Золотий вік загальної теорії відносності - період приблизно з 1960 до 1975 року, протягом якого дослідження в загальної теорії відносності, раніше вважалася просто цікавою гіпотезою, увійшли в головне русло теоретичної фізики. Під час цього періоду були представлені багато поняття і терміни, що перевернули наше уявлення про природу Всесвіту, в якій ми живемо. Серед цих понять - чорні діри і просторово-часова сингулярність. У той же самий час в розряд серйозних фізичних наук входить космологія і теорія Великого вибуху стає загальноприйнятою. Закінченням золотого століття прийнято вважати відкриття Стівеном Хокінгом випромінювання Хокінга.


1. Зміна парадигми

Під час золотого століття теорії відносності відбулося кілька змін парадигми наукового світосприйняття. Перша і найголовніша зміна - теорія Великого Вибуху стає загальноприйнятою космологічної моделлю. Інші ключові парадигми включають визнання наступних понять:

  • Роль кривизни в загальній теорії відносності;
  • Теоретична важливість чорних дір;
  • Важливість застосування геометричного апарату, відмінність локальної структури простору-часу від глобальної структури просторово-часового континууму;
  • Визнання космології як фізичної науки.

Золотий вік став свідком появи першої серйозної теорії, яка кидає виклик загальною теорією відносності - теорії Бранса-Діке, а також серії експериментальних перевірок теорій гравітації. У той же самий період було зроблено безліч захоплюючих відкриттів в спостережної астрономії:


2. Послідовність подій

Деякі з основних подій, які відбулися в золотий вік теорії відносності:

