<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 1. Principy otnositel'nosti >>
Vvedenie
Etot kurs lekcii chitalsya studentam kafedry nebesnoi mehaniki, astrometrii i gravimetrii v Gosudarstvennom astronomicheskom institute im. P. K. Shternberga Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta. Special'naya teoriya otnositel'nosti (STO) davno stala rabochim instrumentom fiziki i astronomii. V chastnosti, STO ispol'zuetsya dlya vychisleniya parametrov uskoritelei elementarnyh chastic, t.e. dlya fiziki STO davno yavlyaetsya teoriei - instrumentom analogichno teorii elektrodinamiki Maksvella i Lorenca. Kak sledstvie, vnedrenie STO v inzhenernye raschety potrebovalo vklyuchenie etogo kursa v chislo obyazatel'nyh kursov dlya studentov fizicheskih special'nostei. Kurs po special'noi teorii otnositel'nosti vhodit kak chast' v sovremennuyu elektrodinamiku i v Moskovskom gosudarstvennom universitete prepodayutsya kak obyazatel'nyi kurs.
Obshaya teoriya otnositel'nosti (OTO) byla vostrebovana sovremennoi tehnologiei sravnitel'no nedavno, dva desyatiletiya nazad v vysokotochnoi pozicionnoi astronomii. Seichas OTO v priblizhenii slabogo gravitacionnogo polya ispol'zuetsya v vysokotochnoi navigacii (sistema kosmicheskoi navigacii GPS, GLONASS). Formuly dlya redukcii za effekty OTO privodyatsya vo vseh astronomicheskih spravochnikah.
Odnako v prepodavanii STO i OTO nablyudaetsya nekotoryi probel. Kursy, posvyashennye obshei teorii otnositel'nosti, chitayutsya studentam, zhelayushim specializirovat'sya po relyativistskoi astrofizike ili kosmologii. Special'nogo kursa dlya studentov specializiruyushihsya po astrometrii i nebesnoi mehanike do sih por ne bylo.
Potrebnost' ucheta effektov special'noi i obshei teorii otnositel'nosti voznikla, kogda tochnost' ryadovyh izmerenii stala prevyshat' 1 sekundu dugi. Sovremennaya tochnost' izmerenii v astrometrii sostavlyaet doli millisekundy dugi, poetomu trebuetsya uchet popravok special'noi i obshei teorii otnositel'nosti. Sledovatel'no astrometristam takoi kurs sovershenno neobhodim.
K nachalu 90
godov tochnost' pozicionnyh izmerenii znachitel'no
vyrosla v radiodiapazone i v opticheskom diapazone. V radiodiapazone
rost tochnosti uglomernyh izmerenii svyazan, prezhde vsego, s uspehami
radiointerferometrov so sverhdlinnymi bazami (RSDB). Seichas tochnost'
uglomernyh izmerenii v mezhdunarodnoi seti RSDB ravnyaetsya 0.25
millisekundy dugi (mas), sostavlyaya dlya nekotorogo chisla osobo
stabil'nyh istochnikov desyatki mikrosekund (
) dugi. Uspehi v
oblasti opticheskoi astronomii svyazany, v osnovnom, s eksperimentom
"HIPPARCOS". Pri provedenii etogo eksperimenta dostignuta tochnost'
neskol'ko millisekund dugi dlya bolee chem 100 000 zvezd po obeim
koordinatam 
, 
.
Tochnost' v 1 mas predpolagaet uchet popravok obshei teorii
otnositel'nosti na urovne poryadka 
. Effekty OTO, kotorye
neobhodimo uchityvat' pri redukcii astronomicheskih nablyudenii, vklyuchayut
v sebya effekty t.n. pervogo postn'yutonovskogo poryadka v solnechnoi
sisteme. Perehod k tochnosti 
potrebuet bolee
tshatel'noi redukcii, a sledovatel'no uchet bolee vysokih chlenov po
stepenyam otnosheniya harakternoi skorosti k skorosti sveta (osnovnoi
malyi parametr pri postn'yutonovskih vychisleniyah).
