Великомасштабна структура простору-часу

«Великомасштабна структура простору-часу»
АвторСтівен Гокінг і Джордж Еллісd Редагувати інформацію у Вікіданих
Назва мовою оригіналуThe Large Scale Structure of Space-Time
Моваанглійська Редагувати інформацію у Вікіданих
Темапростір-час Редагувати інформацію у Вікіданих
Жанрнаукова література[d] Редагувати інформацію у Вікіданих
ВидавництвоВидавництво Кембриджського університету Редагувати інформацію у Вікіданих
Видано1973 Редагувати інформацію у Вікіданих

Великомасштабна структура простору-часу (англ. The Large Scale Structure of Space-Time) — книга про з загальної теорії відносності, написана Стівеном Гокінгом і Джорджем Еллісом[en] і вперше опублікована 1973 року. Книгу вважають класичним, хоч і досить складним підручником аспірантського рівня загальної теорії відносності.

Автори використовують апарат диференціальної геометрії, щоб описати структуру чотиривимірного простору-часу в цілому, природу нескінченного розширення Всесвіту, утворення чорних дір, дослідити причинність[en] і утворення сингулярностей. Зокрема, тут представлені теореми Пенроуза — Гокінга про сингулярність[en].

Вміст

[ред. | ред. код]

У цій книзі Гокінг і Елліс намагаються встановити аксіоматичну основу для геометрії чотиривимірного простору-часу загальної теорії відносності й вивести її фізичні наслідки для сингулярностей, горизонтів подій і причинності[1]. Книга складається з таких розділів:

Історія

[ред. | ред. код]

Гокінг писав цю книгу, бувши постдоком у Кембриджському університеті, ґрунтуючись на своєму есе 1966 року «Сингулярності і геометрія простору-часу» (англ. Singularities and the Geometry of Spacetime)[2], відзначеному премією Адамса[3]. У своїй пізнішій «Короткій історії часу» 1988 року Гокінг описує книгу «Великомасштабна структура простору-часу» як «украй технічну» й незрозумілу для пересічного читача, навіть з науковою підготовкою[4].

Книга неодноразово перевидавалася, в тому числі іншими мовами й у форматі з м'якою палітуркою. У лютому 2023 року Cambridge University Press перевидав книгу з нагоди п'ятдесятої річниці першого видання[5].

Відгуки

[ред. | ред. код]

Нині «Великомасштабну структуру простору-часу» вважають класичною книгою з загальної теорії відносності[4][6]. За словами математичного фізика Джона Баеза[en] з Університету Каліфорнії в Ріверсайді, «Великомасштабна структура простору-часу» була «першою книгою, яка містить детальний опис революційних топологічних методів, впроваджених Пенроузом і Гокінгом на початку сімдесятих»[7].

Математик Нік Вудгаус[en] з Оксфордського університету вважав цю книгу авторитетним трактатом, який міг би стати класикою. Він зауважив, що автори починають з геометричних та фізичних аксіом, а потім чітко виводять наслідки, досліджуючи різні добре відомі точні розв'язки рівнянь поля Ейнштейна та їх фізичний зміст. Зокрема, Гокінг та Елліс показують, що сингулярності та чорні діри виникають у великому класі розв'язків. Він попередив, що, хоча ця книга є самодостатньою, вона більше підходить для спеціалістів, а не для студентів, оскільки вона важка й не містить вправ. Він відмітив, що деякі використані поняття, такі як групи Лі, залишені без пояснень, а сучасні безкоординатні методи введені, але ніде у книзі ефективно не використані[8].

