«Крупномасштабная структура пространства-времени» — трактат 1973 года по теоретической физике пространства -времени , написанный физиком Стивеном Хокингом и математиком Джорджем Эллисом . [1] Оно предназначено для специалистов в области общей теории относительности, а не для новичков. [2]
В середине 1970-х годов развитие технологий астрономических наблюдений – радио-, инфракрасной и рентгеновской астрономии – открыло Вселенную для исследования. Потребовались новые инструменты. В этой книге Хокинг и Эллис пытаются установить аксиоматические основы геометрии четырехмерного пространства-времени, описанной общей теорией относительности Альберта Эйнштейна , и вывести ее физические следствия для сингулярностей , горизонтов и причинности . Если инструментами для изучения евклидовой геометрии были линейка и циркуль, то для исследования искривленного пространства-времени необходимы пробные частицы и световые лучи. [3] По словам физика-математика Джона Баэза из Калифорнийского университета в Риверсайде , «Крупномасштабная структура пространства-времени» была «первой книгой, в которой содержалось подробное описание революционных топологических методов, введенных Пенроузом и Хокингом в начале семидесятых годов». ." [4]
Хокинг написал книгу в соавторстве с Эллисом, когда он был научным сотрудником Кембриджского университета . В своей книге « Краткая история времени» 1988 года он описывает « Крупномасштабную структуру пространства-времени» как «высокотехнологичную» и нечитаемую для непрофессионала.
Книга, которая сейчас считается классической, также вышла в мягкой обложке и много раз переиздавалась. Издание , посвященное пятидесятилетнему юбилею, было опубликовано издательством Cambridge University Press в феврале 2023 года. [5]
Математик Николас Майкл Джон Вудхаус из Оксфордского университета считал эту книгу авторитетным трактатом, который мог бы стать классикой. Он заметил, что авторы начинают с аксиом геометрии и физики, а затем строго выводят следствия. Исследуются различные известные точные решения уравнений поля Эйнштейна и их физический смысл. В частности, Хокинг и Эллис показывают, что сингулярности и черные дыры возникают в большом классе вероятных решений. Он предупредил, что, хотя эта книга и самостоятельна, она больше подходит специалистам, чем новым студентам, поскольку она объемна и не содержит упражнений. Он отметил, что, несмотря на попытку авторов провести строгую трактовку, некоторые технические термины, такие как группы Ли, используются, но никогда не объясняются, и что современные бескоординатные методы вводятся, но не используются эффективно. [6]
Физик-теоретик Райнер Сакс из Калифорнийского университета в Беркли заметил, что «Крупномасштабная структура пространства-времени» была опубликована всего за несколько лет под названием « Гравитация и космология» Стивена Вайнберга и «Гравитация » Чарльза Миснера, Кипа Торна и Джона Арчибальда Уиллера. . Он считал, что эти три книги могут дополнять друг друга и выводить студентов на передний план исследований. В то время как Хокинг и Эллис широко используют глобальный анализ, но относительно мало говорят о пертурбативных методах, две другие книги пренебрегают глобальным анализом и очень подробно описывают возмущения. Он считал, что Хокинг и Эллис проделали большую работу, обобщив последние достижения в этой области (по состоянию на 1974 год), и что предполагаемая аудитория — это докторант (или выше) с сильным математическим образованием и ранее знакомым с общей теорией относительности. Он утверждал, что ядро книги состоит из двух глав: главы 4 о значении кривизны пространства-времени и главы 6 о причинной структуре, и что наиболее интересным приложением является предпоследняя глава о черных дырах. Он отметил, что математические аргументы иногда трудно понять, и предложил для справки «Методы дифференциальной топологии в теории относительности» Роджера Пенроуза. Он также заметил небольшое количество ошибок, однако ни одна из них не влияет на общие выводы авторов. Он считал, что эта книга представляет собой «модель» презентации взаимодействия математики и физики, которая может стать очень влиятельной в будущем. [7]
Физик-теоретик Джон Арчибальд Уилер из Принстонского университета рекомендовал эту книгу всем, кто интересуется последствиями общей теории относительности для космологии, теоремами о сингулярности и физикой черных дыр, изложенной почти в евклидовой манере, хотя и признал, что это не учебник. из-за отсутствия примеров и упражнений. Он похвалил 62 иллюстративные диаграммы. [3]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )