Чтение онлайн

При изменении системы координат каждая компонента 4-тензора вычисляется по особым правилам путем суммирования произведений последовательных компонент 4-векторов.

Законы сохранения импульса и энергии получаются в ОТО из требования равенства нулю производных от компонент 4-псевдотензора по его четырем координатам — трем пространственным и одной временной. Ландау и Лифшиц показали, что в общем случае в присутствии гравитационного поля псевдотензор в уравнениях ОТО должен учитывать общий импульс системы, состоящий из импульса материи и импульса гравитационного поля. Решение уравнений достигается специальным выбором системы пространственно-временных координат (см. параграф 96 «Теории поля» Ландау-Лифшица).

2. Обозначены: р — давление, ? — плотность вещества во Вселенной, ? — средняя плотность энергии, ? — потенциал поля тяготения, ?' —скорость его изменения (производная по времени), i — номер координаты.

3. Первые два вида нарушений поясняются на рисунке. Движение среды при двух видах возмущения плотности (а, б) и вихревых возмущениях (в, г). Показаны векторы скорости возмущений в расширяющейся Вселенной (само расширение не показано).

Третий вид возмущений (на рисунке его нет) заключается в том, что задаются малые возмущения гравитационного поля относительно покоящейся материи, распределенной, в пространстве в среднем однородно. Математически Лифшиц задает возмущения тензора энергии-импульса Т?? и метрического тензора gik, который описывает геометрию пространства (см. «параграф 115 «Теории поля»). Последний характеризует расстояния между любыми точками 4-мерного пространства-времени, которые называются интервалами между событиями. Решив тензорное уравнение с учетом возмущения, Лифшиц приходит к фундаментальному выводу о возможном влиянии на геометрию пространства нашей Вселенной первичных возмущений гравитационного поля, возникших вблизи сингулярности.

4. Сингулярность — это особое состояние нашей Вселенной в «момент ноль», когда произошел Большой взрыв и началось расширение Вселенной, с формированием материи и полей из сингулярного поля. Это состояние характеризуется фантастической плотностью порядка 1094 г/см3, энергией порядка 1019 Гэв, температурой порядка 1032 К. Указанное состояние называют общей или космологической сингулярностью. Но во Вселенной есть и локальные сингулярности, возникающие в центральных частях черных дыр.

5. С целью физического пояснения новых свойств космологической сингулярности, обнаруженных в последнем цикле работ Е.М. Лифшица (совместно с И.М. Халатниковым и В.А. Белинским), стоит привести отрывок из книги Я.Б. Зельдовича и И.Д. Новикова «Строение и эволюция Вселенной» [С. 615]:

«При рассмотрении космологической сингулярности в прошлом, в начале расширения, нет специальных оснований полагать, что характер расширения описывается наиболее общим решением <Лифшица>, а не каким-нибудь специальным, вырожденным. Характер расширения в этом случае определяется начальными условиями сингулярности, которые мы не знаем и которые могут определить характер расширения в соответствии с каким-либо специальным решением, а не наиболее общим. Одну из таких возможностей — интенсивное рождение пар частиц-античастиц вблизи сингулярности, приводящее к изотропному расширению (в отличие от анизотропного в общем виде у Е.М. Лифшица и соавторов) мы рассмотрим далее. Но, конечно, решение, описывающее наиболее общий характер расширения от сингулярности, представляет громадный интерес для понимания того, что происходило в действительности. Помимо этого следует подчеркнуть, что именно общее решение <Лифшица-Халатникова-Белинского> описывает коллапс — сжатие к сингулярности космологической модели (если расширение сменяется сжатием, т. е. если р > ?с, где ?с — критическая скорость вещества во Вселенной), а также коллапс отдельного тела, сжавшегося под свой гравитационный радиус».

6. Допустим, все это показалось читателю слишком сложным и абстрактным. Тогда в заключение изменим рациональный физический вектор повествования на иррациональный лирический. И приведем несколько строф о сингулярностях, которые ассоциированы в сознании автора с описываемыми образами героев.

(1) Памяти Я.Б. Зельдовича

7. Еще одно любопытное примечание. Доктор физико-математических наук А.А. Самохин (ИОФАН) рассказал мне следующий эпизод. Он как-то присутствовал на докладе по решению космологических уравнений, который в Черноголовке делал И.М. Халатников. По какой-то причине Е.М. Лифшиц на самом докладе отсутствовал. После доклада Халатникову стали задавать вопросы из зала, на одном вопросе он, что называется, «поплыл». В этот момент в дверях появляется Лифшиц. На ходу, еще даже не успев сесть на место, Лифшиц, слышит часть ответа Халатникова и резво перебивает его: «Ты что это говоришь?». Халатников: «Я не понял вопроса». Лифшиц: «А зачем тогда отвечаешь?»

