一般相対性理論の黄金時代について詳しく解説

導入

アインシュタイン以前

アインシュタインと

素粒子物理学では

メタ

一般相対性理論の黄金時代、または一般相対性理論のルネッサンスは、およそ 1960 年から 1980 年まで続く期間です。一般相対性理論は、それまでは相対性理論の開発の影響によって曖昧にされていましたが、1955 年以降、非常に熱心な研究の対象になり始めました。 1920 年代半ば頃の量子力学の約 20年間に、ブラックホールや重力特異点など、今日でも重力研究者や一般の人々の想像力を刺激し続ける多くの概念や用語が誕生しました。同時に、密接に関連した発展として、物理宇宙論の研究がこの主流の一部となり、ビッグバンが広く認識される主題になりました。

科学革命

数多くの科学革命が一般相対性理論の黄金時代を特徴づけています。まず、そして最も重要なことは、ビッグバンが宇宙論的参照モデルになったことです。その他の科学革命では、次のような関心の高まりが取り上げられました。

一般相対性理論における曲率の役割。
ブラックホールの理論的重要性。
幾何学的な機構と数学的構造のレベルの重要性、特に時空の局所的構造と時空の全体的構造の間の対立。
宇宙論の一般的な正当化は物理学者のコミュニティ全体に広がりました。

黄金時代には、重力の最初の価値競争理論であるブランズ・ディッケ理論と、重力理論における最初の精密実験が登場しました。この時代には、観測天文学において数多くの驚くべき発見も見られました。

クエーサーは、太陽系ほどの大きさで、数百の現代の銀河と同じくらい明るい天体で、非常に遠いので宇宙の初期のものです。
パルサーはすぐに回転する中性子星として解釈される。
ブラックホールのタイトルの最初の信頼できる候補、シグナスX-1。
宇宙マイクロ波背景放射、ビッグバンとそれに続く宇宙の膨張の強力な証拠。

時代の終わり

一般相対性理論の黄金時代の終わりは、スティーブンホーキング博士によるブラックホール蒸発の理論的予測 (ホーキング放射) により 1970 年代後半に終わりました。この発見は、一般相対性理論の「定量化」、つまり、より広範な量子論への組み込みの可能性を開くものと考えられることもありますが、これについてはコンセンサスはありません。

歴史的

50年代

黄金時代中およびその前後に起こった主な出来事のいくつかは次のとおりです。

1953: PC Vaidya が一般相対性理論におけるニュートン時間を『Nature』誌に発表、 171 、 p. 260.
1956: ジョン・ライトン・シンジが、時空図と幾何学的手法を強調した相対性理論に関する最初のテキストを出版。
1957:フェリックス AE ピラニは重力放射線を理解するためにペトロフの分類を使用します。
1957年:リチャード・ファインマンがスティッキー・ドロップ論を提示。
1959:パウンド・レブカ実験、最初の精密重力赤方偏移実験。
1959: Lluis Bel が、Bel-RobinsonテンソルとBelによるリーマンテンソルの分解を発表。
1959年：アーサー・コマールがコマールのミサを行う。

