В поражающий наше воображение эйнштейновский мир околосветовых скоростей хотелось бы заглянуть каждому. Но истинно увлекающегося физикой не могут удовлетворить одни только общие рассуждения. Он хочет не удивляться, а понимать, научиться (хотя бы и в очень скромных размерах) самостоятельно применять законы и формулы теории относительности.
Вернейший путь к этому — через решение задач. Они помогают постичь глубинный смысл утверждений, которые подчас представляются начинающим либо непостижимыми, либо же, наоборот, обманчиво простыми.
Сознательно оперируя в раздумьи над задачей трудными понятиями, вживаешься в их суть, приобретаешь желанную физическую интуицию. Попутно совершенствуется и познания из области классической физики, так как многое из казавшегося “давно известным” предстает неожиданно в новом свете. Оттачиваются и качества ума, полезные при изучении любых областей науки.
Книга представляет собой ясное и элементарное изложение частной теории относительности, позволяющее неспециалисту правильно понять ее основные идеи и выводы.
Физические основы теории, ее главнейшие формулы, законы и применения освещаются в доходчивой форме (без высшей математики), но достаточно подробно и строго научно. Большое внимание уделяется разъяснению парадоксов и часто задаваемых вопросов: «Возможно ли помолодеть в пути?», «Можно ли слетать в будущее?», «Бывает ли кривая короче прямой?», «Возможно ли следствие до причины?», «Мыслимо ли движение быстрее света?» и т. д.
В конце книги имеются дополнения, где некоторые вопросы (в частности, связанные с полетом фотонной ракеты) рассмотрены более подробно с привлечением средств высшей математики.
Книга рассчитана на студентов, учителей, инженеров, лекторов, а также читателей без специального образования, интересующихся теорией относительности.
В книге подробно, в разных вариантах рассматривается известный парадокс теории относительности — «парадокс двух близнецов», встречающийся после длительного полета одного из них в космосе со скоростью, близкой к скорости света.
Обсуждая с разных точек зрения этот парадокс, автор стремится ввести читателя в круг исходных идей специальной и отчасти общей теории относительности.
В связи с основной темой обзора рассматриваются преобразования Лоренца и вытекающие из них представления о пространственно-временных соотношениях, лежащие в основе теории относительности Эйнштейна.
Изложение предполагает знакомство читателя лишь с элементарными понятиями математического анализа и основами элементарной механики.
Книга может служить пособием для широких кругов читателей, интересующихся основами теории относительности.
В научной и учебной литературе по общей 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.
Широко применяемый автором аппарат “мировой функции” в некоторых случаях позволяет, сохраняя преимущество метода разложения функций в ряды, получить результаты в тензорной форме. Очень полезным оказывается также в некоторых задачах метод перенесения Ферми и Уолкера (перенос Ферми — Уолкера). Может быть в отдельных случаях применение таких методов и не приводит к лучшим результатам по сравнению с другие, более гибкие методы исследования (например, метод вакуумных групп, или метод инвариантов) — это другой вопрос.
Но в некоторых случаях анализ с их помощью выглядит эффективным. При использовании различных математических выкладок автор каждый раз указывает на те подводные камни, которые приходится обходить и которые, будучи специфическими для релятивизма, при некритическом использовании старого математического аппарата, могут послужить причиной физически некорректных выводов.
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.
Предлагаемая вниманию читателя монография посвящается одной из важнейших проблем общей теории относительности (ОТО) — проблеме движения тел.
Описание и обсуждение основных физических принципов, математического аппарата, важнейших классических следствий ОТО и их экспериментальной проверки содержится как в работах самого создателя теории относительности А. Эйнштейна 1, так и в известных монографиях 2-19, которые снабжены обширной библиографией.
Поэтому общеизвестные положения, уравнения и следствия ОТО будут приведены в последующих главах без обоснований и доказательств и только в той мере, в какой это понадобится для изложения проблемы движения.
Сборник содержит основные статьи классиков релятивизма, в которых была впервые сформулирована теория относительности Лоренца, Пуанкаре, Эйнштейна. От изданных в Германии (1913 г.) и в Советском Союзе (1935 г.) сборников статей классиков релятивизма настоящий сборник отличается включением ранних работ Лармора и Пуанкаре, содержащих исходные идеи специальной теории относительности, а также представлением существующих в научной литературе различных точек зрения на историю создания этой теории.
Теория относительности изложена в классических работах, помещенных в сборник, в столь законченном виде, что сборник и до сих пор не потерял своего актуального значения для всех, кто интересуется не только теорией релятивизма, но и концепцией теории относительности в современной физике.
Монография, основанная на работах автора, посвященных пятимерной теории поля.
Рассчитана на аспирантов и научных работников, специализирующихся в области теоретической физики.
В монографии впервые исходя из уравнений электромагнитного поля в общей теории относительности дается строгий вывод уравнений внешней задачи N тяготеющих и электрически заряженных тел, которые имеют вид нелинейных дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом. Затрагивается проблема квантования уравнений релятивистской задачи многих тел. Исследуются нелинейные уравнения поля, коваринантные относительно физических групп симметрии в римановых пространствах.
Развиваются методы построения решений таких уравнений с помощью разложений по полным ортогональным системам функций, связанным с неприводимыми представлениями соответствующих групп симметрии. Эти методы могут быть применены при исследовании нелинейных задач общей теории относительности, физики плазмы, теории источников, предсказания полей. Швингер для описания взаимовлияния физических полей, а также при исследовании теоретических вопросов, связанных с электромагнитными средами.
Книга рассчитана на физиков, занимающихся общей теорией относительности, квантовой теорией поля, а также интересующихся приложением современных математических методов к нелинейным дифференциальным уравнениям и их фундаментальным проблемам физики. Полезна также преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов физико-математических факультетов.
Бурное развитие теории поля в современной физике и, в частности, теории поля гравитации в рамках общей теории относительности Эйнштейна привело к необходимости применения современных математических методов. В данной книге описано применение инвариантно-групповых методов к задачам общей теории относительности.
Книга рассчитана на научных работников, аспирантов и студентов старших курсов физических и механо-математических факультетов университетов.