  • 1956 : Джон Лайтон Сінг публікує перший текст з теорії відносності, в якому підкреслюється важливість просторово-часових діаграм Маньківського та геометричних методів,
  • 1957 : Фелікс Пірані використовує класифікацію Петрова гравітаційних полів для дослідження гравітаційного випромінювання,
  • 1957 : Річард Фейнман пропонує аргумент про тростина з набалдашником на користь гравітаційних хвиль.
  • 1959 : Луїс Бел представляє тензор Бела-Робінсона і розкладання Бела тензора Рімана.
  • 1959 : Артур Комар вводить поняття маси Ком `ара.
  • 1960 : Експеримент Паунда і Ребко, перший точний тест гравітаційного червоного зсуву.
  • 1960 : Експериментально підтверджено ефект Шапіро.
  • 1960 : Томас Меттьюз і Алан Сандаж ототожнюють 3C 48 з точковим зображенням в оптичному діапазоні, і показують, що розмір джерела радіовипромінювання не перевищує 15 світлових хвилин.
  • 1960 : Карл Бранс і Роберт Діке представляють теорію Бранса - Діке, першу фізично прийнятну альтернативну теорію гравітації, з ясною фізичної мотивацією.
  • 1961 : Паскаль Йордан і Юргенс Елерс розробляють кінематичне розкладання пучка временіподобних траєкторій.
  • 1962 : Роджер Пенроуз і Езра Ньюмен представляють формалізм Ньюмена - Пенроуза.
  • 1962 : Елерс і Вольфганг Кундт класифікують симетрії просторів Pp-хвиль.
  • 1962 : Джошуа Голдберг і Райнер Сакс доводять теорему Голдберга-Сакса.
  • 1962 : Елерс пропонує перетворення Елерса, новий метод генерації рішень рівнянь Ейнштейна.
  • 1962 : Корнеліус Ланчос вводить потенціал Ланчоса для тензора Вейля.
  • 1962 : Р. Арновітт, Стенлі Дезер, і Чарльз Мізнер розробляють АДМ-формалізм рівнянь Ейнштейна і поняття глобальної гіперболічності.
  • 1962 : Озват і Енглберт Шуклінг заново відкривають монохроматичні гравітаційні хвилі з круговою поляризацією.
  • 1962 : Ханс Адольф Бухдаль доводить теорему Бухдаля.
  • 1962 : Герман Бонді вводить поняття маси Бонді-Сакса.
  • 1963 : Рой Керр відкриває метрику Керра - рішення рівнянь Ейнштейна в вакуумі, що описують чорну діру з кутовим моментом.
  • 1963 : Червоне зміщення 3C 273 та інших квазарів показує, що це надзвичайно далекі об'єкти, в той же час неймовірно потужні,
  • 1963 : Ньюман, Т. Унті і Л. А. тамбурин представляють простір Ньюмана-Унті.
  • 1963 : Роджер Пенроуз вводить діаграми Пенроуза і межі Пенроуза.
  • 1964 : Р. В. Шарп і Мізнер вводять поняття маси Мізнер-Шарпа.
  • 1964 : Роджер Пенроуз доводить першу теорію про сингулярності.
  • 1964 : М. А. Мелвін відкриває електровакуум Мелвіна (також званий магнітна всесвіт Мелвіна).
  • 1965 : Ньюман і інші відкривають електровакуумне рішення Керра-Ньюмана.
  • 1965 : Пенроуз досліджує структуру світлових конусів в континуумі плоскою гравітаційної хвилі.
  • 1965 : Керр і Альфред Шільд представляють простір-час Керр-шильди.
  • 1965 : Чандрасекар визначає критерій стабільності рішень.
  • 1965 : Арно Пензіас і Роберт Вільсон відкривають реліктове випромінювання.
  • 1966 : Сакс і Рональд кантівського знаходять пилове рішення кантовської-Сакса.
  • 1967 : Джоселин Белл і Ентоні Хьюіш відкривають пульсари.
  • 1967 : Роберт Бойєр і Р. Ліндквіст представляють координати Бойєр-Ліндквіста для вакууму Керра.
  • 1967 : Вернер Ізраель доводить теорему про те, що "у чорної діри немає волосся".
  • 1967 : Кеннет Нордтведт розробляє параметризрвані постньютоновскій формалізм.
  • 1967 : Ханс Стефані відкриває пилове рішення Стефані.
  • 1967 : Брайс Девітт публікує першу роботу по канонічної квантової гравітації.
  • 1968 : Ф. Ернст відкриває рівняння Ернста.
  • 1968 : Б. Кент Гаррісон відкриває перетворення Гаррісона, метод генерації точних рішень.
  • 1968 : Б. Картер вирішує рівняння геодезичних у електровакууме Керра-Ньюмана.
  • 1968 : Хьюго Д. Вальквіст знаходить рішення Вальквіста з ідеальною рідиною.
  • 1969 : Джозеф Вебер повідомляє про спостереження гравітаційних хвиль (не підтверджене, і, по видимому, помилкове повідомлення).
  • 1969 : Вільям Боннор представляє світловий промінь Боннора.
  • 1969 : Пенроуз висуває (слабку) гіпотезу космічної цензури і процес Пенроуза.
  • 1969 : Стівен Хокінг доводить теорему про неубиваніі площі поверхні чорної діри.
