Книга представляет собой наглядное физическое и математическое введение в современную релятивистскую астрофизику.
Основное внимание уделено «черным дырам» и космологии как проявлениям гравитационного коллапса — возможной конечной стадии эволюции вещества в наблюдаемой области Вселенной.
Книга представит большой интерес для физиков и астрономов — как студентов, так и специалистов, особенно аспирантов и начинающих исследователей, — а также математиков и механиков.
Книга представляет собой современный обзор исследований по проблеме гравитационных волн в общей теории относительности. Центральное место в ней занимает изложение математически строгих подходов к проблеме, прежде всего определений и критериев, выделяющих волновые поля тяготения из всех гравитационных полей, даваемых решениями уравнений Эйнштейна.
Вводная глава 1 содержит обзор приближенных методов описания гравитационных волн. Необходимый для постановки вопроса о строгих (общековариантных) волновых критериях математический аппарат — проблема Коши для уравнений тяготения и классификация полей тяготения Петрова — излагается в главах 2 и 3. В главах 4—8 описываются известные общековариантные критерии гравитационных волн Пирани, Беля, Лихнеровича, Зельмана и др.
По содержанию к ним примыкает глава 12, посвященная хронометрически инвариантному анализу гравитационно-инерциальных волн. В главе 9 рассмотрена теория распространения гравитационных волн: дается их классификация по характеру волнового фронта (плоские и сферические волны).
В главе 10 рассматривается специальный случай пространства с фиксированным абсолютно параллельным вектором.
В главе 11 излагаются результаты статистического распределения источников, а заключительная глава 13 содержит краткий обзор методов экспериментального детектирования гравитационных волн и основных результатов, достигнутых к настоящему времени.
Брошюра предназначена для читателя, знакомого с физикой и математикой в объёме средней школы. Мы стремились излагать самые сложные проблемы так, чтобы дать читателю представление о научной аргументации, об обосновании наших утверждений. Это неизбежно привело к большому количеству формул, необычному для научно-популярной брошюры.
Однако приведённые формулы не выходят за пределы элементарной математики и к тому же получают, как правило, наглядное истолкование. Для читателя может быть непривычно вольное обращение с численными множителями, например, опускание множителя 3 в числе 3·10^52. В большинстве рассматриваемых нами вопросов вполне допустимы такие порядковые оценки. Точный же учёт численных множителей либо неосуществим, либо несуществен, т. е. ничего не изменит в получаемых качественных результатах.
Важнейшее современное применение общей теории относительности — построение на её основе космологии, часто называемой наукой о мире в целом. Мы предпочитаем называть её наукой о Метагалактике. Большая часть текста посвящена проблемам космологии и связанным с ней проблемам космогонии, т. е. теории образования небесных тел.
Настоящая книга, написанная известным американским физиком Джозефом Вебером, посвящена общей теории относительности в нынешнем ее состоянии и современной теории гравитации. Автор сжато, но с большой ясностью излагает основные положения римановой геометрии и тензорного анализа.
Затем достаточно подробно рассматриваются уравнения поля в общей теории относительности и их решения, экспериментальные основы теории гравитации и законы сохранения. Центром тяжести книги является актуальнейшая в настоящее время проблема гравитационных волн, освещенная как теоретических, так и экспериментальных аспектов которой, построенное на современном материале, можно считать одним из самых полных в существующей мировой литературе.
В заключительной части книги кратко затронуты вопросы космологии, единой теории поля, квантования полей и др. В конце книги приведен ряд упражнений, имеющих цель помочь читателю развить более глубокий взгляд на обсуждаемые вопросы.
В конце книги редакцией помещено дополнение: небольшая статья Вебера и др. о возможности детектирования гравитационных волн и обзор известного английского ученого Г. Боунда, посвященный анализу задач общей теории относительности. Эти обсуждения придают книге интерес в области теории гравитации и гравитационных волн.
Книга рассчитана как на теоретиков и экспериментаторов в области общей теории относительности, так и на специалистов, занимающихся гравитационными исследованиями, а также представляет интерес для преподавателей, аспирантов и студентов физических специальностей.
