Золотой век общей теории относительности — период примерно с 1960 до 1975 года, в течение которого исследования в общей теории относительности , ранее считавшейся интересной, но далёкой от практики областью, вошли в главное русло теоретической физики . Во время этого периода были представлены многие понятия и термины, перевернувшие наше представление о природе Вселенной, в которой мы живем. Среди этих понятий — черные дыры и пространственно-временная сингулярность . В то же самое время в разряд серьёзных физических наук входит космология , и теория Большого взрыва становится общепринятой. Окончанием золотого века принято считать открытие Стивеном Хокингом излучения Хокинга .

Смена парадигмы

Во время золотого века общей теории относительности произошло несколько смен парадигмы научного мировосприятия. Первая и самая главная смена — теория Большого Взрыва становится общепринятой космологической моделью. Другие ключевые парадигмы включают признание следующих понятий:

• Роль кривизны в общей теории относительности;
• Теоретическая важность чёрных дыр ;
• Важность применения геометрического аппарата, отличие локальной структуры пространства-времени от глобальной структуры пространственно-временного континуума;
• Признание космологии как физической науки.

Золотой век стал свидетелем появления первой серьёзной теории, бросающей вызов общей теорией относительности — теории Бранса — Дикке , а также серии экспериментальных проверок теорий гравитации. В тот же самый период было сделано множество захватывающих открытий в наблюдательной астрономии:

• Квазары (объекты размером с солнечную систему и светимостью в несколько сотен галактик , настолько далекие, что их свет шел к нам миллиарды лет);
• Пульсары (которые позже были интерпретированы как вращающиеся нейтронные звёзды );
• Первые кандидаты в чёрные дыры , Лебедь X-1 ;
• Реликтовое излучение , свидетельство Большого Взрыва и последующего расширения Вселенной.

Последовательность событий

Некоторые из основных событий, которые произошли в золотой век теории относительности:

