Ogólna teoria względności (książka) - General Relativity (book)

Ogólna teoria względności

Wydanie w twardej oprawie
Autor	Robert Wald
Artysta okładki	René Magrittesa
Kraj	Stany Zjednoczone Ameryki
Język	język angielski
Podmiot	Ogólna teoria względności
Gatunek muzyczny	Literatura faktu
Wydawca	Prasa Uniwersytetu Chicago
Data publikacji	1984, 2010
Typ mediów	Wydrukować
Strony	491
Numer ISBN	0-226-87033-2
OCLC	10018614
Dewey dziesiętny	530.1/1 19
Klasa LC	QC173.6 .W35 1984

General Relativity jest podręcznikiem absolwent i odniesienie Albert Einstein „s ogólnej teorii względności napisane przez grawitacyjne fizyk Robert Wald .

Przegląd

Wydana po raz pierwszy przez University of Chicago Press w 1984 roku książka, licząca prawie 500 stron, obejmuje wiele aspektów ogólnej teorii względności. Podzielony jest na dwie części. Część I obejmuje podstawy przedmiotu, a część II bardziej zaawansowane zagadnienia, takie jak struktura przyczynowa i efekty kwantowe. Książka używa abstrakcyjnej notacji indeksowej dla tensorów . Zajmuje się spinorami, formułą wariacyjną, formułą wartości początkowej, (dokładnymi) falami grawitacyjnymi , osobliwościami, diagramami Penrose'a , promieniowaniem Hawkinga i termodynamiką czarnych dziur.

Jest skierowany do początkujących doktorantów i naukowców. W tym celu większość materiałów w części I jest ukierunkowana na kurs wprowadzający na ten temat, podczas gdy część II obejmuje szeroki zakres zaawansowanych tematów na drugi semestr lub dalsze studia. Podstawowe metody matematyczne służące do formułowania ogólnej teorii względności są przedstawione w rozdziałach 2 i 3, natomiast bardziej zaawansowane techniki są omówione w dodatkach od A do C. Wald uważa, że ​​jest to najlepsza droga naprzód, ponieważ umieszczenie wszystkich technik matematycznych na początku książki okazałyby się główną przeszkodą dla uczniów podczas opracowywania tych narzędzi matematycznych, ponieważ są one używane, co oznaczałoby, że są zbyt rozproszone, aby były przydatne. Podczas gdy formalizm hamiltonowski jest często przedstawiany w połączeniu ze sformułowaniem wartości początkowej, ujęcie tego drugiego przez Walda jest niezależne od pierwszego, co w ten sposób zostaje umieszczone w aneksie obok formalizmu Lagrange'a.

W tej książce ze względów technicznych zastosowano konwencję znaków. Jest jednak jeden ważny wyjątek. W rozdziale 13 – i tylko w rozdziale 13 – zmieniono konwencję znaków, ponieważ w ten sposób łatwiej jest traktować spinory. Co więcej, jest to najczęstsza konwencja znakowa stosowana w literaturze. ${\displaystyle -+++}$${\displaystyle +---}$

Większość książki używa jednostek zgeometryzowanych , co oznacza, że ​​fundamentalne stałe naturalne ( stała grawitacyjna Newtona ) i ( prędkość światła w próżni) są ustawione jako równe jeden, z wyjątkiem sytuacji, gdy formułowane są przewidywania, które można przetestować. ${\ Displaystyle G}$${\displaystyle c}$

Spis treści

Ogólna teoria względności
${\ Displaystyle G_ {\ mu \ nu} + \ Lambda g_ {\ mu \ nu} = {8 \ pi G \ nad c ^ {4}} T_ {\ mu \ nu}}$
Wstęp Historia Sformułowanie matematyczne Testy
Idee fundamentalne Zasada równoważności Szczególna teoria względności Linia światowa Rozmaitość pseudo-Riemanna
Zjawiska Problem Keplera Soczewkowanie grawitacyjne Fale grawitacyjne Przeciąganie ramek Efekt geodezyjny Horyzont zdarzeń Osobliwość Czarna dziura Czas, przestrzeń Diagramy czasoprzestrzeni Czasoprzestrzeń Minkowskiego Most Einsteina-Rosena
Równania Formalizmy Równania Zlinearyzowana grawitacja Równania pola Einsteina Friedmann Geodezja Mathisson–Papapetrou–Dixon Hamilton-Jacobi-Einstein Formalizmy ADM BSSN Post-Newtonowski Zaawansowana teoria Teoria Kaluzy-Kleina Grawitacja kwantowa
Rozwiązania Schwarzschild ( wnętrze ) Reissner-Nordström Godel Kerra Kerr–Newman Kasner Lemaître–Tolman Taub-NUT Milne Robertson-Walker pp-fala kurz van Stockum Weyl-Lewis-Papapetrou
Naukowcy Einstein Lorentz Hilbert Poincaré Schwarzschilda de Sitter Reissner Nordström Weyl Eddington Friedman Milne Zwicky Lemaître Godel Kołodziej Robertson Bardeen Piechur Kerra Chandrasekhar Ehlers Penrose Hawking Rachaudhuri Taylor Hulse van Stockum Taub Nowy człowiek Yau Thorne inni
Portal fizyczny  Kategoria
v T mi

Część I: Podstawy

• Rozdział 1 Wstęp
• Rozdział 2: Rozmaitości i pola tensorowe
• Rozdział 3: Krzywizna
• Rozdział 4: Równanie Einsteina
• Rozdział 5: Jednorodna, izotropowa kosmologia
• Rozdział 6: Rozwiązanie Schwarzschilda

