Золотой век теории относительности
Золотой век общей теории относительности — период примерно с 1960 до 1975 года, в течение которого исследования в общей теории относительности, ранее считавшейся просто любопытной гипотезой, вошли в главное русло теоретической физики. Во время этого периода были представлены многие понятия и термины, перевернувшие наше представление о природе Вселенной, в которой мы живем. Среди этих понятий — черные дыры и пространственно-временная сингулярность. В то же самое время в разряд серьёзных физических наук входит космология, и теория Большого взрыва становится общепринятой. Окончанием золотого века принято считать открытие Стивеном Хокингом излучения Хокинга.
Смена парадигмы
Во время золотого века теории относительности произошло несколько смен парадигмы научного мировосприятия. Первая и самая главная смена — теория Большого Взрыва становится общепринятой космологической моделью. Другие ключевые парадигмы включают признание следующих понятий:
- Роль кривизны в общей теории относительности;
- Теоретическая важность чёрных дыр;
- Важность применения геометрического аппарата, отличие локальной структуры пространства-времени от глобальной структуры пространственно-временного континуума;
- Признание космологии как физической науки.
Золотой век стал свидетелем появления первой серьёзной теории, бросающей вызов общей теорией относительности — теории Бранса-Дике, а также серии экспериментальных проверок теорий гравитации. В тот же самый период было сделано множество захватывающих открытий в наблюдательной астрономии:
- Квазары (объекты размером с солнечную систему и светимостью в несколько сотен галактик, настолько далекие, что их свет шел к нам миллиарды лет);
- Пульсары (которые позже были интерпретированы как вращающиеся нейтронные звёзды);
- Первые кандидаты на звание чёрных дыр, Лебедь X-1;
- Реликтовое излучение, свидетельство Большого Взрыва и последующего расширения Вселенной.
Последовательность событий
Некоторые из основных событий, которые произошли в золотой век теории относительности:
- 1956: Джон Лайтон Синг публикует первый текст по теории относительности, в котором подчёркивается важность пространственно-временных диаграмм Минковского и геометрических методов.
- 1957: Феликс Пирани использует классификацию Петрова-Пирани-Пенроуза гравитационных полей для исследования гравитационного излучения.
- 1957: Ричард Фейнман предлагает аргумент про трость с набалдашником в пользу гравитационных волн.
- 1959: Луис Бел представляет тензор Бела — Робинсона и разложение Бела тензора Римана.
- 1959: Артур Комар вводит понятие массы Кома́ра.
- 1960: Эксперимент Паунда и Ребки, первый точный тест гравитационного красного смещения.
- 1960: Экспериментально подтверждён эффект Шапиро.
- 1960: Томас Мэттьюз и Алан Сандаж отождествляют 3C 48 с точечным изображением в оптическом диапазоне и показывают, что размер источника радиоизлучения не превышает 15 световых минут.
- 1960: Мартин Крускал и Дьёрдь Секереш независимо находят координаты Крускала — Секереша для метрики Шварцшильда.
- 1960: Карл Бранс и Роберт Дикке представляют теорию Бранса — Дикке, первую физически приемлемую альтернативную теорию гравитации с ясной физической мотивацией.
- 1961: Паскаль Иордан и Юргенс Элерс разрабатывают кинематическое разложение пучка времениподобных траекторий.
- 1962: Роджер Пенроуз и Эзра Ньюмен представляют формализм Ньюмена — Пенроуза.
- 1962: Элерс и Вольфганг Кундт классифицируют симметрии пространств Pp-волн.
- 1962: Джошуа Голдберг и Райнер Сакс доказывают теорему Голдберга — Сакса.
- 1962: Элерс предлагает преобразование Элерса, новый метод генерации решений уравнений Эйнштейна.
- 1962: Корнелиус Ланчос вводит потенциал Ланчоса для тензора Вейля.
- 1962: Р. Арновитт, Стенли Дезер и Чарльз Мизнер разрабатывают АДМ-формализм уравнений Эйнштейна и понятие глобальной гиперболичности.
