Крупномасштабная структура пространства-времени
 Обложка первого издания | |
| Авторы | Стивен Хокинг Джордж Эллис |
|---|---|
| Язык | Английский |
| Предмет | Общая теория относительности |
| Жанр | Научная литература |
| Издатель | Издательство Кембриджского университета |
Дата публикации | 1973 |
| Место публикации | Великобритания |
| Тип носителя | Печать ( в твердом переплете и в мягкой обложке ) |
| Страницы | 384 |
| ISBN | 978-0521200165 |
«Крупномасштабная структура пространства-времени» — трактат 1973 года по теоретической физике пространства -времени, написанный физиком Стивеном Хокингом и математиком Джорджем Эллисом . [1] Он предназначен для специалистов в области общей теории относительности, а не для новичков. [2]
Фон
[ редактировать ]В середине 1970-х годов развитие технологий астрономических наблюдений – радио-, инфракрасной и рентгеновской астрономии – открыло Вселенную для исследования. Потребовались новые инструменты. В этой книге Хокинг и Эллис пытаются установить аксиоматические основы геометрии четырехмерного пространства-времени, описанной общей теорией относительности Альберта Эйнштейна , и вывести ее физические следствия для сингулярностей , горизонтов и причинности . Если инструментами для изучения евклидовой геометрии были линейка и циркуль, то для исследования искривленного пространства-времени необходимы пробные частицы и световые лучи. [3] По словам физика-математика Джона Баэза из Калифорнийского университета в Риверсайде , «Крупномасштабная структура пространства-времени» была «первой книгой, в которой дано подробное описание революционных топологических методов, предложенных Пенроузом и Хокингом в начале семидесятых». [4]
Хокинг написал книгу в соавторстве с Эллисом, когда тот был научным сотрудником университета Кембриджского . В своей книге « Краткая история времени» 1988 года он описывает «Крупномасштабную структуру пространства-времени» как «высокотехнологичную» и нечитаемую для непрофессионала.
Книга, которая сейчас считается классической, также вышла в мягкой обложке и много раз переиздавалась. а Выпуск, посвященный пятидесятилетнему юбилею, был опубликован издательством Cambridge University Press в феврале 2023 года. [5]
Оглавление
[ редактировать ]- Предисловие
- 1. Роль гравитации
- 2. Дифференциальная геометрия.
- 3. Общая теория относительности
- 4. Физический смысл кривизны.
- 5. Точные решения.
- 6. Причинная структура
- 7. Задача Коши в общей теории относительности.
- 8. Пространственно-временные особенности.
- 9. Гравитационный коллапс и черные дыры
- 10. Первоначальная сингулярность Вселенной.
- Приложение А: Перевод эссе П.С. Лапласа
- Приложение B: Сферически симметричные решения теоремы Биркгофа .
- Ссылки
- Обозначения
- Индекс
Оценка
[ редактировать ]Математик Николас Майкл Джон Вудхаус из Оксфордского университета считал эту книгу авторитетным трактатом, который мог бы стать классикой. Он заметил, что авторы начинают с аксиом геометрии и физики, а затем строго выводят следствия. Исследуются различные известные точные решения уравнений поля Эйнштейна и их физический смысл. В частности, Хокинг и Эллис показывают, что сингулярности и черные дыры возникают в большом классе вероятных решений. Он предупредил, что, хотя эта книга и самостоятельна, она больше подходит специалистам, чем новым студентам, поскольку она объемна и не содержит упражнений. Он отметил, что, несмотря на попытку авторов провести строгую трактовку, некоторые технические термины, такие как группы Ли, используются, но никогда не объясняются, и что современные бескоординатные методы вводятся, но не используются эффективно. [6]
Физик-теоретик Райнер Сакс из Калифорнийского университета в Беркли заметил, что «Крупномасштабная структура пространства-времени» была опубликована всего за несколько лет под названием «Гравитация и космология» Стивена Вайнберга и «Гравитация» Чарльза Миснера, Кипа Торна и Джона Арчибальда Уиллера. . Он считал, что эти три книги могут дополнять друг друга и выводить студентов на передний план исследований. В то время как Хокинг и Эллис широко используют глобальный анализ, но относительно мало говорят о пертурбативных методах, две другие книги пренебрегают глобальным анализом и очень подробно описывают возмущения. Он считал, что Хокинг и Эллис проделали большую работу, обобщив последние достижения в этой области (по состоянию на 1974 год), и что целевой аудиторией являются докторанты (или выше) с сильным математическим образованием и ранее знакомыми с общей теорией относительности. Он утверждал, что ядро книги состоит из двух глав: главы 4 о значении кривизны пространства-времени и главы 6 о причинной структуре, и что наиболее интересным приложением является предпоследняя глава о черных дырах. Он отметил, что математические аргументы иногда трудно понять, и предложил Методы дифференциальной топологии в теории относительности Роджера Пенроуза для справки. Он также заметил небольшое количество ошибок, однако ни одна из них не влияет на общие выводы авторов. Он думал, что эта книга представляет собой «модель» презентации взаимодействия математики и физики, которая может стать очень влиятельной в будущем. [7]
Физик-теоретик Джон Арчибальд Уиллер из Принстонского университета рекомендовал эту книгу всем, кто интересуется последствиями общей теории относительности для космологии, теоремами сингулярности и физикой черных дыр, изложенной почти в евклидовой манере, хотя и признал, что это не учебник. из-за отсутствия примеров и упражнений. Он похвалил 62 иллюстративные диаграммы. [3]
См. также
[ редактировать ]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Хокинг, Юго-Запад ; Эллис, СКФ (1973). Крупномасштабная структура пространства-времени . Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-09906-4 .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гиббонс, ГВ; Шеллард, EPS; Рэнкин, SJ (23 октября 2003 г.). Будущее теоретической физики и космологии: чествование вклада Стивена Хокинга в физику . Издательство Кембриджского университета. п. 177. ИСБН 978-0-521-82081-3 .
- ^ МакЭвой, JP; Сарате, Оскар (1995). Представляем Стивена Хокинга . Тотемные книги. ISBN 978-1-874-16625-2 .
- ^ Jump up to: а б Уиллер, Джон А. (март – апрель 1975 г.). «Крупномасштабная структура пространства-времени С.В. Хокинга и Г.Ф.Реллиса». Обзор. Американский учёный . 62 (2). Сигма Си, Почетное общество научных исследований: 218. JSTOR 27845370 .
- ^ Баэз, Джон; Хиллман, Крис (октябрь 1998 г.). «Путеводитель по книгам по теории относительности» . Кафедра физики Калифорнийского университета в Риверсайде . Проверено 25 августа 2019 г.
- ^ Хокинг, Стивен (2023). Крупномасштабная структура пространства-времени . Джордж Ф.Р. Эллис, Абхай Аштекар (изд., посвященный 50-летию). Кембридж, Великобритания. ISBN 978-1-009-25316-1 . OCLC 1347434162 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Вудхаус, Николас (1974). «Крупномасштабная структура пространства-времени». Физический бюллетень . 25 (6): 238. дои : 10.1088/0031-9112/25/6/029 .
- ^ Сакс, Райнер (апрель 1974 г.). «Крупномасштабная структура пространства-времени». Физика сегодня . 27 (4). Американский институт физики: 91–3. Бибкод : 1974PhT....27d..91H . дои : 10.1063/1.3128542 . S2CID 121949888 .