Uspeh eksperimenta HIPPARCOS porodil novye astrometricheskie proekty
GAIA, SIM, FAME, DIVA, DARWIN i t.p. Odna iz nauchnyh celei takih
proektov - sostavit' novye katalogi zvezd ob'emom vplot' do milliarda
zvezd i tochnost'yu izmerenii koordinat vplot' do 10 - 1 .
Nalichie takih katalogov budet znachitel'no oblegchat' zadachi astronomov
drugih special'nostei.
V Rossii takzhe sushestvuyut kosmicheskie proekty, chast' nauchnyh celei kotoryh sostavlyayut vysokotochnye uglomernye izmereniya. V chastnosti, neobhodimo upomyanut' radiointerferometr na orbite, chto pozvolit znachitel'no povysit' tochnost' izmerenii v radiodiapazone, a takzhe proekt "LOMONOSOV", predpolagayushii izmereniya v opticheskom diiapazone.
Neobhodimost' redukcii za effekty obshei teorii otnositel'nosti - estestvennoe trebovanie kosmicheskih eksperimentov 21 veka po astrometrii. Tochnost' etih eksperimentov budet uzhe takaya, chto oni budut imet' smysl tol'ko pri uchete effektov STO i OTO. Effekty, svyazannye s kriviznoi prostranstva - vremeni v nashei solnechnoi sisteme, a takzhe s nestacionarnoi kriviznoi prostranstva - vremeni v nashei Galaktike, budut osnovnymi effektami, kotorye opredelyayut tochnost' izmerenii v budushih eksperimentah.
V standartnyh uchebnikah po STO i OTO malo udelyaetsya vnimaniya chisto astronomicheskim aspektam special'noi i obshei teorii otnositel'nosti. Vse perechislennoe vyshe, vyzvalo neobhodimost' chitat' novyi kurs, posvyashennyi teorii otnositel'nosti dlya astronomov.
Nado otmetit', chto po teorii otnositel'nosti sushestvuet bol'shoe kolichestvo prekrasnyh uchebnikov. Ne perechislyaya vse, upomyanem dva osnovnyh. Eto prezhde vsego tom II kursa L.D.Landau, E.M,Lifshica, ozaglavlennyi "Teoriya polya", a takzhe kniga S. Vainberga "Gravitaciya i otnositel'nost'". Metodika prepodavaniya teorii otnositel'nosti seichas dostatochno sil'no zavisit ot togo, studentam kakoi fizicheskoi special'nosti chitaetsya sootvetstvuyushii kurs. Dannyi kurs postroen tak, chto izlozhenie osnovnyh idei STO i OTO sleduet vo mnogom istoricheskomu puti, kotoryi proshel sam A.Einshtein. Avtor lekcii postaralsya sobrat' voedino luchshie ob'yasneniya osnovnyh idei, kotorye lezhat v osnove teorii otnositel'nosti. V lekciyah takzhe udeleno dostatochno mnogo vnimaniya primeram, na kotoryh demonstriruetsya primenenie idei i metodov teorii otnositel'nosti.
Ostaetsya tol'ko dobavit', chto napisanie i izdanie etogo materiala stalo vozmozhnym tol'ko blagodarya podderzhke grantov RFFI N 00 - 02 - 16350. Avtor takzhe blagodaren za bol'shuyu rabotu, vzyatuyu na sebya dokt. fiz.-mat. nauk V.E.Zharovym i dokt. fiz.-mat. nauk K.V. Kuimovym, kotoraya zaklyuchalas' v redaktirovanii teksta i ispravlenii oshibok, otvetstvennost' za nalichie kotoryh lezhit celikom na avtore. Avtor blagodaren takzhe obshemu redaktoru I.A.Gerasimovu, blagodarya kotoromu stalo vozmozhno izdanie etoi knigi.
<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 1. Principy otnositel'nosti >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Obshaya teoriya otnositel'nosti - special'naya teoriya otnositel'nosti - sistemy otscheta - izmerenie vremeni
Publikacii so slovami: Obshaya teoriya otnositel'nosti - special'naya teoriya otnositel'nosti - sistemy otscheta - izmerenie vremeni | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