- 1962: Озват и Энглберт Шуклинг заново открывают решение для монохроматических гравитационных волн с круговой поляризацией.
- 1962: Ханс Адольф Бухдаль доказывает теорему Бухдаля.
- 1962: Герман Бонди вводит понятие массы Бонди — Сакса.
- 1963: Рой Керр открывает метрику Керра — решение уравнений Эйнштейна в вакууме, описывающее чёрную дыру с угловым моментом.
- 1963: Красное смещение 3C 273 и других квазаров показывает, что это чрезвычайно далекие объекты, в то же время невероятно мощные.
- 1963: Ньюман, Т. Унти и Л. А. Тамбурино представляют пространство Ньюмана — Унти.
- 1963: Роджер Пенроуз вводит диаграммы Пенроуза и пределы Пенроуза.
- 1964: Р. В. Шарп и Мизнер вводят понятие массы Мизнера — Шарпа.
- 1964: Роджер Пенроуз доказывает первую теорему о сингулярности.
- 1964: М. А. Мелвин открывает электровакуум Мелвина (также называемый магнитная вселенная Мелвина).
- 1965: Ньюман и другие открывают электровакуумное решение Керра — Ньюмана.
- 1965: Пенроуз исследует структуру световых конусов в континууме плоской гравитационной волны.
- 1965: Керр и Альфред Шильд представляют пространство-время Керра — Шильда.
- 1965: Чандрасекар определяет критерий стабильности решений.
- 1965: Арно Пензиас и Роберт Вильсон открывают реликтовое излучение.
- 1966: Сакс и Рональд Кантовски находят пылевое решение Кантовски — Сакса.
- 1967: Джоселин Белл и Энтони Хьюиш открывают пульсары.
- 1967: Роберт, Н. Бойер и Р. Линдквист представляют координаты Бойера — Линдквиста для вакуума Керра.
- 1967: Вернер Израэль доказывает теорему о том, что «у чёрной дыры нет волос».
- 1967: Кеннет Нордтведт разрабатывает параметризованный постньютоновский формализм.
- 1967: Ханс Стефани открывает пылевое решение Стефани.
- 1967: Брайс Девитт публикует первую работу по канонической квантовой гравитации.
- 1968: Ф. Эрнст открывает уравнение Эрнста.
- 1968: Б. Кент Гаррисон открывает преобразования Гаррисона, метод генерации точных решений.
- 1968: Б. Картер решает уравнение геодезических в электровакууме Керра — Ньюмана.
- 1968: Хьюго Д. Вальквист находит решение Вальквиста с идеальной жидкостью.
- 1969: Джозеф Вебер сообщает о наблюдении гравитационных волн (не подтверждённое и, по видимому, ошибочное сообщение).
- 1969: Уильям Боннор представляет световой луч Боннора.
- 1969: Пенроуз выдвигает (слабую) гипотезу космической цензуры и процесс Пенроуза.
- 1969: Стивен Хокинг доказывает теорему о неубывании площади поверхности чёрной дыры.
- 1969: Мизнер представляет космологическую «модель перемешанного мира» (mixmaster universe).
- 1970: Франко Зерилли выводит уравнение Зерилли.
- 1970: Владимир Белинский, Исаак Халатников и Евгений Лифшиц предлагают гипотезу Белинского — Лифшица — Халатникова.
- 1970: Хокинг и Пенроуз доказывают теорему о том, что захваченные поверхности должны порождать чёрные дыры.
- 1970: Фотонная ракета Киннерсли — Уокера.
- 1970: Дьёрдь Секереш представляет сталкивающиеся плоские волны.
- 1971: Появление решения вакуума Хана — Пенроуза, простого континуума сталкивающихся плоских волн.
- 1971: Роберт Гоуди представляет вакуумные решения Гоуди (космологические модели с циркуляцией гравитационных волн).
- 1971: рентгеновский источник Cygnus X-1 после открытия его быстрой переменности (при помощи спутника «Ухуру») стал серьёзным кандидатом на чёрную дыру.
- 1971: Вильям Пресс исследует осцилляции чёрной дыры численными методами.
