Как работает Вселенная: Введение в современную космологию - страница 84

Книга Айзека Азимова (1969) является одним из лучших, хотя несколько устаревшим, введением в астрономию. Многие явления были обнаружены или объяснены за полвека, прошедшие после ее написания, но мы рекомендуем ее из-за отличного стиля и глубины изложения. Для ее чтения не нужны предварительные знания.

Книга Германа Бонди (1972) представляет собой классический вводный курс специальной теории относительности с некоторыми упоминаниями общей теории относительности, обе части небольшие и занимательно написаны.

Книга Стивена Хокинга (1990) является мировым бестселлером по космологии, подчеркивая более философские аспекты этой науки.

Книга Эндрю Лиддла (2003) имеет минимальное число уравнений, но эти уравнения не только космологические. Если вам понравилась математическая часть нашей книги, мы рекомендуем прочитать эту книгу следующей.

Книга Андрея Линде (1990) представляет собой всеобъемлющий обзор инфляционной космологии. Естественно, в ней нет никаких упоминаний о темной энергии, которая была обнаружена впоследствии. Книга рассчитана на студентов старших курсов и требует продвинутых знаний математики и физики.

Книга Майкла Роуэн-Робинсона (2008) является хорошим учебником по наблюдательной космологии, рассчитанным на студентов, и требует средних знаний математики и физики. В дополнение к космологии как таковой она охватывает большинство связанных с ней областей.

Книга Стивена Вайнберга (1981) является популярным изложением стандартной космологической модели Джорджа Гамова. Она легко читается, в ней нет уравнений, а ее содержание, несмотря на множество открытий, сделанных с 1977 г., когда она была написана, в основном все еще актуально, потому что космологическая постоянная не играет существенной роли в ранней Вселенной.

Помимо книг мы также включили некоторые электронные препринты обзорных статей на английском с сайта arXiv.org. Их тематика должна быть довольно ясной из их названия. Приводим их как arXiv:{что-то}, и вы можете скачать их в интернете, набрав в вашем браузере www.arxiv.org/abs/{что-то}, где {что-то} – это то, что находится в ссылке после двоеточия и до квадратных скобок. Или вы можете просто поискать их на просторах интернета – это тоже отлично работает. Обратите внимание, что большинство из ссылок на arXiv (но не все) – научные статьи, ориентированные на профессиональных ученых.

В дополнение к этому мы настоятельно рекомендуем посетить веб-сайт по космологии Неда Райта, доступный по адресу http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm (с русским переводом на http://cosmologiya.narod.ru/cosmolog.htm), который содержит много полезной информации и регулярно обновляется.

В этом приложении мы описываем ΛCDM-модель, используя нерелятивистскую космологию. Это приложение гораздо больше похоже на учебник, чем на научно-популярную литературу. Хотя оно довольно простое, в нем содержится много математики, что и явилось причиной, по которой мы отделили его от остальной части книги.

Строго говоря, здесь мы вышли за пределы применимости нерелятивистской космологии. Тем не менее мы продолжаем использовать нерелятивистское приближение для более общего случая эволюции Вселенной, заполненной различными видами материи. Для этого мы должны применить один результат ОТО, о котором писали в разделе 1.3.

Для вещества с ненулевым давлением в законе тяготения Ньютона вместо полной массы ρV мы должны использовать величину (ρ + 3p/c2)V = (ε + 3p)V/c2. Здесь р – давление, ρ – плотность массы, ε – плотность энергии, а V представляет собой объем сферы, заполненной материей. Эта замена получается как ньютоновской предел ОТО. Соотношение ε = ρc2 является следствием хорошо известной формулы E = mc2. После того как мы применим этот трюк, все формулы нерелятивистской космологии в точности совпадут с уравнениями релятивистской.

Теперь мы имеем возможность ввести нерелятивистский аналог космологической постоянной. Это странный вид материи с плотностью и давлением, определяемыми формулой (2.35), и с уравнением состояния p = –ε. Из уравнения (2.31) мы видим, что обе плотности – вещества и энергии – положительны, давление отрицательно и ни одна из этих величин не меняется по мере расширения Вселенной.