• 1956 : Джон Лайтон Синг публикует первый текст по теории относительности, в котором подчёркивается важность пространственно-временных диаграмм Минковского и геометрических методов.
• 1957 : Феликс Пирани использует классификацию Петрова-Пирани-Пенроуза гравитационных полей для исследования гравитационного излучения .
• 1957 : Ричард Фейнман предлагает в пользу гравитационных волн.
• 1959 : представляет и тензора Римана .
• 1959 : вводит понятие .
• 1960 : Эксперимент Паунда и Ребки , первый точный тест гравитационного красного смещения .
• 1960 : Экспериментально подтверждён эффект Шапиро .
• 1960 : Томас Мэттьюз и отождествляют 3C 48 с точечным изображением в оптическом диапазоне и показывают, что размер источника радиоизлучения не превышает 15 световых минут.
• 1960 : Мартин Крускал и Дьёрдь Секереш независимо находят координаты Крускала — Секереша для метрики Шварцшильда .
• 1960 : и Роберт Дикке представляют теорию Бранса — Дикке , первую физически приемлемую альтернативную теорию гравитации с ясной физической мотивацией.
• 1961 : Паскаль Иордан и разрабатывают кинематическое разложение .
• 1962 : Роджер Пенроуз и Эзра Ньюмен представляют .
• 1962 : Элерс и классифицируют симметрии .
• 1962 : и доказывают .
• 1962 : Элерс предлагает , новый метод генерации решений уравнений Эйнштейна .
• 1962 : вводит для тензора Вейля .
• 1962 : , и Чарльз Мизнер разрабатывают АДМ-формализм уравнений Эйнштейна и понятие .
• 1962 : Озват и заново открывают решение для монохроматических гравитационных волн с круговой поляризацией.
• 1962 : доказывает .
• 1962 : Герман Бонди вводит понятие .
• 1963 : Рой Керр открывает метрику Керра — решение уравнений Эйнштейна в вакууме, описывающее чёрную дыру с угловым моментом.
• 1963 : Красное смещение 3C 273 и других квазаров показывает, что это чрезвычайно далекие объекты, в то же время невероятно мощные.
• 1963 : Ньюман, Т. Унти и Л. А. Тамбурино представляют .
• 1963 : Роджер Пенроуз вводит диаграммы Пенроуза и .
• 1964 : Р. В. Шарп и Мизнер вводят понятие .
• 1964 : Роджер Пенроуз доказывает первую .
• 1964 : открывает (также называемый магнитная вселенная Мелвина ).
• 1965 : Ньюман и другие открывают электровакуумное решение Керра — Ньюмана .
• 1965 : Пенроуз исследует структуру световых конусов в континууме .
• 1965 : Керр и Альфред Шильд представляют пространство-время Керра — Шильда .
• 1965 : Чандрасекар определяет критерий стабильности решений.
• 1965 : Арно Пензиас и Роберт Вильсон открывают реликтовое излучение .
• 1966 : Сакс и находят .
• 1967 : Джоселин Белл и Энтони Хьюиш открывают пульсары .
• 1967 : и представляют (фр.) ( для вакуума Керра.
• 1967 : Вернер Израэль доказывает теорему о том, что « ».
• 1967 : разрабатывает параметризованный постньютоновский формализм .
• 1967 : открывает .
• 1967 : Брайс Девитт публикует первую работу по канонической квантовой гравитации .
• 1968 : открывает .
• 1968 : открывает , метод генерации точных решений.
• 1968 : решает уравнение геодезических в электровакууме Керра — Ньюмана.
• 1968 : находит .
• 1969 : Джозеф Вебер сообщает о наблюдении гравитационных волн (не подтверждённое и, по видимому, ошибочное сообщение).
• 1969 : представляет .
• 1969 : Пенроуз выдвигает (слабую) и процесс Пенроуза .
• 1969 : Стивен Хокинг доказывает теорему о неубывании площади поверхности чёрной дыры.
• 1969 : Мизнер представляет космологическую « » (mixmaster universe).
• 1970 : выводит .
• 1970 : , Исаак Халатников и Евгений Лифшиц предлагают .
• 1970 : Хокинг и Пенроуз доказывают теорему о том, что захваченные поверхности должны порождать чёрные дыры.
• 1970 : .
• 1970 : Дьёрдь Секереш представляет .
• 1971 : Появление решения , простого континуума сталкивающихся плоских волн.
• 1971 : представляет (космологические модели с циркуляцией гравитационных волн).
• 1971 : рентгеновский источник Cygnus X-1 после открытия его быстрой переменности (при помощи спутника « Ухуру ») стал серьёзным кандидатом на чёрную дыру.
• 1971 : исследует осцилляции чёрной дыры численными методами .
• 1971 : Алгоритм Харрисона — Эстабрука решения систем уравнений в частных производных.
• 1971 : Джеймс Йорк предлагает генерации начальных данных в АДМ-представлении проблемы начальных данных.
• 1971 : вводит понятие и вместе с ней новый .
• 1972 : Джейкоб Бекенштейн выдвигает предложение, что закон неубывания энтропии выполняется и для чёрных дыр, причём роль энтропии играет площадь горизонта.
• 1972 : Картер, Хокинг и Джеймс Бардин обосновывают .
• 1972 : Сакс вводит понятие и доказывает мультипольных моментов.
• 1972 : Райнер Вайсс предлагает идею интерферометрического детектора гравитационных волн.
• 1972 : Джозеф Хафеле и Ричард Китинг выполняют эксперимент Хафеле — Китинга с атомными часами для проверки теории относительности.
• 1972 : Ричард Прайс изучает гравитационный коллапс при помощи вычислительного эксперимента.
• 1972 : выводит .
• 1972 : Яков Зельдович предсказывает возможность превращения гравитационного излучения в электромагнитное и наоборот.
• 1973 : П. Вайдья и Л. К. Пател представляют .
• 1973 : Чарльз Мизнер , Кип Торн и Джон Уилер публикуют фундаментальный труд Gravitation ( Гравитация , издана на русском языке в 1977), ставшую стандартным учебником по современной теории относительности.
• 1973 : Стивен Хокинг и Джордж Эллис публикуют монографию The Large Scale Structure of Space-Time ( Крупномасштабная структура пространства-времени , вышла на русском в 1977 году).
• 1973 : Герох представляет .
• 1974 : Рассел Халсе и Джозеф Тейлор обнаруживают двойной пульсар PSR B1913+16 .
• 1974 : Джеймс Йорк и Нил О Мурчадха (Niall Ó Murchadha) представляют анализ задачи начальных данных и исследуют стабильность её решений.
• 1974 : Р. О. Хансен представляет .
• 1974 : Туллио Редже изобретает исчисление Редже .
• 1974 : Хокинг предсказывает излучение Хокинга .
• 1975 : Чандрасекар и вычисляют чёрной дыры.
• 1975 : Секереш и Д. А. Шафрон (D. A. Szafron) открывают .
• 1976 : Пенроуз вводит (каждая изотропная геодезическая в псевдоримановом многообразии ведет себя как плоская волна).
• 1978 : Белинский и Захаров показывают, как можно решить уравнения Эйнштейна при помощи ; первые .
• 1979 : и доказывают гравитационного поля.

Литература

• Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование, 1900—1915). М.: Наука, 1981. — 352c.
• Визгин В. П. Единые теории в 1-й трети XX в. М.: Наука, 1985. — 304c.

Ссылки

• Pais, Abraham. . — Oxford : Oxford University Press, 1982. — ISBN 0-19-853907-X .
• Einstein, A.; Grossmann, M. (1913). "Entwurf einer verallgemeinerten Relativitätstheorie und einer Theorie der Gravitation" [Outline of a Generalized Theory of Relativity and of a Theory of Gravitation]. Zeitschrift für Mathematik und Physik . 62 : 225—261.
• Schwarzschild, Karl (1916a), "Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie", Sitzungsber. Preuss. Akad. D. Wiss. : 189—196, Bibcode :
• Schwarzschild, Karl (1916b), "Über das Gravitationsfeld einer Kugel aus inkompressibler Flüssigkeit nach der Einsteinschen Theorie", Sitzungsber. Preuss. Akad. D. Wiss. : 424—434, Bibcode :