- 1971: Алгоритм Харрисона — Эстабрука решения систем уравнений в частных производных.
- 1971: Джеймс Йорк предлагает конформный метод генерации начальных данных в АДМ-представлении проблемы начальных данных.
- 1971: Роберт Герох вводит понятие группы Героха и вместе с ней новый метод генерации решений.
- 1972: Джейкоб Бекенштейн выдвигает предложение, что закон неубывания энтропии выполняется и для чёрных дыр, причём роль энтропии играет площадь горизонта.
- 1972: Картер, Хокинг и Джеймс Бардин обосновывают четыре закона термодинамики чёрных дыр.
- 1972: Сакс вводит понятие оптического скаляра и доказывает теорему об отщеплении мультипольных моментов.
- 1972: Райнер Вайсс предлагает идею интерферометрического детектора гравитационных волн.
- 1972: Джозеф Хафеле и Ричард Китинг выполняют эксперимент Хафеле — Китинга с атомными часами для проверки теории относительности.
- 1972: Ричард Прайс изучает гравитационный коллапс при помощи вычислительного эксперимента.
- 1972: Саул А. Тьюколски выводит уравнение Тьюколского.
- 1972: Яков Зельдович предсказывает возможность превращения гравитационного излучения в электромагнитное и наоборот.
- 1973: П. Вайдья и Л. К. Пател представляют решение Керра — Вайдьи для изотропной пыли.
- 1973: Чарльз Мизнер, Кип Торн и Джон Уилер публикуют фундаментальный труд Gravitation (Гравитация, издана на русском языке в 1977), ставшую стандартным учебником по современной теории относительности.
- 1973: Стивен Хокинг и Джордж Эллис публикуют монографию The Large Scale Structure of Space-Time (Крупномасштабная структура пространства-времени, вышла на русском в 1977 году).
- 1973: Герох представляет формализм Героха — Хелда — Пенроуза.
- 1974: Рассел Халсе и Джозеф Тейлор обнаруживают двойной пульсар PSR B1913+16.
- 1974: Джеймс Йорк и Нил О Мурчадха (Niall Ó Murchadha) представляют анализ задачи начальных данных и исследуют стабильность её решений.
- 1974: Р. О. Хансен представляет мультипольные моменты Хансена — Героха.
- 1974: Туллио Редже изобретает исчисление Редже.
- 1974: Хокинг предсказывает излучение Хокинга.
- 1975: Чандрасекар и Стивен Детвайлер вычисляют квазинормальные моды чёрной дыры.
- 1975: Секереш и Д. А. Шафрон (D. A. Szafron) открывают пылевое решение Секереша — Шафрона.
- 1976: Пенроуз вводит пределы Пенроуза (каждая изотропная геодезическая в псевдоримановом многообразии ведет себя как плоская волна).
- 1978: Белинский и Захаров показывают, как можно решить уравнения Эйнштейна при помощи обратной задачи рассеяния; первые гравитационные солитоны.
- 1979: Ричард Шон и Шинг-Тунь Яу доказывают теорему о положительности энергии гравитационного поля.
См. также
Напишите отзыв о статье "Золотой век теории относительности"
Литература
- Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование, 1900—1915). М.: Наука, 1981. — 352c.
- Визгин В. П. Единые теории в 1-й трети ХХ в. М.: Наука, 1985. — 304c.
<imagemap>: неверное или отсутствующее изображение |
Для улучшения этой статьи желательно?:
|
Отрывок, характеризующий Золотой век теории относительности
Полковой командир, покраснел, подбежал к лошади, дрожащими руками взялся за стремя, перекинул тело, оправился, вынул шпагу и с счастливым, решительным лицом, набок раскрыв рот, приготовился крикнуть. Полк встрепенулся, как оправляющаяся птица, и замер.– Смир р р р на! – закричал полковой командир потрясающим душу голосом, радостным для себя, строгим в отношении к полку и приветливым в отношении к подъезжающему начальнику.