1960 年から 1964 年

1960: Martin Kruskal (en)とGeorge Szekeres (en)が独立して、シュヴァルツシルト真空のKruskal-Szekeres (en)座標を提示しました。
1960年：シャピロ効果の確認。
1960: Thomas Matthews と Allan Sandage は、 3C 48 (インチ)を点光学像と関連付けることにより、電波源の直径は最大でも 15 光分であることを示しました。
1960年:カール・H・ブランズとロバート・H・ディッケが、明確な物理的動機を備えた一般相対性理論の最初の実現可能な代替理論であるブランズ・ディッケ理論を発表。
1960年：ジョセフ・ウェーバーが重力波の観測を報告するが、この主張は現在一般に否定されている。
1961: Pascual Jordan とJürgen Ehlers (en) が、擬似時間的合同の運動学的分解を開発(en) 。
1962年:ロジャー・ペンローズとエズラ・T・ニューマンがニューマン・ペンローズ形式主義を発表。
1962: エーラースとヴォルフガング・クントが Pp波時空の対称性を分類。
1962: ジョシュア・ゴールドバーグとライナー・K・サックス(en)がゴールドバーグ・サックス定理(en)を証明。
1962年:アイヴァー・M・ロビンソンとアンジェイ・トラウトマンがロビンソン・トラウトマンのゼロダストを発見。
1962: エーラースは、解を生成するための新しい方法であるエーラース変換を発表します。
1962: Cornelius Lanczos がワイルテンソルのLanczos ポテンシャルを提示。
1962年:リチャード・アーノウィット、スタンレー・デザー、チャールズ・W・マイズナーがADMの再定式化とグローバル双曲線性を発表。
1962年：イヴォンヌ・ショケ＝ブリュアによるコーシー問題と世界的な双曲性に関する研究。
1962: Istvan Ozsvath とEnglbert Schücking がModel:Llien を再発見します。
1962:ハンス・アドルフ・ブッフダールがブッフダールの定理を発見。
1962年：ヘルマン・ボンディがボンディミサを披露。
1963: ロイ・カーがアインシュタインの場方程式のカーの真空解を発見。
1963年: 3C 273と他のクエーサーの赤方偏移は、それらが非常に遠くにあり、したがって非常に明るいことを示しています。
1963: Newman、T. Unti、LA Tamburino がNUT 真空ソリューションを発表。
1963: ロジャー・ペンローズがペンローズ図とペンローズ限界を発表。
1963年: 重力天体物理学に関する第一回テキサスシンポジウム、12月16日から18日までダラスで開催。
1964年：RWシャープとマイズナーがマイズナー・シャープミサを発表。
1964: MA メルビンは、メルビンの磁気宇宙としても知られるメルビンの電気真空の解決策を発見しました。

1965 年から 1969 年まで

1965年: ロジャー・ペンローズがペンローズ・ホーキング特異点に関する最初の定理を証明。
1965: ニューマンらはカー・ニューマン電気真空ソリューションを発見。
1965年：ペンローズが平面重力波時空における光円錐の構造を発見。
1965: カーとアルフレッド・シルド(en) がカー・シルト時空を発表。
1965:スブラマニャン・チャンドラセカールが安定性の基準を決定。
1965年：アルノ・ペンジアスとロバート・ウィルソンが宇宙マイクロ波背景放射を発見。
1966年: サックスとロナルド・カントウスキーがカントウスキー・サックスダストソリューションを発見、
1967年: ジョセリン・ベルとアントニー・ヒューイッシュがパルサーを発見。
1967:ロバート H. ボイヤーとRW リンドクイストがカー真空のボイヤー-リンドクイスト座標を発表。
1967: ブライス・デウィットによる基準量子重力に関する出版。
1967年：ヴェルナー・イスラエルがハゲ定理を証明。
1967: Kenneth Nordtvedt (en)が PPN 形式主義を開発。
1967: Mendel Sachs (en)がアインシュタインの場方程式の因数分解を発表。
1967:ハンス・ステファニーがステファニーの粉塵溶液を発見。
1968: F.J.エルンストがエルンスト方程式を発見。
1968: B. Kent Harrison が、解を生成する方法であるHarrison 変換を発見しました。
1968年: ブランドン・カーターがカー・ニューマン電気真空の測地線方程式を解く。
1968年:ヒューゴ・D・ワールクイストがワールクイスト液を発見。
1969年:ウィリアム・B・ボナーがボナービームを発表。
1969年：ペンローズ、宇宙（弱い）検閲仮説とペンローズプロセスを提案。
1969年：スティーブン・W・ホーキング博士がブラックホールの表面定理を証明。
1969年: マイズナーがミックスマスター・ユニバースを発表。