  • 1969 : Мізнер представляє космологічну "модель перемішаного світу" (mixmaster universe).
  • 1970 : Франко Зеріллі виводить рівняння Зеріллі.
  • 1970 : Володимир Белінський, Ісаак Халатників і Євген Ліфшиц пропонують гіпотезу Бєлінського-Ліфшиця-Халатникова.
  • 1970 : Чандрасекар описує тиск виродженого електронного газу в білому карлику воно становить близько 5/2 у пост-ньютонівському наближенні.
  • 1970 : Хокінг і Пенроуз доводять теорему про те, що захоплені поверхні повинні породжувати чорні діри.
  • 1970 : Фотонна ракета Кіннерслі-Уокера.
  • 1970 : Пітер Шекерес представляє зіштовхуються плоскі хвилі.
  • 1970 : Мартін Крускаль і Пітер Шекерес незалежно знаходять координати Крускаля - Шекереса для метрики Шварцшильда.
  • 1971 : Поява рішення вакууму Хана-Пенроуза, простого континууму зіштовхуються плоских хвиль.
  • 1971 : Роберт Гоуді представляє вакуумні рішення Гоуді (космологічні моделі з циркуляцією гравітаційних хвиль).
  • 1971 : Cygnus X-1, перший серйозний кандидат на чорну діру, виявлений за допомогою супутника Ухуру.
  • 1971 : Вільям Прес досліджує осциляції чорної діри чисельними методами.
  • 1971 : Алгоритм Харрісона-Естабрука рішення систем рівнянь в приватних похідних.
  • 1971 : Джеймс Йорк пропонує конформний метод генерації початкових даних в АДМ-представленні проблеми початкових даних.
  • 1971 : Роберт Герох вводить поняття групи Героха і разом з нею новий метод генерації рішень.
  • 1972 : Джейкоб Бекенштейн висуває пропозицію, що закон неубиванія ентропії виконується і для чорних дір, причому роль ентропії грає площа горизонту.
  • 1972 : Картер, Хокінг і Джеймс Бардін обгрунтовують чотири закони термодинаміки чорних дір.
  • 1972 : Сакс вводить поняття оптичного скаляра і доводить теорему про отщеплении мультипольних моментів.
  • 1972 : Райнер Вайсс пропонує ідею інтерферометрична детектора гравітаційних хвиль.
  • 1972 : Джозеф Хафелі і Річард Кітінг виконують експеримент Хафелі-Кітінга з атомними годинами для перевірки теорії відносності.
  • 1972 : Річард Прайс вивчає гравітаційний колапс за допомогою обчислювального експерименту.
  • 1972 : Саул А. Тьюколскі виводить рівняння Тьюколского.
  • 1972 : Яків Зельдович пророкує можливість перетворення гравітаційного випромінювання в електромагнітне і навпаки.
  • 1973 : П. Вайда і Л. К. Пател представляють рішення Керра-Вайда для ізотропної пилу.
  • 1973 : Чарльз Мізнер, Кіп Торн і Джон Уїлер публікують фундаментальну працю Gravitation (Гравітація, видана російською мовою в 1977), що стала стандартним підручником з сучасної теорії відносності.
  • 1973 : Стівен Хокінг і Джордж Елліс публікують монографію The Large Scale Structure of Space-Time (Великомасштабна структура простору-часу, вийшла російською в 1977 році).
  • 1973 : Герох представляє формалізм Героха-Хелда-Пенроуза.
  • 1974 : Рассел Халс і Джозеф Тейлор виявляють подвійний пульсар PSR B1913 +16.
  • 1974 : Джеймс Йорк і Ніл Про Мурчадха (Niall Murchadha) представляють аналіз задачі початкових даних і досліджують стабільність її рішень.
  • 1974 : Р. О. Хансен представляє мультипольні моменти Хансена-Героха.
  • 1974 : Тулліо Реджо винаходить числення Реджо.
  • 1974 : Хокінг відкриває випромінювання Хокінга.
  • 1975 : Чандрасекар і Стівен Детвайлер обчислюють квазінормальние моди чорної діри.
  • 1975 : Шекерес і Д. А. Шафрон (DA Szafron) відкривають пилове рішення Шекереса-Шафрона.
  • 1976 : Пенроуз вводить межі Пенроуза (кожна ізотропна геодезична в псевдорімановом різноманітті поводиться як плоска хвиля).
  • 1978 : Бєлінський і Захаров показують, як можна вирішити рівняння Ейнштейна за допомогою зворотної задачі розсіювання; перший гравітаційні солітони.
  • 1979 : Річард Шон і Шинг-Тунь Яу доводять теорему про позитивності енергії гравітаційного поля.

Література

  • Візгін В. П. Релятивістська теорія тяжіння (витоки і формування, 1900-1915). М.: Наука, 1981. - 352c.
  • Візгін В. П. Єдині теорії в 1-й третині ХХ ст. М.: Наука, 1985. - 304c.


Теорії гравітації
Стандартні теорії гравітації Альтернативні теорії гравітації Квантові теорії гравітації Єдині теорії поля
Класична фізика

Релятивістська фізика

Принципи

Класичні

Релятивістські

Багатовимірні

Струнні

Інші