Мир физики и физика мира. Простые законы мироздания [заметки]

1

Чуть позже я обязательно разъясню эти теории.

2

Опять же объясню позже.

3

Это заголовок статьи, написанной Хокингом в 1981 году: S.W. Hawking, Physics Bulletin32, no. 1 (1981): 15–17.

4

Конечно, красота не обязательно связана с простотой. Как и в случае с великими произведениями искусства, красота может заключаться и в сложности какого-то физического явления.

5

Для полноты картины я должен добавить, что пару десятков лет назад появилась новая дисциплина под названием «экспериментальная философия».

6

Конечно, историки науки будут спорить с этим утверждением. Галилей предложил свою гелиоцентрическую теорию не сразу, он сначала высказал только некоторые положения, наводящие на эту мысль (например, о лунах Юпитера).

7

Цитата из знаменитой книги Галилея «Пробирных дел мастер» (итал. Il Saggiatore), опубликованной в Риме в 1623 году.

8

Самый дальний видимый с Земли свет с самого края видимой Вселенной достигает Земли за 13 миллиардов лет и показывает нам, какова была Вселенная, когда она была моложе. Однако из-за расширения Вселенной источники этого света находятся уже гораздо дальше, чем 13 миллиардов световых лет.

9

В одной секунде больше аттосекунд, чем прошло секунд после Большого взрыва.

10

Здесь я использую это слово в его общем смысле, а не в специальном, как его понимают некоторые физики, работающие в области статистической механики. Там термин «универсальность» в том виде, как его предложил американский физик Лео Каданоф в 1960-х годах, относится к тем свойствам некоего класса физических систем, которые не зависят от их структуры и динамики, а могут, напротив, быть выведены из нескольких глобальных параметров.

11

На самом деле Роберт Хук написал свою работу еще до Ньютона.

12

В этой работе, опубликованной в 1972 году (P. W. Anderson, Science, 177 (4047): 393–396), Андерсон изложил свои аргументы против крайнего редукционизма. В качестве примера он использовал иерархию научных дисциплин, расположенных в линейном порядке, от физики, как «фундаментальной» науки, до химии, биологии, психологии и социальных наук. Эта иерархия, по его словам, не подразумевает, что одна из областей является просто прикладной версией следующей по порядку, поскольку «на каждой стадии необходимы совершенно новые законы, концепции и обобщения, которые требуют столь же глубоких прозрений и творческого подхода, как и на предыдущем уровне. Психология не является прикладной биологией, а биология не является прикладной химией». Я считаю, что это не такой уж сильный аргумент против редукционизма. Фундаментальность концепции не зависит от ее глубины или от того, насколько вдохновенный и творческий подход требуется для ее понимания.

13

From the 1911 edition of The Philosophical Works of Descartes (Cambridge University Press), translated by Elizabeth S. Haldane, p. 135.

14

Это техническая деталь. В основе своей общая теория относительности касается неинерциальных систем, когда пространственно-временная зависимость выглядит искривленной из-за силы тяготения или ускорения. В таких неинерциальных системах вы можете путем измерения получить постоянную скорость света только при условии, что объект проходит в непосредственной близости от вас.

15

Скорость света в пустом пространстве составляет 1 079 252 848,8 км/ч.

16

Три кварка образуют нуклон, но они могут встречаться и парами (точнее говоря, кварк и антикварк), образуя новый класс частиц под названием «мезоны». Мы еще не знаем наверняка, могут ли кварки вступать в сочетания, образуя еще более экзотичные составные частицы – тетракварки, которые состояли бы из двух кварков и двух антикварков, или пентакварки из четырех кварков и одного антикварка.

17

Заметьте, что я употребил здесь термин «масса». По массе 92 % атомов во Вселенной – это водород, а 8 % – гелий (поскольку гелий обладает в четыре раза большей массой, чем водород).

18

Альфа-частицы – это ядра гелия, элемента, следующего по массе за водородом. Они состоят из четырех нуклонов, двух протонов и двух нейтронов.

