Читать онлайн «Гравитация»

Д. Д ИВАНЕНКО ГА. САРДЛНАШВИЛИ КИЕВ НАУКОВА ДУМКА 1985 В книге изложена современная точка зрения на теорию гравитации, ее успехи и трудности, перспективы ее включения на базе калибровочных и обобщенных моделей в объединенную теорию элементарных частиц. Освещена предыстория создания общей теории относительности, изложены ее основы. Рассмотрены проблемы систем отсчета, энергии гравитационного поля, гравитационных сингулярностей, квантования гравитации. Для широкого круга специалистов, интересующихся современным состоянием теории гравитации. Ответственный редактор доктор физико-математических наук П. И. ФОМИН Рецензенты доктор физико-математических наук В. Г. ПИСАРЕНКО доктор физико-математических наук Б. И. СПАССКИЙ 1704020000-608 М221(04)-85 CJИздательство «Наукова думка», 1985 ВВЕДЕНИЕ ИСТОРИЯ И ПРОБЛЕМЫ ТЕОРИИ ГРАВИТАЦИИ Физика XX в. пережила один за другим несколько- периодов, каждый из которых приводил к кардинальному изменению физической картины мира. Это — теория релятивизма и гравитации, модель атома и квантовая теория, физика ядра и элементарных частиц. В настоящее время на первый план фундаментальных физических исследований вышла задача построения единой теории (так называемого Большого объединения) элементарных частиц и их взаимодействий. Впечатляющим достижением в этом направлении стало экспериментальное подтверждение объединенной модели электромагнитного и слабого взаимодействий Вейнберга — Салама. В принципиальном плане не вызывает сомнения и кварк-глюонная модель сильного взаимодействия. На повестке дня стоит создание объединенной картины кварков и лептонов, сильного и электрослабого взаимодействий (см. разд. 3. 2). Какое место на этом фоне занимает сегодня теория гравитации? Далеко не последнее. Во-первых, она имеет непреходящее значение, поскольку решаемые ею проблемы касаются не просто одного из физических полей, но самой концепции пространства-времени, поэтому они лежат в основе всей физической картины мира. Во-вторых, теория гравитации очень интенсивно развивается. Возникнув в начале XX в. вслед за специальной теорией относительности (СТО) и всколыхнув весь физический (и не только физический) мир, теория гравитации — эйнштейновская общая теория относительности (ОТО) — затем, в период построения квантовой механики и ядерной физики, отошла на второй план. Немалую роль в этом сыграло и то, что ОТО выглядела в то время настолько законченной теорией, что все попытки ее ревизии, расширения, обобщения, в том числе в лице единых теорий 20-х годов, оказались несостоятельными. Понадобились десятилетия, чтобы стало ясно: в ОТО г при всех ее огромных успехах имеются нерешенные проблемы, сравнимые по значению с проблемами квантовой теории поля и физики элементарных частиц. Интерес к теории гравитации вновь стал возрастать в 60-е годы. В немалой степени этому способствовали новые космологические и астрофизические открытия (реликтовое излучение, квазары, пульсары), поиски гравитационных волн, необходимость учета общерелятивистских эффектов при полетах космических аппаратов в Солнечной системе.