Część II: Zaawansowane tematy

• Rozdział 7: Metody rozwiązywania równania Einsteina
• Rozdział 8: Struktura przyczynowa
• Rozdział 9: Osobliwości
• Rozdział 10: Formułowanie wartości początkowej
• Rozdział 11: Asymptotyczna płaskość
• Rozdział 12: Czarne dziury
• Rozdział 13: Spinory
• Rozdział 14: Efekty kwantowe w silnych polach grawitacyjnych

Załączniki

• A. Przestrzenie topologiczne
• B. Formy różniczkowe , całkowanie i twierdzenie Frobeniusa
• C. Mapy rozmaitości, pochodne kłamstwa i pola śmierci
• D. Transformacje konforemne
• E. Lagrange'owskie i hamiltonowskie sformułowania równania Einsteina
• F. Jednostki i wymiary.

Bibliografia

Indeks

Wersje

• Wald, Robert M. Ogólna teoria względności . University of Chicago Press, 1984. ISBN  0-226-87033-2 (miękka oprawa ). ISBN  0-226-87032-4 (twarda oprawa).
• Wald, Robert M. Ogólna teoria względności . University of Chicago Press, 2010. ISBN  978-0-226-87037-3 . Przedruk.

Oszacowanie

Według Daniela Finleya, profesora Uniwersytetu Nowego Meksyku , podręcznik ten oferuje dobrą intuicję fizyki. Jednak autor nie wykorzystał najnowocześniejszych dostępnych metod matematycznych, a jego podejście do kosmologii jest obecnie przestarzałe. Finley uważa, że ​​abstrakcyjna notacja indeksu jest trudna do nauczenia, choć wygodna dla tych, którzy ją opanowali.

Fizyk teoretyczny James W. York napisał, że Ogólna teoria względności jest wyrafinowaną, ale zwięzłą książką na ten temat, która powinna być atrakcyjna dla uzdolnionych matematycznie, ponieważ w całej książce utrzymany jest wysoki poziom rygorystyczności. Uważał jednak, że materiał na temat zlinearyzowanej grawitacji jest zbyt krótki i zalecił Gravitation autorstwa Charlesa Misnera , Kipa Thorne'a i Johna Archibalda Wheelera oraz Gravitation and Cosmology autorstwa Stevena Weinberga jako suplementy.

Hans C. Ohanian, który wykładał i badał grawitację w Rensselaer Polytechnic Institute , jest zdania, że ogólna teoria względności stanowi nowoczesne wprowadzenie do tematu z naciskiem na metody tensorowe i topologiczne oraz oferuje „dokładne spostrzeżenia”. Jednak jego jakość jest bardzo zmienna. Tematy takie jak ruch geodezyjny w metryce Schwarzschilda, rozszerzenie Krushkal i ekstrakcja energii z czarnych dziur są dobrze rozwiązywane, podczas gdy testy empiryczne teorii Einsteina są ledwie zarysowane, a podejście do zaawansowanych tematów, w tym kosmologii, jest zbyt krótkie, aby były użyteczne dla studentów. Ze względu na intensywne wykorzystanie wyższej matematyki może nie nadawać się na kurs wprowadzający.

Lee Smolin twierdził, że ogólna teoria względności wypełnia lukę między prezentacją materiału w starszych podręcznikach a literaturą. Na przykład, podczas gdy wcześni pionierzy tego tematu, w tym sam Einstein, stosowali metody oparte na współrzędnych, badacze od połowy lat 60. przeszli na sformułowania bez współrzędnych, na których opiera się w całości tekst Walda. Jego styl jest jednolicie jasny i ekonomiczny, choć czasami zbyt krótki. Tematy, które zasługują na więcej uwagi, to promieniowanie grawitacyjne i kosmologia. Jednak tę książkę można uzupełnić o książki Misnera, Thorne'a i Wheelera oraz Weinberga. Smolin prowadził kurs ogólnej teorii względności dla studentów i doktorantów na Uniwersytecie Yale, korzystając z tej książki i był zadowolony z wyników. Uznał to również za przydatne jako odniesienie do odświeżenia jego pamięci.

Zobacz też

• Lista książek o ogólnej teorii względności
• Mechanika klasyczna autorstwa Herberta Goldsteina , podręcznik dla absolwentów
• Elektrodynamika klasyczna autorstwa Johna Davida Jacksona , innego podręcznika akademickiego

Bibliografia

Dalsza lektura

• Kołodziej, Jan ; Misner, Karol W ; Thorne, Kip (1973). Grawitacja . WH Freeman i Spółka. ISBN  0-7167-0344-0 .
• Carroll, Sean M (2004). Czasoprzestrzeń i geometria: wprowadzenie do ogólnej teorii względności . Addisona Wesleya. ISBN  978-1108488396 .
• Poisson, Eric (2004). Zestaw narzędzi relatywisty, Matematyka mechaniki czarnych dziur. Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. ISBN  978-0521830911 .
• Zee, A . (2013) Grawitacja Einsteina w pigułce . Wydawnictwo Uniwersytetu Princeton. ISBN  9780691145587 .
• Will, Clifford M .; Poisson, Eric (2014). Grawitacja: newtonowska, postnewtonowska, relatywistyczna . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 978-1107032866.

Zewnętrzne linki

• Oficjalna strona internetowa University of Chicago Press