По широкой, обсаженной деревьями, большой, бесшоссейной дороге, слегка погромыхивая рессорами, шибкою рысью ехала высокая голубая венская коляска цугом. За коляской скакали свита и конвой кроатов. Подле Кутузова сидел австрийский генерал в странном, среди черных русских, белом мундире. Коляска остановилась у полка. Кутузов и австрийский генерал о чем то тихо говорили, и Кутузов слегка улыбнулся, в то время как, тяжело ступая, он опускал ногу с подножки, точно как будто и не было этих 2 000 людей, которые не дыша смотрели на него и на полкового командира.
Раздался крик команды, опять полк звеня дрогнул, сделав на караул. В мертвой тишине послышался слабый голос главнокомандующего. Полк рявкнул: «Здравья желаем, ваше го го го го ство!» И опять всё замерло. Сначала Кутузов стоял на одном месте, пока полк двигался; потом Кутузов рядом с белым генералом, пешком, сопутствуемый свитою, стал ходить по рядам.
По тому, как полковой командир салютовал главнокомандующему, впиваясь в него глазами, вытягиваясь и подбираясь, как наклоненный вперед ходил за генералами по рядам, едва удерживая подрагивающее движение, как подскакивал при каждом слове и движении главнокомандующего, – видно было, что он исполнял свои обязанности подчиненного еще с большим наслаждением, чем обязанности начальника. Полк, благодаря строгости и старательности полкового командира, был в прекрасном состоянии сравнительно с другими, приходившими в то же время к Браунау. Отсталых и больных было только 217 человек. И всё было исправно, кроме обуви.
Кутузов прошел по рядам, изредка останавливаясь и говоря по нескольку ласковых слов офицерам, которых он знал по турецкой войне, а иногда и солдатам. Поглядывая на обувь, он несколько раз грустно покачивал головой и указывал на нее австрийскому генералу с таким выражением, что как бы не упрекал в этом никого, но не мог не видеть, как это плохо. Полковой командир каждый раз при этом забегал вперед, боясь упустить слово главнокомандующего касательно полка. Сзади Кутузова, в таком расстоянии, что всякое слабо произнесенное слово могло быть услышано, шло человек 20 свиты. Господа свиты разговаривали между собой и иногда смеялись. Ближе всех за главнокомандующим шел красивый адъютант. Это был князь Болконский. Рядом с ним шел его товарищ Несвицкий, высокий штаб офицер, чрезвычайно толстый, с добрым, и улыбающимся красивым лицом и влажными глазами; Несвицкий едва удерживался от смеха, возбуждаемого черноватым гусарским офицером, шедшим подле него. Гусарский офицер, не улыбаясь, не изменяя выражения остановившихся глаз, с серьезным лицом смотрел на спину полкового командира и передразнивал каждое его движение. Каждый раз, как полковой командир вздрагивал и нагибался вперед, точно так же, точь в точь так же, вздрагивал и нагибался вперед гусарский офицер. Несвицкий смеялся и толкал других, чтобы они смотрели на забавника.
Кутузов шел медленно и вяло мимо тысячей глаз, которые выкатывались из своих орбит, следя за начальником. Поровнявшись с 3 й ротой, он вдруг остановился. Свита, не предвидя этой остановки, невольно надвинулась на него.
– А, Тимохин! – сказал главнокомандующий, узнавая капитана с красным носом, пострадавшего за синюю шинель.
Казалось, нельзя было вытягиваться больше того, как вытягивался Тимохин, в то время как полковой командир делал ему замечание. Но в эту минуту обращения к нему главнокомандующего капитан вытянулся так, что, казалось, посмотри на него главнокомандующий еще несколько времени, капитан не выдержал бы; и потому Кутузов, видимо поняв его положение и желая, напротив, всякого добра капитану, поспешно отвернулся. По пухлому, изуродованному раной лицу Кутузова пробежала чуть заметная улыбка.
– Еще измайловский товарищ, – сказал он. – Храбрый офицер! Ты доволен им? – спросил Кутузов у полкового командира.
И полковой командир, отражаясь, как в зеркале, невидимо для себя, в гусарском офицере, вздрогнул, подошел вперед и отвечал:
– Очень доволен, ваше высокопревосходительство.
