Рис М., Руффини Р. Черные дыры, гравитационные волны и космология. Введение в современные исследования / пер. с англ. В. Н. МЕЛЬНИКОВА и Н. В. МИЦКЕВИЧА. — М.: Мир, 1977. — 379 с.
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.
ОГЛАВЛЕНИЕ
От редакции ………………………………..5
Предисловие ………………………………..7
Выражение признательности…………………………..8
Глава 1. Введение…………………………9
1.1. Двойной вызов — повышение точности измерения известных эффектов, поиск новых эффектов …………..9
1.2. Пространство от Римана до Эйнштейна………………..10
1.3. Локальный характер гравитации……………….11
1.4. Приливное ускорение и кривизна пространства-времени …………12
1.5. Пространство-время вместо пространства………………..13
1.6. Кривизна и плотность…………………..14
1.7. Уравнения Эйнштейна, связывающие кривизну и плотность…………15
Глава 2. Физика сверхплотных звезд …………………17
2.1. Результаты ньютоновского подхода…………………20
2.2. Равновесные конфигурации в общей теории относительности ………..21
2.3. Скалярно-тензорная теория и равновесные конфигурации ………….23
2.4. Уравнеине состояния ……………………..24
Глава 3. Пульсары ………………………33
3.1. Пульсары — нейтронные звезды…………………….37
3.2. Кора и недра нейтронной звезды…………………..44
Глава 4. Сверхновые ……………………….48
Глава 5. Черные дыры ……………………………..53
5.1. Коллапс сферически симметричного пылевого облака ………….54
5.2. Диаграмма Крускала………………………….59
5.3. «Никакого разлета»……………………….64
5.4. Малые отклонения от сферической симметрии…………….69
5.5. Вращение и геометрия Керра……………75
5.6. Выделение энергии при падении массы на черпую дыру …………86
5.7. Конечный результат коллапса вращающегося тела……….86
5.8. Поиски черных дыр и производимых ими эффектов……….91
Глава 6. Квазизвездные объекты ……………………95
Глава 7. Гравитационное излучение………………..100
7.1. Угловое распределение гравитационного излучения……….111
7.2. Детектор гравитационного излучения ………….121
7.3. Стержень как детектор колебаний с большим числом мод…………125
7.4. Колебания Земли как детектор гравитационных волн ……………126
7.5. Сейсмическая реакция Земли на гравитационное излучение с частотой 1 Гц ………….127
7.6. Изменения расстояний в Солнечной системе — неподходящий детектор гравитационных волн………….128
7.7. Источники гравитационного излучения……………….129
7.8. Всплеск гравитационного излучения………………..147
7.9. Низкочастотная часть всплеска излучения……..149
7.10. Излучение на эллиптических орбитах, рассматриваемое как последовательность всплесков ………………..153
7.11. Падение на шварцшильдовскую черную дыру…………..154
7.12. Излучение при гравитационном коллапсе………………..157
7.13. Землетрясения и падение метеоритов……………………159
7.14. Микроскопические процессы………………..167
Глава 8. Три традиционных способа проверки общей теории относительности …………………..168
Глава 9. Запаздывание радиосигнала при прохождении вблизи Солнца на пути к Венере и обратно…………….171
Глава 10. Релятивистские эффекты в движении планет и Луны ……………..173
10.1. Орбиты планет………………………173
10.2. Поиск предсказанных Байерлейном релятивистских эффектов в движении Луны с помощью установленного на ее поверхности уголкового отражателя…………………….175
Глава 11. Расширяющаяся Вселенная……………………..178
11.1. Метрика и уравнения поля для однородной и изотропной Вселенной………………..178
11.2. Постоянная Хаббла……………………………..184
11.3. Возраст Вселенной …………………………….188
11.4. Определение параметра замедления……………….191
Глава 12. Вселенная в развитии…………………………..195
12.1. Подсчеты источников в радио- и оптическом диапазоне ………….196
12.2. Добавочная информация по красным смещениям квазарои: тест «светимость—объем»…………….207
12.3. Физическая природа эволюции ……………………….218
12.4. Тест угловые размеры—красное смещение. Вселенная как линза………………221
12.5. Резюме……………………………..224
Глава 13. Микроволновое фоновое излучение. Горячая Вселенная ……………….225
13.1. Наблюдения и истолкования микроволнового фонового излучения ……………….225
13.2. Каноническая теория горячей Вселенной………………..236
13.3. Нуклеосинтез в горячей Вселенной………………..244
Глава 14. Судьба флуктуаций: образование галактик………………249
14.1. Гравитационная неустойчивость фридмаиовских моделей с идеальной жидкостью………………250
14.2. Возмущения в течение плазменной стадии………………253
14.3. Процессы после рекомбинации…………………………263
Глава 15. Проблема скрытой массы: население Вселенной…………..267
15.1. Галактики и скопления галактик……………………….267
15.2. Квазары ………………………………273
15.3. Диффузный газ за пределами скоплений………………..275
15.4. Электромагнитное излучение………………………..286
15.5. Нейтрино и другие………………………….287
15.6. Гравитационные волны ……………………..288
15.7. Черные дыры в межгалактическом пространстве…………290
Глава 16. Космическое фоновое излучение………………..292
16.1. Радиодиапазон: 106 ^ v ^ 109 Гц…………..293
16.2. Микроволновый и миллиметровый диапазоны частот:
109 3-1011 Гц…………………………294
16.3. Инфракрасная область: 3-10″ ^v ^ Ю14 Гц…………….294
16.4. Оптическая область: 3-10’4 ^ v ^ Ю15 Гц………………296
16.5. Близкая ультрафиолетовая область: 1015 ^ v ^ 3-10’5 Гц……..297
16.6. Далекая ультрафиолетовая область: 3-1015 ^ ч ^ 3-1016 Гц………297
16.7. Рентгеновский диапазон: 3-1016 ^ v^ 3-1020 Гц ………….298
16.8. Y-излучепие: v^3-102° Гц…………………………….304
16.9. Влияние непрозрачности на фоновое излучение…………..307
Глава 17. «Неканонические» модели и начальные стадии Вселенной …………..310
17.1. Данные об изотропии и крупномасштабной однородной Вселенной …………….310
17.2. Образование гелия в неканонических моделях…………..315
17.3. Процессы диссипации до стадии рекомбинации…………..319
17.4. Ранние стадии Вселенной…………………….321
Глава 18. «Большие числа»: совпадение или следствие?…………….324
Глава 19. За границей времени………………………327
19.1. Гравитационный коллапс как величайший кризис физики ………….327
19.2. Оценка теории, предсказывающей коллапс………………330
19.3. Вакуумные флуктуации: их распространенность и преобладание …………………..333
19.4. Предгеометрия, а не геометрия — магический строительный материал ………………335
19.5. Предгеометрия как исчисление высказываний…………….339
19.6. Черный ящик как модель коллапса: воспроизводство Вселенной …………………344
Литература …………………………..352
Приложение. Краткое содержание некоторых работ по черным дырам и гравитационным волнам……………….365
Именной указатель …………………………370
Предметный указатель…………………….372
