AstroNuklFyzika ® Jaderná fyzika - Astrofyzika - Kosmologie

Anotace

Kniha seznamuje se širokým okruhem otázek souvisejících s obecnou teorií relativity jakožto fyzikou gravitace, prostoročasu a zákonitostí vzniku, stavby a vývoje vesmíru a vesmírných těles.

Po úvodním rozboru souvislostí gravitace s ostatní fyzikou, především s elektromagnetismem a speciální teorií relativity (v klasické vektorové i čtyřrozměrné tenzorové formulaci), je podrobně probírána Einsteinova obecná teorie relativity - důsledky principu ekvivalence, fyzikální zákony v zakřiveném prostoročasu, rovnice gravitačního pole, specifické vlastnosti gravitační energie, vznik a šíření gravitačních vln.

V kapitole o geometrii a topologii prostoročasu jsou analyzovány vlastnosti některých význačných řešení Einsteinových rovnic, otázky příčinnosti a globální struktury prostoročasu, horizontů, asymptotické vlastnosti různých druhů nekonečna, geometricko-topologické tunely a možnosti více vesmírů, problém prostoročasových singularit a další otázky důležité pro vlastnosti vesmíru a černých děr.

Posléze je podrobně rozebírána fyzika černých děr jako nejkrajnější projev vlastností gravitace - evoluce hvězd a gravitační kolaps, černé díry statické Schwarzschildovy i rotující Kerovy-Newmanovy, exotické jevy v okolí černých děr, zákony dynamiky a termodynamiky černých děr, kvantová evaporace černých děr, astrofyzikální význam černých děr.

Poslední kapitola je věnována vztahům gravitace a globální struktury vesmíru - relativistické kosmologii. Kromě relativistických kosmologických řešení a standardního modelu vesmíru jsou zde rozebírány i vztahy mikrofyziky a kosmologie, inflační expanze, antropického principu a možností existence více vesmírů.

Ve dvou dodatcích je nakonec stručně diskutován Machův princip, kvantování gravitačního pole a problematika unitárních teorií pole.

O většině otázek rozebíraných v této knize se v naší odborné literatuře dosud nepsalo buď vůbec, nebo jen velmi stručně. Hlavním cílem této monografie je ukázat čtenářům, jakou zajímavou a fundamentální silou je gravitace, jak hluboké jsou její souvislosti s vlastnostmi prostoročasu a stavbou vesmíru a kde je třeba hledat podstatu a původ gravitace.

Fyzikálně-matematický výklad je na řadě míst oživen pasážemi diskutujícími gnoseologické, filosofické a obecně-přírodovědné aspekty příslušných teorií a poznatků - otázky nekonečna, poznatelnosti, determinismu a náhody či chaosu, cestování časem, mnohosti vesmírů, perspektivy života ve vesmíru ...

Kniha "Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu" je určena především fyzikům pracujícím v různých oblastech, astronomům, přednášejícím, studentům a všem vážnějším zájemcům o teorii relativity, gravitaci, astrofyziku, kosmologii a fundamentální zákonitosti přírody.

O b s a h :

Anotace
Předmluva
Seznam symbolů a označení

  1. Gravitace a její místo ve fyzice
    1.1. Vývoj poznatků o přírodě, vesmíru, gravitaci
    1.2. Newtonův gravitační zákon
    1.3. Mechanická LeSageova hypothéza podstaty gravitace;
    1.4. Analogie mezi gravitací a elektrostatikou
    1.5. Elektromagnetické pole. Maxwellovy rovnice.
    1.6. Čtyřrozměrný prostoročas a speciální teorie relativity

  2. Obecná teorie relativity - fyzika gravitace
    2.1. Zrychlení a gravitace z hlediska speciální teorie relativity
    2.2. Univerzálnost - základní vlastnost a klíč k pochopení podstaty gravitace
    2.3. Lokální princip ekvivalence a jeho důsledky
    2.4. Fyzikální zákony v zakřiveném prostoročase
    2.5. Einsteinovy rovnice gravitačního pole
    2.6. Deviace a fokusace geodetik
    2.7. Gravitační vlny
    2.8. Specifické vlastnosti gravitační energie
    2.9.Geometrodynamická soustava jednotek
    2.10. Experimentální ověřování teorie relativity a gravitace

