Введение к работе
Актуальность темы. С момента теоретического обоснования А. Эйнштейном существования решений волнового типа для полевых уравнеий ОТО гравитационные волны являются одним из самых притягательных объектов исследования теоретической и экспериментальной физики. Трудности, возникшие на пути решения проблемы детектирования гравитационных волн, инициировали развитие нового направления в современной физике , в рамках которого разрабатываются общерелятивистские подходы к исследованию откликов различных материальных систем на гравитационно-волновое воздействие. Благодаря развитию данного направления в настоящее время имеется ряд теоретически обоснованных тестов, позволяющих использовать газовые, плазменные, твердотельные системы, а также их комбинации в качестве рабочих тел наземных детекторов гравитационного излучения.
Не исключена возможность обнаружения гравитационных волн в астрономических наблюдениях, как по поведению источников гравитационных волн, так и по воздействию гравитационного излучения на космическую материю. Возможность обнаружения гравитационных волн, имеющих внеземное происхождение, по их влиянию на протяженные области газа и пыли в межзвездном пространстве делает актуальным теоретическое моделирование эволюции пылевидных, газовых, гидродинамических систем на фоне гравитационного излучения. В работах Г.Бонди и Ф.Пирани были получены первые результаты, позволяющие сделать вывод об отклике пылевидной материи на воздействие интенсивной плоской гравитационной волны. Теоретические исследования в области кинетики и гидродинамики материальных систем, эволюционирующих под воздействием поля гравитационного излучения, в настоящий момент тесно связаны с разработкой ковариантного подхода к описанию эволюции релятивистских многочастичных систем на фоне неоднородного и неизотропного пространства-времени. Индуцирование необратимых потоков полем гравитационного излучения в случае газовых и плазменных систем достаточно широко обсуждалось в научной литературе. Необходимо отметить большой вклад в развитие этого направления кафедры Теории Относительности и Гравитации физического факультета Казанского государственного университета.
Общерелятивистский феноменологический подход к изучению однокомпонентних и многокомпонентных газовых и плазменных систем, основы которого были заложенны в работах А.А.Власова, Н.А. Черникова, продолжает разрабатываться и в настоящее время. Учет нелокальных эффектов приводит к изменению структуры кинетического уравнения. Активно обсуждается влияние кривизны пространства-времени на взаимодействие частиц среды.
Анализ неравновесных явлений, индуцированных полем гравитационного излучения в многокомпонентной системе, будет наиболее полным при использовании современного аппарата теории открытых иерархических систем. Основные методы данной теории позволяют исследовать как динамические, так и информационные характеристики многочастичных систем. Вследствие этого представляет особый интерес общерелятивистские ковариантные формулировки известных классических подходов и критериев, используемых при описании информационных процессов в многочастичных системах.
Цель работы состоит:
в построении точно интегрируемой эволюционной модели типа "газ в гидродинамическом квазитермостате на фоне поля гравитационного излучения",
в получении решений уравнений гидродинамики идеальной и вязкой теплопроводящей жидкости для случая максимально возможного наследования этими системами симметрии поля гравитационной волны,
в систематизации общерелятивистских аналогов модельных эффективных сил, действующих в двухкомпонеятной гидрогазодинамической среде,
в получении точных решений релятивистского кинетического уравнения Власова-Черникова с модельными силовыми слагаемыми,
в расчете основных динамических и информационных характеристик газовой компоненты, находящейся под воздействием гравитационной волны и гидродинамического квазитермостата,
в исследовании характера неравновесных процессов, индуцированных полем гравитационного излучения в гидрогазодинамических системах.
Научная новизна.
- Представлен ряд решений ковариантных уравнений гидродина-
мики Навье-Стокса, записанных на фоне поля нелинейной гравитационной волны. На основе данных решений проведен анализ течения вязкой теплопроводящей жидкости на фоне гравитационной волны.
Предъявлен пример идеального течения потенциально теплопроводящей жидкости на гравитационно-волновом фоне в ультрарелятивистском случае.
Предложена классификация модельных эффективных сил, действующих в системе "квазитермостат-газ" в общерелятивистском случае.
На основе полученных точных решений релятивистского кинетического уравнения с модельными эффективными силами исследовано явление опосредованного,- через изменения характеристик квазитермостата - воздействия поля гравитационного излучения на газовую компоненту.
- Представлено особое решение релятивистского кинетического
бесстолкновительного уравнения, описывающее резонансные части
цы, движущиеся на фронте гравитационной волны и обладающие
растущей со временем энергией.
Научная д практическая ценность.
Полученные в диссертации результаты представляют интерес с точки зрения развития теории открытых иерархических систем. В контексте теории открытых систем исследован опосредованный тип воздействия гравитационной волны на газовую подсистему, требующий введения дополнительных силовых слагаемых в эволюционные уравнения. Полученные в диссертационной работе результаты по гидродинамике вязкой геплолроводящей жидкости служат развитию общерелятивистского подхода к описанию неравновесных явлений в астрофизике. Описание резонансных явлений в безмассовых системах может найти применение при решении космологических проблем.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Международной научной конференции "Лобачевский и современная геометрия"(Казань,1992), на V и VI Международных семинарах " Гравитационная энергия и гравитационные волны" (Дубна,1992,1993), на VIII Российской гравитационной конференции "Теоретические и экспериментальные проблемы гравитации" (Пущино,1993), на семинарах кафедры теории относительности и гравитации и лаборатории Гравитационно-Волновой Астрономии Казанского университета.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 79 наименований. Общий объем работы - 141 страница машинописного текста.