Е.М. Лифшиц — рука Капицы в ЖЭТФ

Журнал экспериментальной и теоретической физики (ЖЭТФ) — главный физический журнал СССР и России и один из самых известных и уважаемых в мире науки. На такой уровень его вывели в середине XX столетия П.Л. Капица и Е.М. Лифшиц.

История ЖЭТФ началась с Журнала Русского Химического Общества и Физического Общества при Императорском С.-Петербургском Университете. Через год журнал разделился на Физическую и Химическую части. С 1878 по 1930 год журнал выходил под названием «Журнал Русского физико-химического общества» (ЖРФХО), а в 1931 г. полу чил свое нынешнее название. Главными редакторами ЖЭТФ были последовательно А.Ф. Иоффе, Л.И. Мандельштам, С.И. Вавилов и Н.Н. Андреев. С июня 1955 г. до своей смерти в 1984 г. этот пост занимал П.Л. Капица. Он сразу же предложил Е.М. Лифшицу стать его заместителем в редколлегии ЖЭТФ. Е.М. согласился и оставался постоянно действующим первым заместителем главного редактора ЖЭТФ вплоть до своей кончины в октябре 1985 г. Он осуществлял оперативное руководство журналом. Это означало: ежедневное руководство редакцией, состоявшей вначале из двух, а позже из семи человек; первичную оценку поступающих статей и подбор рецензентов; переписку с авторами; рабочие контакты с руководством в Издательстве АН СССР; подготовку материалов к ежемесячной редколлегии. Эта работа была штатная, зарплата Е.М. равнялась зарплате старшего научного сотрудника, доктора наук, занимающего полставки.

П.Л. Капица и Е.М. Лифшиц добились того, что ЖЭТФ стал единственным научным журналом в СССР, который получил право выходить без лимита на объем. (В то время все журналы были государственными, их бюджет и объем строго планировались.) Это позволило печатать материалы очень быстро, со сроком ожидания примерно 6 месяцев, т. е. на уровне лучших журналов в мире.

С 1960-х гг. ЖЭТФ стал первым среди советских журналов, который стали переводить целиком на английский язык. И он стал первым журналом в СССР и вторым в мире после «Physical Review» по индексу цитирования. Ежегодно в журнал поступало около 800 статей объемом до 21 страниц каждая. Из них отклонялись 40–50 % статей, не соответствующих уровню или тематике журнала. Печататься в ЖЭТФ было не только важно и престижно с научной точки зрения, но еще и потому, что авторы получали гонорары за издание англоязычного перевода в США. Они выплачивались в сертификатах Внешторгбанка СССР, на которые можно было приобретать дефицитные импортные товары в знаменитых инвалютных магазинах «Березка». (Прошу прощения за чисто личную подробность. Таким путем Е.М. Лифшиц купил и по дарил мне к 40-летию финский вельветовый синий пиджак, который ношу до сих пор.)

Руководство журналом осуществлялось на основании «Положения о ЖЭТФ», инструкций и решений редколлегии, зафиксированных в протоколах. Приведу здесь две выписки, показавшиеся мне наиболее интересными, цитирую их по книге М.И. Каганова.

Не думаю, что подобные пункты есть в регулирующих документах всех или даже большинства других журналов, т. е., что все статьи членов редколлегии направляются рецензентам нужного профиля, причем не членам своей редколлегии и на условиях строгой конфиденциальности.

А теперь опишу одно из поучительных в человеческом отношении событий, связанных с ЖЭТФ, Е.М. и рецензированием. Сам я в ЖЭТФ не печатался (не та профессия). Но как-то раз рассказал Е.М. о том, что один из моих друзей (это был профессор Л.В. Бершов, специалист по ЭПР кристаллов) со мной поделился следующим досадным происшествием. Он с соавторами представил свою лучшую за несколько лет работу в ЖЭТФ. С его слов, результаты были новыми, достоверными, авторитетные «ЭПР-щики» советовали послать статью именно в ЖЭТФ, авторы старались написать статью именно в стиле ЖЭТФ и т. д. Но статью отклонили. Очевидно, редакция послала ее некомпетентному рецензенту, который не разобрался и дал отрицательный отзыв. Е.М. обещал мне все это проверить. Через несколько дней он сказал мне следующее. «Я, естественно, не назову вам имени рецензента. Но могу точно сказать, что это вполне авторитетный в данной области человек. Более того, он даже как-то ранее выступал в соавторстве с авторами этой статьи. Так что рецензент был нами выбран правильно и непредвзято. А вообще можете передать своим друзьям, что я знаю сколько угодно случаев, когда отрицательные рецензии пишут друг другу «научные друзья», если они уверены в соблюдении анонимности».