  3. Geometrie a topologie prostoročasu
    3.1. Geometricko-topologické vlastnosti prostoročasu
    3.2. Minkowského rovinný prostoročas a asymptotická struktura
    3.3. Cauchyova úloha, příčinnost a horizonty
    3.4. Schwarzschildova geometrie
    3.5. Reissnerova-Nordströmova geometrie
    3.6. Kerrova a Kerrova-Newmanova geometrie
    3.7. Prostoročasové singularity
    3.8. Hawkingovy a Penroseovy teorémy o singularitách
    3.9. Nahé singularity a princip "kosmické cenzury"

  4. Černé díry
    4.1. Úloha gravitace při vzniku a evoluci hvězd
    4.2. Konečné fáze hvězdné evoluce. Gravitační kolaps. Vznik černé díry.
    4.3. Schwarzschildovy statické černé díry
    4.4. Rotující a elektricky nabité Kerrovy-Newmanovy černé díry
    4.5. Teorém "černá díra nemá vlasy"
    4.6. Zákony dynamiky černých děr
    4.7. Kvantové vyzařování a termodynamika černých děr
    4.8. Astrofyzikální význam černých děr
    4.9. Úplný gravitační kolaps - největší katastrofa v přírodě

  5. Gravitace a globální struktura vesmíru:
    Relativistická kosmologie
    5.1. Základní východiska a principy kosmologie
    5.2. Einsteinův a deSitterův vesmír. Kosmologická konstanta.
    5.3. Friedmanovy dynamické modely vesmíru
    5.4. Standardní kosmologický model. Velký třesk. Formování struktury vesmíru.
    5.5. Mikrofyzika a kosmologie. Inflační vesmír.
    5.6. Budoucnost vesmíru. Šipka času. Skrytá hmota.
    5.7. Antropický princip a existence více vesmírů
    5.8. Kosmologie a fyzika

Dodatky :

  1. Machův princip a obecná teorie relativity
    A.1. Machův princip a původ setrvačnosti
    A.2. Bransova-Dickeova teorie gravitace
    A.3. Machův princip a experiment; anizotropie setrvačnosti
    A.4. Status Machova principu v obecné teorii relativity

  2. Unitární teorie pole a kvantová gravitace
    B.1. Proces sjednocování ve fyzice
    B.2. Einsteinovy vize geometrické unitární teorie pole
    B.3. Wheelerova geometrodynamika. Gravitace a topologie.
    B.4. Kvantová geometrodynamika
    B.5. Kvantování gravitačního pole
    B.6. Sjednocování fundamentálních interakcí. Supergravitace. Superstruny.
    B.7. Obecné principy a perspektivy unitární teorie pole

Z á v ě r Literatura D o s l o v Poděkování
Obraz inspirovaný knihou "Gravitace, černé díry ....."

áVlatní texy jednotlivých kapitol knihy se vyvolávají kliknutím na příslušnou položku v obsahuá

Omluva autora :
*************************************
Kniha vznikla v době, kdy ještě nebyly textové editory a elektronická forma informací. Rukopis se přepsal na strojopis, z něj se udělaly matrice ze kterých probíhal ofsetový tisk.
Pro vytvoření elektronické formy bylo tedy třeba skenerem do počítače sejmout tištěné stránky knihy, převést jej pomocí optického rozpoznávání znaků (program Recognita) do alfanumerické podoby, opravit chyby převodu, zpracovat vhodným textovým editorem a převést do formátu "html". Obrázky bylo třeba snímat odděleně, zpracovat grafickým editorem a implantovat do textu. Velké problémy byly se vzorci, které se při převodu rozpadly. Některé vzorce byly zatím zkopírovány z tištěné verze, bude se ještě upravovat. Celé to bylo velmi pracné a náročné!
Řada nových poznatků a koncepcí vznikla až po sepsání rukopisu knihy "Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu" (popř. se včas k autorovi nedostaly, nebo jim nebyla přikládána patřičná důležitost), takže v knižním vydání nebyla obsažena. Na koncích příslušných kapitol, popř. i jinde v textu, budou postupně tyto poznatky doplňovány.
Při převodu vznikla řada chyb, postupně se to budu snažit dát do pořádku - nějakou dobu to potrvá..
Děkuji za pochopení. Ullmann V.
***********

 
Gravitace, černé díry ... - "Předmluva"  

Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu :
Gravitace ve fyzice Obecná teorie relativity Geometrie a topologie
Černé díry Relativistická kosmologie Unitární teorie pole
Antropický princip aneb kosmický Bůh
Jaderná fyzika a fyzika ionizujícího záření
AstroNuklFyzika ® Jaderná fyzika - Astrofyzika - Kosmologie - Filosofie

Vojtěch Ullmann