Feynmana wykłady Grawitacja według Feynmana

Laureat Nagrody Nobla i jeden z największych fizyków XX wieku, Richard Feynman, miał niezwykły talent do wyjaśniania ogółowi społeczeństwa trudnych zagadnień. Kolejna część jego wykładów to znakomite źródło wiedzy na temat relatywistycznej teorii grawitacji. Książka powstała na podstawie notatek sporządzonych podczas kursu z fizyki grawitacyjnej prowadzonego przez Richarda Feynmana w California Institute of Technology w roku akademickim 1962/63. Wykłady te stanowią użyteczny zapis poglądów i spostrzeżeń słynnego Noblisty na temat grawitacji oraz jej zastosowania w kosmologii, supergwiazdach, tunelach czasoprzestrzennych i falach grawitacyjnych w tamtym konkretnym czasie. Feynman przedstawił tu fundamentalne aspekty klasycznej teorii grawitacji Einsteina oraz zawarł szereg swoich fascynujących dygresji dotyczących fizyki.

Spis treści

Przedmowa IX Kwantowa grawitacja XXXV Wykład 1 1 1.1. Teoriopolowe podejście do grawitacji 1 1.2. Cechy zjawisk grawitacyjnych 2 1.3. Efekty kwantowe w grawitacji 10 1.4. O problemach filozoficznych związanych z kwantowaniem obiektów makroskopowych 11 1.5. Grawitacja jako konsekwencja innych pól 15 Wykład 2 17 2.1. Postulaty mechaniki statystycznej 17 2.2. Trudności związane z teoriami spekulatywnymi 22 2.3. Wymiana jednego neutrina 23 2.4. Wymiana dwóch neutrin 25 Wykład 3 29 3.1. Spin grawitonu 29 3.2. Amplitudy i polaryzacje w elektrodynamice, nasza typowa teoria pola 31 3.3. Amplitudy wymiany grawitonu 35 3.4. Interpretacja fizyczna członów na podstawie amplitud 38 3.5. Lagranżjan pola grawitacyjnego 41 3.6. Równania pola grawitacyjnego 43 3.7. Definicja symboli 44 Wykład 4 47 4.1. Związek między rzędem tensora a znakiem pola 47 4.2. Tensor energii-pędu dla materii skalarnej 49 4.3. Amplitudy rozproszenia (teoria skalarna) 50 4.4. Szczegółowe właściwości fal płaskich. Efekt Comptona 52 4.5. Nieliniowe diagramy dla grawitonów 54 4.6. Klasyczne równania ruchu cząstki grawitacyjnej 56 4.7. Ruch orbitalny cząstki wokół gwiazdy 59 Wykład 5 63 5.1. Orbity planetarne i precesja Merkurego 63 5.2. Dylatacja czasu w polu grawitacyjnym 66 5.3. Kosmologiczne efekty dylatacji czasu. Zasada Macha 69 5.4. Zasada Macha w mechanice kwantowej 71 5.5. Energia własna pola grawitacyjnego 74 Wykład 6 77 6.1. Dwuliniowe człony tensora energii-pędu 77 6.2. Sformułowanie teorii poprawnej dla wszystkich rzędów 80 6.3. Konstrukcja niezmienników względem przekształceń nieskończonych 82 6.4. Lagranżjan pełnej teorii 85 6.5. Równanie Einsteina dla tensora energii-pędu 87 Wykład 7 89 7.1. Zasada równoważności 89 7.2. Niektóre konsekwencje zasady równoważności 93 7.3. Maksymalne prędkości zegara w polach grawitacyjnych 94 7.4. Czas właściwy w ogólnych współrzędnych 97 7.5. Interpretacja geometryczna tensora metrycznego 99 7.6. Krzywizny w dwóch i czterech wymiarach 101 7.7. Liczba wielkości niezmienniczych przy przekształceniach ogólnych 103 Wykład 8 107 8.1. Przekształcenia składników tensora we współrzędnych nieortogonalnych 107 8.2. Równania do wyznaczania niezmienników g_µ? 110 8.3. O założeniu, że przestrzeń jest rzeczywiście płaska 111 8.4. O związkach między różnymi podejściami do teorii grawitacji 113 8.5. Krzywizny z perspektywy przestrzeni stycznych 115 8.6. Krzywizny odniesione do dowolnych współrzędnych 118 8.7. Własności tensora krzywizny 120 Wykład 9 123 9.1. Modyfikacje elektrodynamiki wymagane przez zasadę równoważności 123 9.2. Kowariantne pochodne tensorów 124 9.3. Przesunięcie równoległe wektora 127 9.4. Związek między krzywiznami a materią 132 Wykład 10 135 10.1. Równania pola grawitacyjnego 135 10.2. Działanie dla cząstek klasycznych w polu grawitacyjnym 140 10.3. Działanie dla pól materii w polu grawitacyjnym 143 Wykład 11 149 11.1. Krzywizna w pobliżu gwiazdy sferycznej 149 11.2. O powiązaniu materii z krzywiznami 151 11.3. Metryka Schwarzschilda, pole na zewnątrz gwiazdy sferycznej 152 11.4. Osobliwość Schwarzschilda 154 11.5. Spekulacje na temat koncepcji tunelu czasoprzestrzennego 157 11.6. Problemy teoretycznych badań tuneli czasoprzestrzennych 159 Wykład 12 161 12.1. Problemy kosmologii 161 12.2. Założenia prowadzące do modeli kosmologicznych 163 12.3. Interpretacja metryki kosmologicznej 167 12.4. Pomiar odległości kosmologicznych 169 12.5. Cechy charakterystyczne ograniczonego lub otwartego Wszechświata 171 Wykład 13 175 13.1. O roli gęstości Wszechświata w kosmologii 175 13.2. O możliwości istnienia niejednolitego i niesferycznego Wszechświata 177 13.3. Znikające galaktyki i zachowanie energii 180 13.4. Zasada Macha i warunki brzegowe 182 13.5. Tajemnice w niebiosach 183 Wykład 14 187 14.1. Problem supergwiazd w ogólnej teorii względności 187 14.2. Znaczenie rozwiązań i ich parametrów 190 14.3. Pewne wyniki liczbowe 192 14.4. Projekty i hipotezy związane z przyszłymi badaniami supergwiazd 193 Wykład 15 197 15.1. Fizyczna topologia rozwiązań Schwarzschilda 197 15.2. Orbity cząstek w polu Schwarzschilda 199 15.3. O przyszłości geometrodynamiki 200 Wykład 16 205 16.1. Sprzężenie między polami materii a grawitacją 205 16.2. Uzupełnienie teorii: prosty przykład promieniowania grawitacyjnego 209 16.3. Promieniowanie grawitonu w trakcie rozpadu cząstki 210 16.4. Promieniowanie grawitonu w trakcie zderzeń cząstek 213 16.5. Źródła klasycznych fal grawitacyjnych 216 Bibliografia 219