астрофизические проблемы, экспериментальные обоснования общей теории относительности.
Книга написана с большим педагогическим мастерством. Она без сомнения станет настольной книгой для самого широкого круга читателей.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Мизнер, Торн, Уилер. Гравитация. В 3-х томах. 1973 год. djvu.
Том 1. 480 стр. 3.2 Мб. 1973 год. Монография выдающихся американских физиков Ч. Мизнера, К. Торна и Дж. Уилера «Гравитация», выпускаемая на русском языке в трех томах, посвящена изложению физических основ, современного математического аппарата и важнейших достижений теории тяготения Эйнштейна. Она соединяет в себе качества учебного пособия по теории тяготения и обширного обзора проблем гравитации и теории пространства-времени. Книга содержит описание новейших методов и последних полученных результатов.
Первый том включает обзор физических идеи, лежащих в основе теории тяготения, специальную теорию относительности и теорию искривленного пространства-времени.
Книга рассчитана на студентов и аспирантов университетов и на специалистов-физиков. Качественная сторона излагаемых вопросов доступна самому широкому кругу читателей.
Том 2. 527 стр. 4.0 Мб. 1977 год. Книга в русском переводе разделена на три тома. Второй том включает IV-VI части американского издания. Часть IV посвящена геометрической теории тяготения Эйнштейна. В ней авторы, не обращаясь к решениям уравнений Эйнштейна, концентрируют внимание на основных принципах. В частях V и VI рассматриваются проблемы релятивистской астрофизики и космологии, например в части V - релятивистские звеады, а в части VI - космологические модели анизотропной и неоднородной Вселенной.
Том 3. 1977 год. 525 стр. PDF. 25,1 Мб. Третий том посвящен физическим явлениям, для которых релятивистские эффекты гравитации играют определяющую роль. Здесь рассматриваются все конкретные физические приложения теории тяготения Эйнштейна (за исключением космологии, включенной в предыдущий том). Важнейшими фактами, предсказываемыми теорией, является существование черных дыр и гравитационных волн. Поиски этих феноменов активно ведутся разными методами в настоящее время. Последние две части этого тома посвящены разбору экспериментальных методов проверки общей теории относительности и анализу возможных ее теоретических обобщений.
В данном томе, так же как и в других томах, текст разделен на два курса, «перемешанных между собой». Эти курсы помечены крупными цифрами 1 и 2 в верхних углах страниц (в оглавлении параграфы курса 1 отмечены жирной чертой слева). В курсе 1 дается систематическое изложение без углубления в детали; в курсе 2 подробно рассматриваются некоторые специальные вопросы.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать 1.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать 2.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать 3.

Мицкевич Н.В., Ефремов А.П., Нестеров А.И. Динамика полей в общей теории относительности: Системы отсчета. Законы сохранения. Асимптотическая структура. 1985 год. 184 стр. djvu. 2.6 Мб.
Посвящена изучению и описанию динамических характеристик гравитирующих систем з общей теории относительности. Приведен критический анализ законов сохранения динамических величин, рассмотрены различные способы определения энергии и импульса полей как наблюдаемых величин, зависящих от выбора системы отсчета наблюдателя в искривленном пространстве-времени, гравитационно-электромагнитная аналогия, а также описание энергии-импульса в каноническом формализме.
Для научных работников: физиков, математиков.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

