Строение и эволюция Вселенной

Научная библиотека

Научная библиотека

Строение и эволюция Вселенной

Строение и эволюция Вселенной. Зельдович Я. В., Новиков И. Д., Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1975, - 736 с.

Книга посвящена космологии — науке о строении и эволюции Вселенной. В ней рассматриваются как классические основы космологии, так и ее новейшие проблемы: теория расширяющейся горячей Вселенной, проблема сингулярного состояния в прошлом, физические процессы на ранних этапах космологического расширения, гравитационная неустойчивость и образование галактик. С достаточной полнотой и наглядностью рассмотрены и классические проблемы: геометрия мира, движение вещества и распространение света в расширяющейся Вселенной. В доступной форме приводятся сведения на общей теории относительности, теории элементарных частиц, физической статистики.

Качественная сторона излагаемых в книге проблем доступна широкому кругу читателей и представляет общепознавательный интерес. Изложение теории современной космологии, ее наблюдательных основ рассчитано на специалистов — физиков и астрономов, а также на студентов старших курсов, аспирантов и преподавателей. Книга дает подготовку, необходимую для самостоятельной работы.

Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ I. РАСШИРЕНИЕ И ГЕОМЕТРИЯ ОДНОРОДНОЙ ИЗОТРОПНОЙ ВСЕЛЕННОЙ
§ 1. Локальный закон распределения скорости
§ 2. Закон эволюции. Критическая плотность
§ 3. Продолжительность расширения
ПРИЛОЖЕНИЕ К § 3
§ 4. Два частных решения. Начальная стадия
§ 5. Влияние давления на закон расширения. Качественные соображения
§ 6. Уравнения движения с учетом давления
§ 7. Время расширения при наличии давления
§ 8. Начальная стадия при наличии давления
ГЛАВА 2. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ТЕОРИЯ ОДНОРОДНОЙ ИЗОТРОПНОЙ ВСЕЛЕННОЙ
§ 1. Уравнения тяготения Эйнштейна и космологические уравнения Фридмана
§ 2. Геометрическая структура модели Вселенной как целого; пространство постоянной положительной кривизны
§ 3. Метрика открытого мира
§ 4. Предельный случай малой плотности вещества
§ 5. Случай критической плотности
ГЛАВА 3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА И НЕЙТРИНО; МЕТОДЫ ПРОВЕРКИ КОСМОЛОГИЧЕСКИХ ТЕОРИЙ НАБЛЮДЕНИЯМИ
§ 1. Красное смещение и уменьшение импульса
§ 2. Наблюдаемые величины и горизонт
§ 3. Графики и формулы для функций, определяющих наблюдаемые величины
§ 4. Рабочие формулы с параметром z
§ 5. Первое приближение и евклидово пространство
§ 6. Распределение по видимым величинам
§ 7. О возможности определения космологической модели по наблюдениям далеких объектов
§ 8. Эволюция радиоисточников
§ 9. Определение H0 и q0 из наблюдений
§ 10. Наблюдаемые величины во Вселенной, однородной лишь в среднем
§ 11. Кинетическое уравнение для фотонов
§ 12. Однозначно ли объяснение красного смещения расширением Вселенной?
ГЛАВА 4. КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСТОЯННАЯ
§ 1. Отлична ли космологическая постоянная от нуля?
§ 2. Космологические модели с Л-членом
ПРИЛОЖЕНИЕ К РАЗДЕЛУ 1. ПОЛУЗАМКНУТЫЕ МИРЫ И ФИЗИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МЕТРИКИ КРУСКАЛА
РАЗДЕЛ II. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ГОРЯЧЕЙ ВСЕЛЕННОЙ
§ 2. Электромагнитное излучение во Вселенной: обзор наблюдений
§ 3. Наблюдательное доказательство существования реликтового излучения
ГЛАВА 6. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ В НАЧАЛЕ КОСМОЛОГИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ
§ 1. Основные периоды в эволюции горячей Вселенной
§ 2. Космологическое расширение высокотемпературной плазмы и условия термодинамического равновесия
§ 3. Адронная стадия эволюции Вселенной
§ 4. Теория Хагедорна
§ 5. Концентрация нуклонов и антинуклонов в зарядово-несимметричной Вселенной при термодинамическом равновесии
ГЛАВА 7. КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ С ЭЛЕМЕНТАРНЫМИ ЧАСТИЦАМИ
