『重力』は、チャールズ・W・ミスナー、キップ・S・ソーン、ジョン・アーチボルド・ウィーラーによって書かれた、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論に関する教科書である。1973年にWHフリーマン社から初版が出版され、2017年にプリンストン大学出版局から再版された。著者の姓の頭文字をとってMTWと略されることが多い。表紙のイラストはケネス・グウィンによるもので、リンゴの皮に切り込みを入れて測地線を示した線画である。
本書は10部44章からなり、各章は引用文で始まっている。参考文献には、原典やこの分野の他の著名な書籍が多数掲載されている。本書は、その網羅範囲が初心者には難解すぎる可能性があり、また一部が時代遅れになっているため、最良の入門書とは言えないかもしれないが、1998年現在でも上級大学院生や研究者にとって非常に価値のある参考書であり続けている。[ 1 ]
特殊相対性理論と平坦時空の簡単な概説の後、曲がった時空における物理学が紹介され、一般相対性理論の多くの側面が網羅されています。特に、アインシュタイン場方程式とその意味、実験的検証、一般相対性理論の代替案についてです。アインシュタインの理論に至るまでの考え方をまとめるために、歴史的な記述も含まれています。本書は、時空の性質に疑問を投げかけ、研究の可能性のあるフロンティアを示唆することで締めくくられています。線形化された重力に関する解説は詳細ですが、重力電磁気学は扱われていません。量子力学については少し触れられていますが、曲がった時空における量子場理論と量子重力は含まれていません。
本書で取り上げるトピックは大きく2つの「トラック」に分けられ、1つ目は基本的なトピック、2つ目はより高度な内容となっています。1つ目のトラックは2つ目のトラックとは独立して読むことができます。本文には補足情報が記載されたボックスが挿入されていますが、これらは省略しても内容の連続性は損なわれません。また、本文を補足する注釈も欄外に挿入されています。
本書では、必要に応じてテンソル解析と曲がった時空における微分形式を中心とした数学的手法を展開する。巻末近くにはスピノルに関する入門的な章も設けている。交代多重線形形式、平行移動、時空における超立方体の向きなど、高度な数学的概念を数多くの例を用いて解説している。読者が練習できるよう、数学的な演習問題と物理問題も収録されている。
本書の文章は会話調で、著者は平易な言葉遣いと身近なものとの類推を用いて説明しています。例えば、ローレンツ変換された座標は、イラスト付きで「潰れた卵パック」として説明されています。テンソルは、ベクトルや1形式を挿入するための「スロットを備えた機械」であり、他のテンソルの「出力を保証する歯車と車輪」を含んでいると説明されています。
MTWは−+++の符号規約を使用し、虚時間座標で++++メトリックを使用することは推奨していません。巻頭の見返しには、アインシュタイン場の方程式の符号規則が定められており、他の多くの著者が使用している規則も一覧で示されている。
この本は英語で24回再版されている。ハードカバー版とソフトカバー版が出版されている。原典は
また、ロシア語(全3巻)、中国語[ 2 ]、日本語[ 3 ]など、他の言語にも翻訳されている。
これは、新しい序文と前書きを加えた最近の再版です。
この本は物理学界で依然として影響力のあるものとみなされており、概ね好意的な評価を受けているが、本の長さや表現スタイルについては批判もある。エド・エーリックの言葉を引用すると:[ 4 ]
『重力』は相対性理論に関する非常に著名な書籍であるため、著者のイニシャルであるMTWは、他の相対性理論に関する書籍でも説明なしに用いられることがある。
ジェームズ・ハートリーは著書の中で次のように述べている。[ 5 ]
出版から30年以上経った今でも、『重力』は一般相対性理論に関する最も包括的な解説書である。1300ページに及ぶ本書には、この分野のほぼあらゆるトピックについて、権威ある包括的な議論が網羅されている。また、原典への参照を含む詳細な参考文献リストも掲載されている。20世紀を代表する3人の権威によって執筆された本書は、本書を含め、その後の多くの一般相対性理論のテキストのスタイルを確立した。
ショーン・M・キャロルは自身の序文で次のように述べている。[ 6 ]
重力物理学の研究者を少なくとも2世代にわたって育成してきた名著。包括的で百科事典的な本書は、独特の文体で書かれており、好き嫌いが分かれるだろう。
パンカジ・シャランは次のように書いています。[ 7 ]
この大型(20cm × 25cm)、1272ページの本は、重力に関するあらゆる事柄(1973年まで)を網羅し、その基礎から解説しています。数百もの図解に加え、補足説明、練習問題、歴史的・文献的な補足情報、参考文献の詳細などを掲載した特別な囲み記事も用意されています。
レイ・ディンヴェルノは次のように示唆している。[ 8 ]
また、ミスナー、ソーン、ウィーラー共著の「MTW」と呼ばれる書籍の関連箇所も参照することをお勧めします。MTWは豊富な資料であり、様々なトピックについて参照する価値は十分にあります。ただし、その文体は万人向けとは言えないかもしれません(私自身はやや冗長な箇所があると感じており、一般相対性理論の入門コースにはお勧めしません)。MTWには非常に充実した参考文献リストが掲載されています。
一般相対性理論に関する多くの文献は、参考文献や脚注でこの理論に言及している。挙げられた4つに加えて、その他の現代の参考文献としては、George Efstathiouら[ 9 ] 、 Bernard F. Schutz [ 10 ]、James Foster ら[ 11 ] 、 Robert Wald [ 12 ] 、 Stephen Hawkingら[ 13 ]などがある。
他の著名な物理学の書籍でも引用されています。例えば、ハーバート・ゴールドスタインの『古典力学(第2版)』では、次のようにコメントしています。[ 14 ]
この膨大な論文(1279ページ!(この駄洒落はたまりませんね))は、読者が迷路を抜け出すのを助けるために多大な努力が払われている点で称賛に値します。教育的な工夫として、個別にマークされたトラック、様々な種類のボックス、欄外のコメント、そして巧妙にデザインされた図表などが含まれています。
ゴールドスタインのテキストの第3版では、その選集の著者紹介の中で、重力は場の理論に関する「優れた」資料として依然として挙げられている。[ 15 ]
ジェラード・F・ギルモアによる別の著作の2019年のレビューは次のように始まっている。「一般相対性理論の教師は皆、2つのテキストに大きく依存している。1つはミスナー、ソーン、ウィーラーによる大著『重力』、もう1つはアインシュタインによる小著『相対性理論の意味』である。」[ 16 ]