– Мы все не без слабостей, – сказал Кутузов, улыбаясь и отходя от него. – У него была приверженность к Бахусу.
Полковой командир испугался, не виноват ли он в этом, и ничего не ответил. Офицер в эту минуту заметил лицо капитана с красным носом и подтянутым животом и так похоже передразнил его лицо и позу, что Несвицкий не мог удержать смеха.
Кутузов обернулся. Видно было, что офицер мог управлять своим лицом, как хотел: в ту минуту, как Кутузов обернулся, офицер успел сделать гримасу, а вслед за тем принять самое серьезное, почтительное и невинное выражение.
Третья рота была последняя, и Кутузов задумался, видимо припоминая что то. Князь Андрей выступил из свиты и по французски тихо сказал:
– Вы приказали напомнить о разжалованном Долохове в этом полку.
– Где тут Долохов? – спросил Кутузов.
Долохов, уже переодетый в солдатскую серую шинель, не дожидался, чтоб его вызвали. Стройная фигура белокурого с ясными голубыми глазами солдата выступила из фронта. Он подошел к главнокомандующему и сделал на караул.
– Претензия? – нахмурившись слегка, спросил Кутузов.
– Это Долохов, – сказал князь Андрей.
– A! – сказал Кутузов. – Надеюсь, что этот урок тебя исправит, служи хорошенько. Государь милостив. И я не забуду тебя, ежели ты заслужишь.
Голубые ясные глаза смотрели на главнокомандующего так же дерзко, как и на полкового командира, как будто своим выражением разрывая завесу условности, отделявшую так далеко главнокомандующего от солдата.
– Об одном прошу, ваше высокопревосходительство, – сказал он своим звучным, твердым, неспешащим голосом. – Прошу дать мне случай загладить мою вину и доказать мою преданность государю императору и России.
Кутузов отвернулся. На лице его промелькнула та же улыбка глаз, как и в то время, когда он отвернулся от капитана Тимохина. Он отвернулся и поморщился, как будто хотел выразить этим, что всё, что ему сказал Долохов, и всё, что он мог сказать ему, он давно, давно знает, что всё это уже прискучило ему и что всё это совсем не то, что нужно. Он отвернулся и направился к коляске.
Полк разобрался ротами и направился к назначенным квартирам невдалеке от Браунау, где надеялся обуться, одеться и отдохнуть после трудных переходов.
– Вы на меня не претендуете, Прохор Игнатьич? – сказал полковой командир, объезжая двигавшуюся к месту 3 ю роту и подъезжая к шедшему впереди ее капитану Тимохину. Лицо полкового командира выражало после счастливо отбытого смотра неудержимую радость. – Служба царская… нельзя… другой раз во фронте оборвешь… Сам извинюсь первый, вы меня знаете… Очень благодарил! – И он протянул руку ротному.
– Помилуйте, генерал, да смею ли я! – отвечал капитан, краснея носом, улыбаясь и раскрывая улыбкой недостаток двух передних зубов, выбитых прикладом под Измаилом.
– Да господину Долохову передайте, что я его не забуду, чтоб он был спокоен. Да скажите, пожалуйста, я всё хотел спросить, что он, как себя ведет? И всё…
– По службе очень исправен, ваше превосходительство… но карахтер… – сказал Тимохин.
– А что, что характер? – спросил полковой командир.
– Находит, ваше превосходительство, днями, – говорил капитан, – то и умен, и учен, и добр. А то зверь. В Польше убил было жида, изволите знать…
– Ну да, ну да, – сказал полковой командир, – всё надо пожалеть молодого человека в несчастии. Ведь большие связи… Так вы того…
– Слушаю, ваше превосходительство, – сказал Тимохин, улыбкой давая чувствовать, что он понимает желания начальника.
– Ну да, ну да.
Полковой командир отыскал в рядах Долохова и придержал лошадь.
– До первого дела – эполеты, – сказал он ему.
Долохов оглянулся, ничего не сказал и не изменил выражения своего насмешливо улыбающегося рта.