§ 1. Нейтрино в теории горячей Вселенной
§ 2. Космологические гравитационные волны
§ 3. Антинуклоны в горячей плазме
§ 4. Реликтовые кварки в горячей модели
§ 5. Нуклеосинтез в теории горячей Вселенной
§ 6. Сравнение наблюдательных данных о распространенности легких элементов во Вселенной с предсказаниями теории
ГЛАВА 8. РАДИАЦИОННО-ДОМИНИРОВАННАЯ ПЛАЗМА И РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
§ 2. Рекомбинационное равновесие и кинетика
§ 3. Взаимодействие электронов и излучения в разреженной плазме
§ 4. Влияние электронов на спектр излучения
§ 5. Раннее выделение энергии и квазиравновесие
§ 6. Позднее энерговыделение
§ 7. Излучение межгалактического газа и его плотность
§ 8. Радиоизлучение ионизованного межгалактического газа и период нейтрального водорода
§ 9. Взаимодействие космических лучей с излучением
РАЗДЕЛ III. ГРАВИТАЦИОННАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В КОСМОЛОГИИ И ОБРАЗОВАНИЕ ГАЛАКТИК
ГЛАВА 9. ГРАВИТАЦИОННАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В НЬЮТОНОВСКОЙ ТЕОРИИ
§ 1. Теория Джинса
§ 2. Неустойчивость расширяющегося однородного вещества
§ 3. Крупномасштабные возмущения: автомодельное решение
§ 4. Возмущения как вариации параметров решения
§ 5. Формулы, описывающие развитие возмущений
§ 6. Численные оценки
§ 7. Неустойчивость бесстолкновительного гравитирующего газа
ГЛАВА 10. НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В ГОРЯЧЕЙ МОДЕЛИ
§ 2. Диссипативные процессы и затухание адиабатических возмущений
§ 3. Взаимодействие возмущений со свободными частицами
§ 4. Энтропийные возмущения
§ 5. Вращательные возмущения
§ 6. Сшивание возмущений при изменении уравнения состояния вещества
ГЛАВА 11. ГРАВИТАЦИОННАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В ОТО
§ 2. Классификация возмущений
§ 3. Скалярные возмущения
§ 4. Векторные (вращательные) возмущения
§ 5. Тензорные возмущения — гравитационные волны
§ 6. Энтропийные возмущения в релятивистской теории
§ 7. Квазиизотропное решение и гипотеза равнораспределения возмущений
ГЛАВА 12. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
§ 1. Случайность и фурье-анализ
§ 2. Корреляционная функция и размеры самогравитирующих объектов
§ 3. Отклонения средней плотности в данном объеме
§ 4. Ограничения и сложности линейной теории
ГЛАВА 13. НЕЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ ВОЗМУЩЕНИЙ И ТЕПЛОВАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ
§ 1. Возмущения в пылевидной среде; задачи, допускающие точные решения
§ 2. Возмущения в пылевидной среде; приближенный анализ общего случая («блины»)
§ 3. Нелинейная спектральная теория
§ 4. Возникновение длинноволновых возмущений в газе из звезд или звездных скоплений
§ 5. Тепловая неустойчивость и разделение однородного газа на фазы
ГЛАВА 14. ТЕОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГАЛАКТИК
§ 2. Адиабатические возмущения. Предпосылки
§ 3. Ударная волна
§ 4. Тепловой режим сжатого газа
§ 5. Массы скоплений и фрагментация протоскоплений
§ 6. Вращение галактик
§ 7. Магнитное поле галактик
§ 8. Теория энтропийных возмущений
§ 9. Вихревая теория
ПРИЛОЖЕНИЕ К § 9
§ 10. Сравнение эволюционных теорий происхождения галактик
§ 11. Данные наблюдений галактик и скоплений галактик и средняя плотность материи во Вселенной
ГЛАВА 15. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМУЩЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ РЕЛИКТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
§ 2. Аннигиляция антивещества
§ 3. Адиабатические возмущения, акустические колебания и влияние их на спектр РИ
§ 4. Возмущения пространственной однородности и изотропии реликтового излучения
§ 5. Обнаружение возмущений плотности с помощью реликтового излучения
§ 6. Спектр возмущений и гиперболическая модель с малой плотностью
§ 7. Угловое распределение флуктуаций РИ
ГЛАВА 16. ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ В КОСМОЛОГИИ