Фізик-теоретик Райнер Сахс[en] з Каліфорнійського університету в Берклі звертав увагу, що «Великомасштабна структура простору-часу» була опублікована приблизно в той саме час, що й «Гравітація та космологія» Стівена Вайнберга та «Гравітація» Чарльза Мізнера, Кіпа Торна й Джона Арчибальда Вілера. Він вважав, що ці три книги можуть доповнювати одна одну, виводячи студентів на передній край науки. У той час як Гокінг і Елліс широко використовують глобальний аналіз, але відносно мало говорять про пертурбативні методи, дві інші книги нехтують глобальним аналізом, але дуже детально висвітлюють теорію збурень. Сакс вважав, що Гокінг і Елліс зробили чудову роботу, узагальнивши останні розробки в цій галузі (станом на 1974 рік), і що цільовою аудиторією є аспірант або науковець із сильним математичним досвідом і попереднім знайомством із загальною теорією відносності. На його думку, ядро книги складають два розділи, розділ 4 про значення кривини простору-часу та розділ 6 про причинну структуру, і що найцікавішим додатком є передостанній розділ про чорні діри. Сакс відзначав, що математичні аргументи часом важко зрозуміти, і пропонував для довідки «Методи диференціальної топології в теорії відносності» Роджера Пенроуза. Він також помітив невелику кількість помилок, хоча жодна з них не впливає на загальні висновки, зроблені авторами[9].

Фізик-теоретик Джон Арчибальд Вілер з Принстонського університету рекомендував цю книгу всім, хто цікавиться застосуванням загальної теорії відносності для космології, теоремами про сингулярності й фізикою чорних дір, які дуже послідовно викладені в книзі. Він критикував книгу за відсутність прикладів і вправ, але високо оцінив представлені в ній 62 ілюстративні діаграми[10].

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. ↑ Wheeler, John A. (March–April 1975). The Large Scale Structure of Space–Time by S. W. Hawking and G. F. R.Ellis. Review. American Scientist. Sigma Xi, The Scientific Research Honor Society. 62 (2): 218. JSTOR 27845370.
  2. ↑ Hawking, Stephen. Singularities and the geometry of spacetime // The European Physical Journal H. — 2014. — Т. 39, № 4 (9 травня). — С. 413—503. — ISSN 2102-6459. — DOI:10.1140/epjh/e2014-50013-6.
  3. ↑ Ellis, George F.R. Stephen Hawking’s 1966 Adams Prize Essay // The European Physical Journal H. — 2014. — Vol. 39, no. 4 (9 May). — P. 403—411. — ISSN 2102-6459. — DOI:10.1140/epjh/e2014-50014-x. Архівовано з джерела 16 серпня 2015.
  4. ↑ а б Kamberg M.L.. Stephen Hawking. — Rosen Publishing Group, Incorporated, 2014. — С. 44. — (Great Science Writers Series) — ISBN 9781477776841.
  5. ↑ Hawking, Stephen (2023). The large scale structure of space-time (вид. 50th anniversary). Cambridge, United Kingdom. ISBN 978-1-009-25316-1. OCLC 1347434162.
  6. ↑ Chris Hillman (with contributions by Nathan Urban) (September 1998). Are There Any Good Books on Relativity Theory? (англ.). DESY. Архів оригіналу за 25 квітня 2014. Процитовано 15 серпня 2015.
  7. ↑ Baez, John; Hillman, Chris (October 1998). Guide to Relativity Books. Department of Physics, University of California, Riverside. Процитовано 25 серпня 2019.
  8. ↑ Woodhouse, Nicholas (1974). The Large Scale Structure of Space–Time. Physical Bulletin. 25 (6): 238. doi:10.1088/0031-9112/25/6/029.
  9. ↑ Sachs, Rainer (April 1974). The Large Scale Structure of Space–Time. Physics Today. American Institute of Physics. 27 (4): 91—3. Bibcode:1974PhT....27d..91H. doi:10.1063/1.3128542.
  10. ↑ Wheeler, John A. (March–April 1975). The Large Scale Structure of Space–Time by S. W. Hawking and G. F. R.Ellis. Review. American Scientist. Sigma Xi, The Scientific Research Honor Society. 62 (2): 218. JSTOR 27845370.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Великомасштабна_структура_простору-часу&oldid=45093583