19

Частицы другого типа, переносчики силы вроде протонов, называются бозонами и не имеют античастиц.

20

Термин «орбита» здесь не совсем уместен, поскольку атом – это не Солнечная система в миниатюре, а электроны – это не частицы с определенным расположением, которые, подобно крошечным планетам, вращаются вокруг Солнца.

21

Конечно, в этом пункте мои копенгагенские коллеги будут со мной не согласны. Они утверждают, что прекрасно понимают все, что квантовая механика может и не может нам рассказать, и что именно реалисты отказываются это понять и принять.

22

Однако некоторые интерпретации реалистов, такие как модели спонтанного коллапса, позволяют делать прогнозы, недоступные другим, так что, в принципе, их можно проверить.

23

Конечно, если мы имеем дело с малым количеством молекул, притяжение никогда не будет играть основную роль в их поведении. Только при наличии огромного числа молекул кумулятивная масса может иметь какое-то гравитационное значение.

24

Конечно, некоторые события более вероятны, чем другие… Я почти полностью уверен, что Солнце завтра взойдет, а я стану на день старше. И я практически не сомневаюсь, что, проснувшись, я не заговорю бегло по-японски и не смогу пробежать 100 метров менее чем за 10 секунд.

25

Поскольку это зависит от выбора интерпретации квантовой механики.

26

Их с тем же успехом можно было бы назвать левым и правым, черным и белым, инь или ян – главное, чтобы они были противоположны друг другу.

27

Другой вид частиц, состоящих из кварков, под названием «мезоны», содержат кварк и антикварк, которые должны обладать одинаковым цветовым зарядом, поскольку античастицы всегда обладают противоположными свойствами. Так, бывают мезоны, состоящие из красного кварка (определенного аромата, верхнего, нижнего или странного) и анти-красного кварка другого аромата. Ароматы кварка и антикварка определяют вид мезона, тогда как их цвет и антицвет погашают друг друга, обеспечивая бесцветность частицы. Сложно? А как же иначе!

28

Конечно, существуют материальные частицы, такие как нейтрино, которые тоже не ощущают воздействия электромагнитной силы. Однако они взаимодействуют с другими видами материи посредством слабого ядерного взаимодействия, так что темной материей они не являются. Может выясниться, что даже темная материя взаимодействует с окружением через одну из трех сил, однако это взаимодействие должно быть чрезвычайно слабым (а то бы мы его давно измерили). Физики еще не оставили надежду найти такое негравитационное взаимодействие, поскольку это дало бы шанс обнаружить частицы темной материи или создать их в ускорителе.

29

Спутник-исследователь космического фона, известный также как «Эксплорер-66», выполнял космологические задачи в 1989–1993 годах. Он должен был исследовать космическое микроволновое фоновое излучение во Вселенной.

30

Массивные частицы со слабым взаимодействием.

31

Массивные частицы с гравитационным взаимодействием.

32

Трудно визуализировать то, что мы представляем себе как плоское 3D-пространство. Самый простой путь – ограничить наше пространство двумя измерениями. Ведь совершенно понятно, что страница в книге – плоская, а поверхность мяча – нет.

33

Конечно, эта энергия не возвращается в мышцы ваших рук, а уходит на нагрев среды вокруг шарика.

34

Это происходит потому, что согласно квантовой механике время обратимо. Поэтому, точно так же, как квантовое состояние сейчас однозначно предопределяет будущее состояние, будущее квантовое состояние однозначно предопределяет прошедшее. Но это было бы невозможно, если бы информация, сохранившаяся в этом состоянии, была уничтожена.

35

Сокращенное наименование антидеситтеровской полевой теории.

36

Возможно, он скажет нам, что ответ равен 42.

37

Конечно, я не утверждаю, что мы узнали это только благодаря работам физиков, я мог бы сказать то же самое, если бы писал о химии, инженерии или математике.

38

Я имею в виду теории в естественных науках, а не, допустим, в экономике или психологии.