– Ну, вот и хорошо, – продолжал полковой командир. – Людям по чарке водки от меня, – прибавил он, чтобы солдаты слышали. – Благодарю всех! Слава Богу! – И он, обогнав роту, подъехал к другой.
– Что ж, он, право, хороший человек; с ним служить можно, – сказал Тимохин субалтерн офицеру, шедшему подле него.
– Одно слово, червонный!… (полкового командира прозвали червонным королем) – смеясь, сказал субалтерн офицер.
Счастливое расположение духа начальства после смотра перешло и к солдатам. Рота шла весело. Со всех сторон переговаривались солдатские голоса.
– Как же сказывали, Кутузов кривой, об одном глазу?
– А то нет! Вовсе кривой.
– Не… брат, глазастее тебя. Сапоги и подвертки – всё оглядел…
– Как он, братец ты мой, глянет на ноги мне… ну! думаю…
– А другой то австрияк, с ним был, словно мелом вымазан. Как мука, белый. Я чай, как амуницию чистят!
– Что, Федешоу!… сказывал он, что ли, когда стражения начнутся, ты ближе стоял? Говорили всё, в Брунове сам Бунапарте стоит.
– Бунапарте стоит! ишь врет, дура! Чего не знает! Теперь пруссак бунтует. Австрияк его, значит, усмиряет. Как он замирится, тогда и с Бунапартом война откроется. А то, говорит, в Брунове Бунапарте стоит! То то и видно, что дурак. Ты слушай больше.
– Вишь черти квартирьеры! Пятая рота, гляди, уже в деревню заворачивает, они кашу сварят, а мы еще до места не дойдем.
– Дай сухарика то, чорт.
– А табаку то вчера дал? То то, брат. Ну, на, Бог с тобой.
– Хоть бы привал сделали, а то еще верст пять пропрем не емши.
– То то любо было, как немцы нам коляски подавали. Едешь, знай: важно!
– А здесь, братец, народ вовсе оголтелый пошел. Там всё как будто поляк был, всё русской короны; а нынче, брат, сплошной немец пошел.
– Песенники вперед! – послышался крик капитана.
И перед роту с разных рядов выбежало человек двадцать. Барабанщик запевало обернулся лицом к песенникам, и, махнув рукой, затянул протяжную солдатскую песню, начинавшуюся: «Не заря ли, солнышко занималося…» и кончавшуюся словами: «То то, братцы, будет слава нам с Каменскиим отцом…» Песня эта была сложена в Турции и пелась теперь в Австрии, только с тем изменением, что на место «Каменскиим отцом» вставляли слова: «Кутузовым отцом».
Оторвав по солдатски эти последние слова и махнув руками, как будто он бросал что то на землю, барабанщик, сухой и красивый солдат лет сорока, строго оглянул солдат песенников и зажмурился. Потом, убедившись, что все глаза устремлены на него, он как будто осторожно приподнял обеими руками какую то невидимую, драгоценную вещь над головой, подержал ее так несколько секунд и вдруг отчаянно бросил ее:
Ах, вы, сени мои, сени!
«Сени новые мои…», подхватили двадцать голосов, и ложечник, несмотря на тяжесть амуниции, резво выскочил вперед и пошел задом перед ротой, пошевеливая плечами и угрожая кому то ложками. Солдаты, в такт песни размахивая руками, шли просторным шагом, невольно попадая в ногу. Сзади роты послышались звуки колес, похрускиванье рессор и топот лошадей.
Кутузов со свитой возвращался в город. Главнокомандующий дал знак, чтобы люди продолжали итти вольно, и на его лице и на всех лицах его свиты выразилось удовольствие при звуках песни, при виде пляшущего солдата и весело и бойко идущих солдат роты. Во втором ряду, с правого фланга, с которого коляска обгоняла роты, невольно бросался в глаза голубоглазый солдат, Долохов, который особенно бойко и грациозно шел в такт песни и глядел на лица проезжающих с таким выражением, как будто он жалел всех, кто не шел в это время с ротой. Гусарский корнет из свиты Кутузова, передразнивавший полкового командира, отстал от коляски и подъехал к Долохову.