1970年代

1970: Franco J. Zerilli がZerilli 方程式を導出。
1970:ウラジミール・A・ベリンスキー、アイザック・マルコヴィッチ・カラトニコフ(英語) 、エフゲニー・リフシッツ(英語)がBKL予想を発表。
1970年: チャンドラセカールがポストニュートン次数5/2に到達。
1970年: ホーキング博士とペンローズは、ブラックホールにはトラップ表面が存在するに違いないことを証明した。
1970年: キナーズリー・ウォーカー光子ロケット。
1970年:ピーター・セーケレスが平面波の衝突を発表。
1971: Peter C. Aichelburg (en)とRoman U. Sexl (en)が、Aichelburg – Sexl (en)のウルトラスラストを発表。
1971:カーン・ペンローズ真空、単純かつ明示的な衝突平面波時空の発表。
1971:ロバート H. ゴーディは、循環する重力波を含む宇宙論的モデルであるゴーディ真空ソリューションを発表します。
1971年：白鳥座X-1 、ブラックホールの最初の確実な候補、ウフル衛星によって発見。
1971年: ウィリアム・H・プレスが数値シミュレーションによってブラックホールリングを発見。
1971: PDE 系を解くための Harrison および Estabrook アルゴリズム。
1971: James W. York (in)は、ADM の初期値を定式化するための初期データを生成するコンフォーマルな方法を発表しました。
1971: Robert Geroch (en)がGeroch グループ(en)と解生成方法を発表。
1972: ヤコブ・ベッケンシュタインは、ブラックホールには非減少のエントロピーがあり、それは表面で識別できると提案します。
1972: カーター、ホーキング、ジェームス M. バーディーンがブラックホール力学の 4 つの法則を提案。
1972: サックスが光学スカラーを提示し、ピール定理を証明。
1972: Rainer Weiss (in)が干渉型重力波検出器の概念を提案。
1972年: JCハーフェレとREキーティングがハーフェレ・キーティング実験を実施。
1972年: リチャード・H・プライスが数値シミュレーションを使用して重力崩壊を研究。
1972: ソール・トイコルスキーがトイコルスキー方程式を導き出す。
1972年: ヤコフ・B・ゼルドヴィッチが電磁放射線と重力放射線の核変換を予測。
1973: PC Vaidya と LK Patel がKerr-Vaidya のゼロダストソリューションを発表。
1973年: チャールズ・W・マイズナー、キップ・S・ソーン、ジョン・A・ウィーラーにより、一般相対性理論の最初の現代書である重力に関する論文が出版される。
1973: スティーブン・W・ホーキング博士とジョージ・エリス博士による単行本『時空の大規模構造』の出版。
1973: Robert Geroch がGHP の形式主義を提示。
1974年：ラッセル・アラン・ハルスとジョセフ・フートン・テイラーがハルス・テイラー連星パルサーPSR 1913+16を発見。
1974: James W. YorkとNiall Ó Murchadha が初期値の定式化の分析を発表し、これらの解の安定性を調査しました。
1974年: RO ハンセンがハンセン-ゲロッホの多極化の瞬間を紹介。
1974: Tullio Regge (en)がRegge 計算(en)を発表。
1974年: ホーキング博士がホーキング放射を発見。
1975: Chandrasekhar とSteven Detweiler が準正規モードを計算します。
1975: セーケレスと DA ザフロンがセーケレス・ザフロンダストソリューションを発見。
1976: ペンローズは、ローレンツィエンス時空の各ゼロ測地線が平面波のように振る舞うと仮定するペンローズ限界を提示しました。
1978: ペンローズは落雷の概念を提示します。
1978: ベリンスキーとザハロフが、逆拡散変換を使用してアインシュタインの場方程式を解く方法を示します。
1978年: 最初の重力ソリトン。
1979: Richard SchoenとShing-Tung Yau が正の質量定理を証明しました。