Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности - Вейнберг С.
Скачать (прямая ссылка):
Необходимо было построить релятивистскую теорию тяготения. Решающий шаг в этом направлении был сделан в 1907 г., когда Эйнштейн ввел принцип эквивалентности гравитации и инерции [35] и вычислил на его основании красное смещение света в гравитационном поле. В гл. 3 мы увидим, что этот принцип определяет гравитационное воздействие на произвольную физическую систему, но не определяет самих уравнений гравитационных полей. Эйнштейн в 1911 г. пытался вычислить с помощью принципа эквивалентности отклонение света в гравитационном поле Солнца [37], но тогда он еще не достиг корректного понимания структуры поля, и результат, полученный им, составлял лиіпь половину «правильного» релятивистского х). Мы приведем этот результат в гл. 8. Эйнштейн [38], Абрахам [39] и Нордстрем 140] предприняли в 1911—1912 гг. ряд попыток сконструировать
1J В действительности такая формула была получена еще в 1801 г. Зай-Дерлингом на основе ньютоновской теории [тяготения.— Прим. ред.
3—0788 34
Гл. 1. Историческое введение
релятивистские уравнения скалярного гравитационного поля, однако вскоре Эйнштейна перестали удовлетворять все эти теории, главным образом по эстетическим соображениям. (Гравитационное отклонение света в поле Солнца тогда еще измерено не было.) Сотрудничество с математиком Марселем Гроссманом навело в 1913 г. Эйнштейна на мысль [41—43], что гравитационное поле необходимо отождествлять с 10-компонентным метрическим тензором пространственно-временной геометрии Римана. Как будет показано в гл. 4 и 5, принцип эквивалентности вводится в этот формализм в виде требования, чтобы физические уравнения были инвариантны относительно общих преобразований координат, а не только лоренцевых преобразований, хотя я не знаю, в какой мере этот «общий принцип относительности» играл самостоятельную роль в представлениях Эйнштейна наряду с принципом эквивалентности. В течение последующих двух лет Эйнштейн представил в Прусскую Академию наук серию статей [44, 45], в которых вывел полевые уравнения для метрического тензора и вычислил гравитационное отклонение света и смещение перигелия Меркурия. Эти блестящие достижения были окончательно суммированы Эйнштейном в 1916 г. в его работе, озаглавленной «Основы общей теории относительности» [1].
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Я цитирую в тексте работы Ньютона, Маха, Максвелла, Ньюкомаи Эйнштейна, но, не будучи историком, широко использую, помимо этого, и не первоисточники. Список таких работ приведен ниже.
Неевклидова геометрия
Bonola R., Non-Euclidean Geometry, Dover Publications, 1955. Sarton G., Ancient Science and Modern Civilization, Yale University Press, 1951, Ch. I.
Weyl H., Raum, Zeit1Materien, 1 aufl., J. Springer, 1923.
Гравитация
Cajori E., историческое и пояснительное приложение к книге Newton I., Philosophiae Naturalis Principia Matbematica, University of California Press, 1966.
Guth E., в книге Relativity — Proceedings of the Relativity Conference in the Midwest, ed. M. Carmeli, S. I. Fickler, L. Witten, Plenum Press, 1970, p. 161.
Jammer M., Conceptsof Force, Harper and Brothers, 1962, Ch. IV—VII.
Whittaker E., A History of the Theories of Aether and Electricity, Thomas Nelson and Sons, 1953, Vol. II, Ch. V.
Wightman W. P. D., The Growth of Scientific Ideas, Yale University Press, 1951, Ch. VIII, X. Цитированная литература
35
Принцип относительности
IIolton G., Am. 1. Phys., 28, 627 (1960).
Коугё A., From the Closed World to the Infinite Universe, Harper and Row, 1958, Ch. VII, IX—XI..
МфІІегС., The Theory of Relativity, Oxford University Press, 1952, Ch. I.
Pauli W., Theory of Relativity, Pergamon Press, 1958, Parts I, IV. 50 (см. перевод: Паули В., Теория относительности,_ Гостехиздат, 1947).
Whittaher E., A History of the Theories of A'ether and Electricity, Thomas Xelson and Sons, 1953, Vol. I, Ch. VIII—X, XIII; Vol. II, Ch. II, V.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Einstein A., Ann. Phys. (Leipzig), 49, 769 (1916); английский перевод см. в книге The Principle of Relativity, Methuen, 192.3, p. 35 (см. перевод: Эйнштейн А., Собрание научных трудов, «Наука», 1965, т. 1, стр. 452).
2. «Euclid's Elements», rev. ed., Cambridge, 1926.
3. SartonG., Ancicnt Science and Modern Civilization. UniversityofNebraska Press, 1954, p. 26.
4. Bonola N., Non-Euclidean Geometry, Dover Press, 1955, p. 65.
5. Klein F., Math. Ann. 4, 573 (1871); 6, 112 (1873); 37, 544 (1890) (цитируется в книге Weyl H., Space, Time, Matter, Dover Press, 1952, p. 80).
6. Beltrami E., Saggio di interpretazione della geometria non-euclidea, 1868 (цитируется в книге North J. D., The Measure of the Universe, Oxford, 1965, p. 60).
7. Newton Isaac, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, Universityof California Press, 1966, p. 546 (см. перевод: Ньютон Исаак, Математические начала натуральной философии, перевод акад. А. Н. Крылова, Собр. тр. акад. А. Н. Крылова, т. 7, M., 1936).
8. Eotvos В., Math. nat. Ber. Ungarn, 8, 65 (1890).
9. Eotvos В., Pekar D., Fekete E., Ann. Phys. 68, 11 (1922); см. также Renner /., Hung. Acad. Sei. Vol. 53, Part II, 1935.