А.П. Рябушко. Движение тел в общей теории относительности. 1979 год. 240 стр. djvu. 3.3 Мб.
В монографии излагаются важнейшие результаты решения задачи движения тел в теории относительности, достигнутые к настоящему времени. В книгу вошли: подробный вывод уравнений движения в посленьютоновом приближении для систем тел, обладающих сравнимыми между собой массами, электрическими зарядами, собственными угловыми моментами и магнитными полями; подробное обсуждение ряда гравитационных и электромагнитных релятивистских эффектов, сопровождающих движение тел, а также приложения эйнштейновой теории движения к некоторым вопросам космогонии Солнечной системы и к экспериментальной проверке общей теории относительности.
Книга предполагает знакомство читателя с основами теории относительности и рассчитана на широкий круг научных работников, физиков-теоретиков, экспериментаторов, аспирантов и студентов, занимающихся или интересующихся проблемами теории относительности.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Дж. Л. Синг. Общая теория относительности. 1963 год. 428 стр. djvu. 4.4 Мб..
В научной и учебной литературе по обшей 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.
При выполнении различных математических выкладок автор каждый раз указывает на те подводные камни, которые приходится обходить и которые, будучи специфическими для релятивизма, иногда, при формальном применении математического аппарата, могут послужить причиной физически некорректных выводов.
Наиболее полно разработаны в книге вопросы, связанные с измерением времени и геометрической оптикой в общей теории относительности, - проблемы, которыми автор много занимался ранее. Менее подробно, но так же тщательно рассмотрены вопросы, связанные с материальным континуумом, законами сохранения и электромагнетизмом в общей теории относительности. При этом автор рассматривает корректную постановку задачи Коши. Что касается проблемы гравитационных волн, то этот раздел имеет предварительный характер, так как наиболее интересные разработки в этом направлении стали появляться, по-видимому, уже после выхода книги в свет и не могли быть в ней отражены, в противоположность например, только что вышедшей книге Вебера «Общая теория относительности и гравитационные волны», где этому вопросу уделяется максимум внимания.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Сиама Д. Физические принципы общей теории относительности. 1971 год. 105 стр. djvu. 1.6 Мб.
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.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Синг Дж. Беседы о теории относительности. 1973 год. 168 стр. djvu. 1.6 Мб.
Дж. Сииг широко известен кfк выдающийся математик, механик, специалист по теории относительности. Настоящая книга - его первый и весьма удачный опыт в области популяризации. Автор поставил перед собой нелегкую задачу: на полутораста страницах небольшого формата познакомить читатели не только со специальной, но и с общей теорией относительности, причем сначала с общей - подход сам по себе необычный! При этом Дж. Синг в минимальной степени использует математический аппарат. Читая книгу, почти беллетристическую по форме, но строгую по содержанию, невозможно остаться пассивным или равнодушным: Синг, опытный и талантливый рассказчик, наделенный к тому же большим чувством юмора, все время будоражит воображение резкими поворотами мысли, парадоксами и доказательствами «от абсурда», «встряхивает» внимание неожиданными переходами из мира реального в мир модельный и обратно. Интересно написана книга. Советую прочитать.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Толмен Р. Относительность, термодинамика и космология. 1974 год. 521 стр. djvu. 5.8 Mб.
Автор так определил цель книги: "У этой книги есть три задачи: первая состоит в том, чтобы последовательно и достаточно полно изложить то, что в теории относительности Эйнщтейна хорошо известно и общепринято; вторая - обобщить термодинамику так, чтобы она была согласована со специальной, а также и общей теорией относительности, и, наконец, использовать релятивистскую механику и термодинамику для построения и интерпретации космологических моделей".

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Фейнман, Моринига, Вагнер. Фейнмановские лекции по гравитации. Размер 12.9 Мб.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Хокинг, Израэль. Общая теория относительности. Коллективная монография, написанная группой известных физиков-теоретиков СССР, США и Великобритании (сборник статей). 464 стр. djvu. Размер 5.4 Мб.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Хриплович И.Б. Общая теория относительности. 2001 год. 120 стр. djvu. 347 Кб.
В книге разобраны основы общей теории относительности, а также различные опыты и эксперименты, подтверждающие эту теорию.
Для студентов физических и математических университетов и специалистов.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать

Эддингтон. Пространство, время и тяготение. 1923 год. 220 стр. djv, 3.5 Мб.
Книга и сейчас полезна. Столь подробного качественного рассмотрения рассмотренных вопросов без заумной математики не найдете ни в одной книге. Советую посмотреть.

Про эту теорию говорили, что её понимают только три человека в мире, а когда математики попытались цифрами выразить то, что из неё следует, сам автор - Альберт Эйнштейн - шутил, что теперь и он перестал её понимать.

Специальная и общая теория относительности - неразрывные части учения, на котором строятся современные научные взгляды на устройство мира.

«Год чудес»

В 1905 году ведущий научный печатный орган Германии «Annalen der Physik» («Анналы физики») опубликовал одну за другой четыре статьи 26-летнего Альберта Эйнштейна, работавшего экспертом 3-го класса - мелким клерком - Федерального бюро патентования изобретений в Берне. Он и раньше сотрудничал с журналом, но публикация такого количества работ за один год была экстраординарным событием. Оно стало еще более выдающимся, когда стала ясна ценность идей, которые содержались в каждой из них.

В первой из статей высказывались мысли о квантовой природе света, рассмотрены процессы поглощения и выделения электромагнитного излучения. На этой основе был впервые объяснен фотоэффект - испускание веществом электронов, выбиваемых фотонами света, предложены формулы для расчета количества выделяемой при этом энергии. Именно за теоретические разработки фотоэлектрического эффекта, ставшие началом квантовой механики, а не за постулаты теории относительности Эйнштейну будет присуждена в 1922 году Нобелевская премия по физике.

