Крупномасштабная структура пространства-времени

Предмет этой книги — структура пространства-времени в масштабах длин от радиуса элементарной частицы (~ 10^-13 см) до радиуса Вселенной (~10²³ см). По причинам, указанным в гл. 1 и 3, наш подход основан на общей теории относительности Эйнштейна. Эта теория ведет к двум следующим предсказаниям относительно Вселенной: во-первых, конечной участью массивной звезды является коллапс за горизонт событий; при этом образуется «черная дыра», внутри которой заключена сингулярность; во-вторых, в нашем прошлом существует сингулярность, которая представляет собой в некотором смысле начало наблюдаемой Вселенной. Наше изложение в основном направлено на обоснование двух указанных выше результатов. Это связано прежде всего с двумя областями исследований: с теорией поведения семейств времениподобных и изотропных кривых в пространстве-времени и с изучением характера различных отношений причинности в пространстве-времени. Мы подробно обсудим эти проблемы. Кроме того, в книге излагается теория развития во времени решений уравнений Эйнштейна с заданными начальными данными. Параллельно мы исследуем глобальные свойства разнообразных точных решений уравнений поля Эйнштейна, многие из которых обнаруживают неожиданные свойства.

Частично эта книга основывается на обзорном докладе, представленном в связи с награждением одного из нас (С. X.) премией Адамса. Многие из идей, изложенных здесь, принадлежат Р. Пенроузу и Р. Героку; мы благодарим их за помощь и рекомендуем читателям их обзорные статьи [58, 59, 128, 131]. Большую пользу мы извлекли из дискуссий со многими нашими коллегами, особенно с Б. Картером и Д. Шамой. Им мы также приносим благодарность.