Кіріспе

1973 жылы С. В. Хокинг пен Г. Ф. Р. Эллистің "Кеңістік-уақыттың ірі масштабты құрылымы" кітабы – физик Стивен Хокинг пен математик Джордж Эллистің кеңістік-уақыттың теориялық физикасы жөніндегі 1973 жылғы еңбегі. Ол жалпы салыстырмалылық теориясы саласындағы мамандарға арналған, жаңа бастаушыларға емес.

Өмірбаян

1970 жылдардың ортасында астрономиялық бақылаулардың технологиялық жетістіктері – радиоастрономия, инфрақызыл және рентгендік астрономия – зерттеу үшін жаңа ғаламды ашты. Жаңа құралдар қажет болды. Осы кітапта Хокинг пен Эллис Альберт Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясымен сипатталған төрт өлшемді кеңістік-уақыттың геометриясы үшін аксиомалық негізді құруға және сингулярлықтар, горизонттар мен себеп-салдарлық байланыстар үшін оның физикалық салдарларын шығаруға тырысады. Егер Евклид геометриясын зерттеу үшін түзу сызық пен циркуль қажет болса, қисық кеңістік-уақытты зерттеу үшін сынаушы бөлшектер мен жарық сәулелері қажет. Хокинг бұл кітапты Кембридж университетінде докторантурадан кейінгі тағылымдамасы кезінде Эллиспен бірлесіп жазды. 1988 жылы жарық көрген "Уақыттың қысқаша тарихы" кітабында ол "Кеңістік-уақыттың ірі масштабты құрылымын" "өте техникалық" және қарапайым оқырман үшін түсініксіз деп сипаттады. Қазір классика саналатын бұл кітап қағаз қоршауда да жарық көрді және көп рет қайта басылды. Кітаптың 50 жылдық мерейтойлық басылымы 2023 жылдың ақпан айында Кембридж университетінің баспасынан шықты.

Бағалау

Оксфорд университетінің математигі Николас Майкл Джон Вудхаус бұл кітапты классикаға айналуы мүмкін беделді трактат деп санады. Ол авторлардың геометрия мен физика аксиомаларынан басталып, содан кейін салдарларын қатаң түрде шығаратынын байқады. Эйнштейннің өріс теңдеулерінің әртүрлі белгілі нақты шешімдері және олардың физикалық мағынасы зерттеледі. Әсіресе, Хокинг пен Эллис сингулярлықтар мен қара тесіктердің үлкен кластағы ықтимал шешімдерден туындайтынын көрсетеді. Ол бұл кітап өзіндік болғанымен, жаңа бастаған студенттерге емес, мамандарға арналғанын ескертті, себебі ол қиын түсініледі және жаттығулар жоқ. Ол авторлардың қатаң талқылауына қарамастан, кейбір техникалық терминдер, мысалы, Ли тобы (Lie groups), қолданылатынымен түсіндірілмейтінін, ал қазіргі заманғы координатсыз әдістер енгізілгенімен тиімді пайдаланбағанын атап өтті. Берклидегі Калифорния университетінің теориялық физигі Райнер Сакс "Кеңістік-уақыттың ірі масштабты құрылымы" еңбегінің Стивен Вайнбергтің "Гравитация және космология" және Чарльз Миснер, Кип Торн және Джон Арчибальд Уилердің "Гравитация" кітаптарынан кейін бірнеше жыл ішінде жарық көргенін байқады. Ол бұл үш кітап бір-бірін толықтырып, студенттерді зерттеудің алдыңғы қатарына жетелейді деп сенді. Хокинг пен Эллис ғаламдық талдауды кеңінен қолданса да, perturbative әдістер туралы аз айтады, ал қалған екі кітап ғаламдық талдауды ескермейді және perturbations туралы егжей-тегжейлі мәлімет береді. Ол Хокинг пен Эллистің осы саладағы соңғы жетістіктерді (1974 жылға дейін) жақсы жинақтағанын және мақсатты аудиториясы - математикалық білімі мықты және жалпы салыстырмалылық теориясымен таныс докторанттар (немесе одан жоғары) деп санайды. Ол кітаптардың негізгі бөлігі екі тараудан тұрады: 4-тарау кеңістік-уақыт қисықтығының маңызы туралы, ал 6-тарау себептік құрылым туралы, ал ең қызықты қолданысы – қара тесіктер туралы соңғы тарау. Ол математикалық аргументтерді кейде ұстау қиын екенін атап өтті және салыстырмалылықтағы дифференциалдық топология әдістері бойынша Роджер Пенроуздың еңбегін анықтама ретінде ұсынды. Ол сондай-ақ авторлардың жалпы қорытындыларына әсер етпейтін, аздаған қателерді байқады. Ол бұл кітапты математика мен физиканың өзара әрекеттесуінің "үлгілі" бейнесі деп ойлады, ол болашақта үлкен ықпалға ие болуы мүмкін. Принстон университетінің теориялық физигі Джон Арчибальд Уилер бұл кітапты жалпы салыстырмалылық теориясының космологияға, сингулярлық теоремаларға және қара тесіктер физикасына қатысты әсеріне қызығушылық танытқандарға, Евклидтік стильде ұсынды, бірақ ол мысалдар мен жаттығулардың жетіспеуіне байланысты бұл оқулық емес екенін мойындады. Ол оның 62 суретті диаграммасын жоғары бағалады.