В другой статье было положено начало прикладным направлениям физической статистики на основе исследования броуновского движения мельчайших, взвешенных в жидкости частиц. Эйнштейн предложил методы поиска закономерности флуктуаций - беспорядочных и случайных отклонений физических величин от их наиболее вероятных значений.

И наконец, в статьях «К электродинамике движущихся тел» и «Зависит ли инерция тела от содержания в нем энергии?» содержались зародыши того, что будет обозначено в истории физики как теория относительности Альберта Эйнштейна, вернее её первая часть - СТО, - специальная теория относительности.

Источники и предшественники

В конце XIX века многим физикам казалось, что большинство глобальных проблем мироздания решено, главные открытия сделаны, и человечеству предстоит лишь использовать накопленные знания для мощного ускорения технического прогресса. Лишь некоторые теоретические неувязки портили гармоническую картину Вселенной, заполненной эфиром и живущей по незыблемым ньютоновским законам.

Гармонию портили теоретические изыскания Максвелла. Его уравнения, которые описывали взаимодействия электромагнитных полей, противоречили общепринятым законам классической механики. Это касалось измерения скорости света в динамических системах отсчета, когда переставал работать принцип относительности Галилея, - математическая модель взаимодействия таких систем при движении со световой скоростью приводила к исчезновению электромагнитных волн.

Кроме того, не поддавался обнаружению эфир, который должен был примирить одновременное существование частиц и волн, макро и микрокосмоса. Эксперимент, который провели в 1887 году Альберт Майкельсон и Эдвард Морли имел целью обнаружение “эфирного ветра”, который неизбежно должен был быть зафиксирован уникальным прибором - интерферометром. Опыт длился целый год - время полного обращения Земли вокруг Солнца. Планета должна была полгода двигаться против эфирного потока, полгода эфир должен был «дуть в паруса» Земли, но результат был нулевым: смещения световых волн под воздействием эфира не обнаружили, что ставило под сомнение сам факт существования эфира.

Лоренц и Пуанкаре

Физики попытались найти объяснение результатам экспериментов по обнаружению эфира. Свою математическую модель предложил Хендрик Лоренц (1853-1928). Она возвращала к жизни эфирное заполнение пространства, но лишь при очень условном и искусственном предположении, что при движении сквозь эфир объекты могут сокращаться в направлении движения. Эту модель доработал великий Анри Пуанкаре (1854-1912).

В работах этих двух ученых впервые появились понятия, во многом составившие главные постулаты теории относительности, и это не дает утихнуть обвинениям Эйнштейна в плагиате. К ним относятся условность понятия об одновременности, гипотеза о постоянности скорости света. Пуанкаре допускал, что при больших скоростях законы механики Ньютона требуют переработки, делал вывод об относительности движения, но в приложении к эфирной теории.

Специальная теория относительности - СТО

Проблемы корректного описания электромагнитных процессов стали побудительной причиной для выбора темы для теоретических разработок, и опубликованные в 1905 году статьи Эйнштейна содержали интерпретацию частного случая - равномерного и прямолинейного движения. К 1915году была сформирована общая теория относительности, которая объясняла и взаимодействия гравитационные взаимодействия, но первой стала теория, получившая название специальной.

Специальная теория относительности Эйнштейна кратко может быть изложена в виде двух основных постулатов. Первый распространяет действие принципа относительности Галилея на все физические явления, а не только на механические процессы. В более общей форме он гласит: Все физические законы одинаковы для всех инерциальных (движущихся равномерно прямолинейно или находящихся в покое) систем отсчета.

Второе утверждение, которое содержит специальная теория относительности: скорость распространения света в вакууме для всех инерциальных систем отсчета одинакова. Далее делается более глобальный вывод: световая скорость - максимально большая величина скорости передачи взаимодействий в природе.

В математических выкладках СТО приводится формула E=mc², которая и раньше появлялась в физических публикациях, но именно благодаря Эйнштейну она стала самой знаменитой и популярной в истории науки. Вывод об эквивалентности массы и энергии - это самая революционная формула теории относительности. Понятие того что любой объект, обладающий массой, содержит огромное количество энергии стало основой для разработок по использованию ядерной энергии и, прежде всего, привело к появлению атомной бомбы.

