Гравитация. От хрустальных сфер до кротовых нор

Оглавление

А. Н. Петров. Гравитация. От хрустальных сфер до кротовых нор

Предисловие

Глава 1. Представления о тяготении в древнем мире

Древние о Вселенной до Аристотеля

Аристотель

Птолемей

Глава 2. Новые представления о Вселенной и начало новой физики

Гелиоцентрическая система Коперника

Астроном-наблюдатель Тихо Браге

Галилей

Законы эллиптического движения Кеплера

Попытки понять природу гравитации

Глава 3. Закон всемирного тяготения

Исаак Ньютон

Механика Ньютона

Теория гравитации Ньютона

Корпускулярная теория гравитации

Глава 4. От механики Ньютона до электродинамики Максвелла

Протяженность и длительность. Методы измерений

Абсолютные пространство и время

Инерциальная система отсчета. Принцип относительности Галилея

Электродинамика. Скорость света

Эфир

Глава 5. Специальная теория относительности

Принципы построения

Эффекты СТО

Пространство Минковского

Еще о свойствах СТО

Парадокс близнецов

Пуанкаре и Эйнштейн

Глава 6. Общая теория относительности

Предпосылки построения ОТО

Первые попытки построения релятивистской теории гравитации

Принципы построения ОТО

Построение ОТО

Об Эйнштейне

Глава 7. Наблюдательные подтверждения ОТО

Решение Шварцшильда

Классические тесты теории Эйнштейна

Эффект Шапиро

Гравитационные линзы

Глава 8. Черные дыры

Темные звезды Мичелла-Лапласа

Снова решение Шварцшильда

Горизонт событий и истинная сингулярность

Разнообразие черных дыр

Черные дыры и релятивистские звезды во Вселенной

Кротовые норы

Глава 9. Космология

Бесконечная в пространстве и времени стационарная Вселенная

Расширяющаяся Вселенная

Большой взрыв

Новые проблемы космологии

Инфляция

Современное ускоренное расширение

Модель горячей Вселенной

Глава 10. Гравитационные волны

Электромагнитные волны

Описание гравитационных волн

Генерация гравитационного излучения

Источники гравитационного излучения

Детектирование гравитационных волн

Скорость распространения гравитационных взаимодействий

Глава 11. Энергия и другие сохраняющиеся величины в ОТО

Развитие представлений о законах сохранения

Законы сохранения в СТО

Нелокализуемость сохраняющихся величин в ОТО

Эйнштейн о проблеме определения энергии в ОТО

Локализация сохраняющихся величин в ОТО

Энергия замкнутой Вселенной. Рождение из «ничего»

Глава 12. Перспективы развития теории гравитации

Теории гравитации альтернативные ОТО

Проверка ОТО на масштабах планетных систем

Необходимость модификации ОТО

Теория гравитации Хоржавы

Многомерные модели

Черные дыры в многомерной ОТО

Биметрические теории и теории с массивным гравитоном

Закон Ньютона

Что даст дальнейшее повышение точности наблюдений

Дополнения

1. Скалярные, векторные и тензорные поля

2. Материальные источники

3. Построение уравнений Эйнштейна

4. Решение уравнений Эйнштейна

5. Координаты Леметра

6. Система отсчета ускоренных наблюдателей

7. Однородность и изотропия Вселенной

8. Модели Фридмана и критическая плотность

Отрывок из книги

Книги по теории тяготения, а также по отдельным вопросам и проблемам, связанным с ней, не редкость в книжных магазинах. Большая их часть – это монографии, учебники, справочники, то есть профессиональная литература. Другая часть, тоже не малая – популярные издания. Однако зачастую в популярном изложении делается упор на эффектность явлений. При этом пояснения либо отсутствуют вовсе, либо даются в сильно упрощенной форме: с помощью сравнений или ярких иллюстраций. В настоящей книге сделана попытка не только рассказать о необычных явлениях, но по возможности объяснить – как и почему они возникают.

Развитие представлений о тяготении дается в хронологическом порядке в соответствии со всей историей науки. Ее можно разделить на три части:

.....

Вернемся к истории изучения движения небесных тел, хотя бы и в древности считали, что это не имеет отношения к гравитации. И, действительно, вряд ли предлагаемые модели того времени полезны для открытия реальных законов тяготения. Тем не менее, в итоге именно эти исследования привели к их построению.

Итак, геоцентрическая система мира Аристотеля стала основной моделью Вселенной на долгое время. Немногочисленные попытки выйти за ее рамки или даже заменить гелиоцентрической моделью (с центром в Солнце) не воспринимались всерьез. И наоборот, модель Аристотеля, казалось, безоговорочно подтверждалась. Например, Птолемей (ок. 100–165), рис. 1.5, один из самых авторитетных последователей Аристотеля, обосновывал ее следующим образом. Поскольку центр Вселенной – это место, куда стремятся все имеющие вес тела, то там должна находиться и сама Земля, как самое тяжелое тело в мире. Если предположить, что Земля не в центре Вселенной, то она должна туда стремиться (падать). Но тогда, следуя логике механики Аристотеля, Земля, будучи самым тяжелым телом, должна обгонять в своем движении все более легкие предметы. Поэтому, имеющиеся на ее поверхности деревья, животные, люди и все остальное оторвались бы от нее!

.....