§ 2. Общие сведения о гравитационных волнах
§ 3. Гравитационные волны в теории малых возмущений космологического решения
§ 4. Ожидаемая интенсивность реликтового коротковолнового гравитационного излучения
§ 5. Гипотеза равнораспределения и длинноволновое гравитационное излучение
§ 6. Генерация гравитационных волн в современную эпоху и оценки общей плотности анергии гравитационных волн
§ 7. Влияние гравитационных волн на реликтовое излучение
§ 8. Пекулярное движение, вызываемое гравитационными волнами
§ 9. Взаимопревращения гравитационных и электромагнитных волн
РАЗДЕЛ IV. АНИЗОТРОПНАЯ КОСМОЛОГИЯ
ГЛАВА 18. ПРОСТЕЙШИЕ АНИЗОТРОПНЫЕ КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
§ 1. Ньютоновская теория простейшего анизотропного однородного решения как предельный случай локальной задачи
§ 2. Гравитационный парадокс ньютоновской теории
§ 3. Простейшая релятивистская модель; «вакуумное» решение вблизи сингулярности
§ 4. Сравнение ньютоновской и релятивистской задач
ГЛАВА 19. МАТЕРИЯ В АНИЗОТРОПНОЙ КОСМОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
§ 1. Изотропизация решения с паскалевским тензором энергии-импульса
§ 2. Влияние пространственной анизотропии тензора энергии-импульса на космологическое решение
§ 3. Космологические модели с однородным магнитным полем
§ 4. Возмущения в анизотропной однородной Вселенной
§ 5. Неустойчивость космологических решений относительно возникновения движения всего вещества
ГЛАВА 20. ФИЗИКА ПРОЦЕССОВ НА РАННИХ СТАДИЯХ РАСШИРЕНИЯ В АНИЗОТРОПНЫХ МОДЕЛЯХ
§ 1. Слабовзаимодействующие частицы в анизотропной космологической модели
§ 3. Влияние вязкости на динамику расширения анизотропных моделей
§ 4. Кинетическая теория нейтрино в анизотропной модели; автомодельное решение
§ 5. Образование химических элементов в анизотропных моделях
ГЛАВА 21. ОБЩИЙ АНАЛИЗ ОДНОРОДНЫХ КОСМОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
§ 1. Понятие однородности космологической модели
§ 2. Дифференциальный критерий однородности
§ 3. Динамические свойства однородных моделей вблизи сингулярности
§ 4. Модель «перемешанного» мира
§ 5. О невозможности «перемешивания» в модели «перемешанного» мира
§ 6. Квантовые ограничения для модели «перемешанного» мира
§ 7. Изотропизация однородных космологических моделей в ходе расширения
§ 8. Анизотропия реликтового излучения в моделях типа I Бианки с критической плотностью вещества
§ 9. Ожидаемая анизотропия космологического радиоизлучения в однородных анизотропных моделях с искривленным трехмерным пространством
РАЗДЕЛ V. СИНГУЛЯРНОСТЬ И РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ТЯГОТЕНИЯ
ГЛАВА 22. КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ СИНГУЛЯРНОСТЬ
§ 2. Сингулярность в начале расширения
§ 3. Общее космологическое решение с сингулярностью
ГЛАВА 23. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВБЛИЗИ СИНГУЛЯРНОСТИ И РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ТЯГОТЕНИЯ
§ 2. Космологические следствия теории Хагедорна
§ 3. Космологические выводы из теории Омнеса
§ 4. Квантовые явления в сингулярных состояниях метрики и гравитационного поля
§ 5. Рождение заряженных частиц в электродинамике
§ 6. Математическая теория рождения частиц
§ 7. Сверхпространство и минисверхпространство
§ 8. Гипотеза несохранения барионов и зарядовая несимметрия элементарных частиц
§ 9. Холодная Вселенная и спектр возмущений
§ 10. Теория стационарной Вселенной
§ 11. Принцип Маха и совпадения больших чисел физики и космологии
§ 12. ОТО и структура (топология) мира как целого
§ 13. Локальная топология, «белые дыры» и космология
§ 14. Статистическая физика и тяготение
§ 15. Теория тяготения Бранса — Дикке и ее космологические следствия
§ 16. Новые гипотезы в теории поля и космология
§ 17. Осциллирующая Вселенная?
§ 18. Рождение гравитонов вблизи сингулярности
§ 19. Сингулярность и конформная инвариантность
§ 20. Направление времени
ЛИТЕРАТУРА