Эффекты специальной теории относительности

Из СТО вытекает несколько следствий, получивших название релятивистских (relativity англ. -относительность) эффектов. Замедление времени - один из самых ярких. Суть его в том, что в движущейся системе отсчета время идет медленнее. Расчеты показывают, что на космическом корабле, совершившем гипотетический полет до звездной системы Альфа-Центавра и обратно при скорости 0,95 c (c -скорость света) пройдет 7,3 года, а на Земле - 12 лет. Такие примеры часто приводят, когда объясняется теория относительности для чайников, как и связанный с этим эффектом парадокс близнецов.

Еще один эффект - сокращение линейных размеров, - то есть с точки зрения наблюдателя, движущиеся относительно него со скоростью, близкой к c, предметы, будут иметь меньшие линейные размеры в направлении движения, чем их собственная длина. Этот предсказываемый релятивистской физикой эффект называется лоренцевым сокращением.

По законам релятивистской кинематики масса движущегося объекта больше массы покоя. Этот эффект становится особенно значим при разработке приборов для исследования элементарных частиц - без учета его трудно представить себе работу БАКа (Большого андронного коллайдера).

Пространство-время

Одним из важнейших компонентов СТО является графическое отображение релятивистской кинематики, особое понятие единого пространства-времени, которое предложил немецкий математик Герман Минковский, бывший одно время преподавателем математики у студента Альберта Эйнштейна.

Суть модели Минковского заключается в совершенно новом подходе к определению положения вступающих во взаимодействие объектов. Специальная теория относительности времени уделяет особое внимание. Время становится не просто четвертой координатой классической трехмерной системы координат, время - не абсолютная величина, а неотделимая характеристика пространства, которое принимает вид пространственно-временного континуума, графически выраженного в виде конуса, в котором и происходят все взаимодействия.

Такое пространство в теории относительности, с её развитием до более обобщающего характера, в дальнейшем было подвергнуто ещё и искривлению, что сделало такую модель подходящей для описания и гравитационных взаимодействий.

Дальнейшее развитие теории

СТО не сразу нашла понимание у физиков, но постепенно она стала основным инструментом описания мира, особенно мира элементарных частиц, который становился главным предметом изучения физической науки. Но задача дополнения СТО объяснением сил тяготения была очень актуальной, и Эйнштейн не прекращал работу, оттачивая принципы общей теории относительности - ОТО. Математическая обработка этих принципов заняла довольно много времени - около 11 лет, и в ней приняли участие специалисты смежных с физикой областей точных наук.

Так, огромный вклад внес ведущий математик того времени Давид Гильберт (1862-1943), ставший одним из соавторов уравнений гравитационного поля. Они явились последним камнем в построении прекрасного здания, получившего наименование - общая теория относительности, или ОТО.

Общая теория относительности - ОТО

Современная теория гравитационного поля, теория структуры «пространство-время», геометрия «пространства-времени», закон физических взаимодействий в неинерциальных системах отчета - всё это различные наименования, которыми наделена общая теория относительности Альберта Эйнштейна.

Теория всемирного тяготения, которая в течении долгого времени определяла взгляды физической науки на гравитацию, на взаимодействия объектов и полей различного размера. Парадоксально, но основным её недостатком была нематериальность, иллюзорность, математичность её сути. Между звездами и планетами находилась пустота, притяжение между небесными телами объяснялось дальнодействием неких сил, причем мгновенным. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна наполнила гравитацию физическим содержанием, представила её как непосредственный контакт различных материальных объектов.

Геометрия гравитации

Главная идея, с помощью которой Эйнштейн объяснил гравитационные взаимодействия очень проста. Физическим выражением сил тяготения он объявляет пространство-время, наделенное вполне ощутимыми признаками - метрикой и деформациями, на которые влияет масса объекта, вокруг которого образуются такие искривления. Одно время Эйнштейну даже приписывали призывы вернуть в теорию мироздания понятие эфира, как упругой материальной среды, заполняющей пространство. Он же разъяснял, что ему трудно называть вауумом субстанцию, обладающую множеством качеств, поддающихся описанию.

Таким образом, гравитация - проявление геометрических свойств четырехмерного пространства-времени, которое было обозначено в СТО как неискривлённое, но в более общих случаях ото наделяется кривизной, определяющей движение материальных объектов, которым придается одинаковое ускорение в соответствии с декларируемым Эйнштейном принципом эквивалентности.

Этот основополагающий принцип теории относительности объясняет многие «узкие места» ньютоновской теории всемирного тяготения: искривление света, наблюдаемое при прохождении его около массивных космических объектов при некоторых астрономических явлениях и, отмеченное еще древними одинаковое ускорение падения тел, независимо от их массы.

