Нобелевский лауреат, крупнейший американский физик-теоретик Ричард Фейнман известен не только как выдающийся учёный, внёсший огромный вклад в квантовую электродинамику, но и как талантливый педагог, на книгах которого воспитано не одно поколение физиков. Работы Фейнмана, в особенности его курсы лекций (например, "Фейнмановские лекции по физике"), хорошо известны в нашей стране. Несомненно, что знание основ общей теории относительности является необходимым не только для специалистов по теории поля и физике элементарных частиц, но и для астрономов. Предлагаемые лекции Р. Фейнмана по гравитации удачно сочетают оригинальный и яркий педагогический подход автора и точный отбор материала, который позволил кратко изложить основы теории гравитации с теоретико-полевой точки зрения. Для специалистов, работающих в области теоретической физики и астрономии, для студентов и аспирантов физических и математических специальностей.
Feynman
Lectures on
Gravitation
Richard P. Feynman
Fernando B. Morinigo • William G. Wagner
With a Foreword by
John Preskill and Kip S. Thorne
Addison-Wesley Publishing Company
Р.Ф.Фейнман
Ф.Б.Мориниго
У.Г.Вагнер
ФЕЙНМАНОВСКИЕ ЛЕКЦИИ
ПО ГРАВИТАЦИИ
Введение Дж.Прескилла и К.С.Торна
Перевод
с английского языка
д.ф.-м.н. А.Ф.Захарова
Москва
«Янус-К»
2000
Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальный Исследований согласно проекту 99-02-30023
ББК
33.313
Ф
36
УДК
530.12
ISBN 5-8037-0049-5
Нобелевский лауреат, крупнейший американский физик-теоретик Ричард Фейнман известен не только как выдающийся учёный, внёсший огромный вклад в квантовую электродинамику, но и как талантливый педагог, на книгах которого воспитано не одно поколение физиков. Работы Фейнмана, в особенности его курсы лекций (например, "Фейнмановские лекции по физике”), хорошо известны в нашей стране. Несомненно, что знание основ общей теории относительности является необходимым не только для специалистов по теории поля и физике элементарных частиц, но и для астрономов. Предлагаемые лекции Р. Фейнмана по гравитации удачно сочетают оригинальный и яркий педагогический подход автора и точный отбор материала, который позволил кратко изложить основы теории гравитации с теоретико-полевой точки зрения.
Для специалистов, работающих в области теоретической физики и астрономии, для студентов и аспирантов физических и математических специальностей.
Научное издание
Ричард Ф.Фейнман, Фернандо Б.Мориниго, Уильям Г.Вагнер
Фейнмановские лекции по гравитации
Сдано в набор 30.12.99. Подписано в печать 19.04.2000.
Формат 60x88/16. Бумага офсетная N 1. Печать офсетная.
Уч.-изд. л. 20,2. Физ.п.л. 18,5. Тираж 1000. Заказ N 4119
ООО “Янус-К” 109316, г. Москва, ул. Стройковская, д. 12, корп. 2, пом. правления
Отпечатано в Производственно-издательском комбинате ВИНИТИ 140010, Люберцы, Октябрьский проспект, 403
«Янус-К»
Оригинал-макет изготовлен
ISBN 5-8037-0049-5
© 1995 by California Institute of Technology, Fernando B. Morinigo and William G. Wagner
© 1995 Foreword by Addison-Wesley Publishing Company
© А.Ф. Захаров, перевод, примечания, предисловие, 2000
Оглавление
Предисловие к русскому переводу
9
Предисловие
12
Квантовая гравитация
43
Лекция
1
56
1.1.
Полевое приближение гравитации
56
1.2.
Характеристики феномена гравитации
58
1.3.
Квантовые эффекты в гравитации
68
1.4.
О философских проблемах в квантовании макроскопических объектов
70
1.5.
Гравитация как следствие других полей
74
Лекция
2
76
2.1.
Постулаты статистической механики
76
2.2.
Трудности гипотетических теорий
81
2.3.
Обмен одним нейтрино
84
2.3.
Обмен двумя нейтрино
85
Лекция
3
90
3.1.
Спин гравитона
90
3.2.
Амплитуды и поляризации в электродинамике, типичной полевой теории
92
3.3.
Амплитуды для обмена гравитона
96
3.4.
Физическая интерпретация в терминах амплитуд
99
3.5.
Лагранжиан для гравитационного поля
103
3.6.
Уравнения гравитационного поля
104
3.7.
Определение символов
106
Лекция
4
108
4.1.
Связь между рангом тензора и знаком поля
108
4.2.
Тензор энергии-импульса для скалярной материи
110
4.3.
Амплитуды для рассеяния (скалярная теория)
112
4.4.
Подробные свойства плоских волн. Эффект Комптона
113
4.5.
Нелинейные диаграммы для гравитонов
115
4.6.
Классические уравнения движения гравитирующей частицы
117
4.7.
Орбитальное движение частицы вокруг звезды
120
Лекция
5
123
5.1.
Орбиты планет и прецессия Меркурия
123
5.2.
Замедление времени в гравитационном поле
126
5.3.
Космологические эффекты, связанные с замедлением времени. Принцип Маха
130
5.4.
Принцип Маха в квантовой механике
132
5.5.
Собственная энергия гравитационного поля
136
Лекция
6
138
6.1.
Билинейные члены тензора энергии-импульса
138
6.2.
Формулировка теории, справедливой во всех порядках
141
6.3.
Построение инвариантов по отношению к инфинитезимальным преобразованиям
143
6.4.
Лагранжиан теории, справедливой во всех порядках
147
6.5.
Уравнение Эйнштейна для тензора энергии-импульса
149
Лекция
7
151
7.1.
Принцип эквивалентности
151
7.2.
Некоторые следствия принципа эквивалентности
155
7.3.
Максимальные скорости хода часов в гравитационных полях
157
7.4.
Собственное время в общих координатах
160
7.5.
Геометрическая интерпретация метрического тензора
162
7.6.
Кривизна в двух и четырёх измерениях.
165
7.7.
Число величин, инвариантных под действием преобразований общего вида
167
Лекция
8
170
8.1.
Преобразования компонент тензора в неортогональных координатах
170
8.2.