Моделирование кривизны пространства

Обычным примером, с помощью которого объясняется общая теория относительности для чайников, является представление пространства-времени в виде батута - упругой тонкой мембраны, на которую выкладывают предметы (чаще всего шары), имитирующие взаимодействующие объекты. Тяжелые шары прогибают мембрану, образуя вокруг себя воронку. Более мелкий шар, запущенный по поверхности, двигается в полном соответствии с законами гравитации, постепенно скатываясь в углубления, образованные более массивными объектами.

Но такой пример достаточно условен. Реальное пространство-время многомерно, кривизна его тоже не выглядит так элементарно, но принцип формирования гравитационного взаимодействия и суть теории относительности становятся понятны. В любом случае, гипотезы, которая более логично и связно объяснила бы теорию гравитации, пока не существует.

Доказательства истинности

ОТО быстро стала восприниматься как мощное основание, на котором может строиться современная физика. Теория относительности с самого начала поражала своей стройностью и гармонией, и не только специалистов, и вскоре после своего появления стала подтверждаться наблюдениями.

Самая близкая к Солнцу точка - перигелий - орбиты Меркурия постепенно смещается относительно орбит других планет Солнечной системы, что было обнаружено еще в середине XIX века. Такое перемещение - прецессия - не находило разумного объяснения в рамках Ньютоновской теории всемирного тяготения, но было с точностью рассчитано на основе общей теории относительности.

Затмение Солнца, которое произошло в 1919 году предоставило возможность для очередного доказательства ОТО. Артур Эддингтон, который в шутку называл себя вторым человеком из трех, что понимают основы теории относительности, подтвердил предсказанные Эйнштейном отклонения при прохождении фотонов света вблизи светила: в момент затмения стало заметно смещение видимого положения некоторых звезд.

Эксперимент по обнаружению замедления хода часов или гравитационного красного смещения был предложен самим Эйнштейном в числе других доказательств ОТО. Лишь спустя долгие годы удалось подготовить необходимое экспериментальное оборудование и провести этот опыт. Гравитационное смещение частот излучения от излучателя и приёмника, разнесенных по высоте оказалось в пределах, предсказанных ОТО, а физики из Гарварда Роберт Паунд и Глен Ребка, которые провели этот эксперимент, в дальнейшем только повысили точность измерений, и формула теории относительности снова оказалась верной.

В обосновании самых значимых проектов исследования космического пространства обязательно присутствует теория относительности Эйнштейна. Кратко можно сказать, что она стала инженерным инструментом специалистов, в частности тех, кто занимается спутниковыми системами навигации - GPS, ГЛОНАСС и т.д. Рассчитать координаты объекта с нужной точностью, даже в относительно небольшом пространстве, без учета замедлений сигналов, предсказанных ОТО, невозможно. Тем более если речь идет об объектах, разнесенных на космические расстояния, где ошибка в навигации может быть огромной.

Творец теории относительности

Альберт Эйнштейн был еще молодым человеком, когда опубликовал основы теории относительности. Впоследствии ему самому становились ясны её недостатки и нестыковки. В частности, самой главной проблемой ОТО стала невозможность её врастания в квантовую механику, поскольку при описании гравитационных взаимодействий используются принципы, радикально отличающиеся друг от друга. В квантовой механике рассматривается взаимодействие объектов в едином пространстве-времени, а у Эйнштейна само это пространство формирует гравитацию.

Написание "формулы всего сущего" - единой теории поля, которая устранила бы противоречия ОТО и квантовой физики, было целью Эйнштейна на протяжении долгих лет, он работал над этой теорией до последнего часа, но успеха не достиг. Проблемы ОТО стали стимулом для многих теоретиков в поиске более совершенных моделей мира. Так появлялись теории струн, петлевая квантовая гравитация и множество других.

Личность автора ОТО оставила след в истории сравнимый со значением для науки самой теории относительности. Она не оставляет равнодушным до сих пор. Эйнштейн сам удивлялся, почему столько внимания уделялось ему и его работам со стороны людей, не имевших к физике никакого отношения. Благодаря своим личным качествам, знаменитому остроумию, активной политической позиции и даже выразительной внешности Эйнштейн стал самым знаменитым физиком на Земле, героем множества книг, фильмов и компьютерных игр.

Конец его жизни многими описывается драматически: он был одинок, считал себя ответственным за появление самого страшного оружия, ставшего угрозой всему живому на планете, его теория единого поля осталась нереальной мечтой, но лучшим итогом можно считать слова Эйнштейна, сказанные незадолго до смерти о том, что свою задачу на Земле он выполнил. С этим трудно спорить.