Первые три минуты [заметки]

1

За эти достижения С. Вайнберг удостоен в 1979 г. Нобелевской премии по физике.

2

В обоих случаях автор имеет в виду, что нулю равна только масса покоя нейтрино и фотона. Масса этих частиц равна их энергии, деленной на квадрат скорости света, а энергия может быть любой, в том числе близкой к нулю. — Прим. ред.

3

О современных попытках найти это число на основании данных лабораторной физики см. дополнение редактора 6. — Прим. ред.

4

Имеются в виду звезды «первого поколения». В дальнейшем в состав межзвездного газа вошли и другие элементы, но процесс образования звезд продолжался, появились звезды «второго поколения» более сложного состава. — Прим. ред.

5

Здесь и далее в аналогичных случаях автор употребляет английский глагол «соок», означающий «приготовлять пищу». Имеется в виду, конечно, процесс образования химических элементов в ранней Вселенной. — Прим. пер.

6

О возможности определения движения скопления галактик под прямым углом к лучу зрения см. дополнение редактора 5. — Прим. ред.

7

Независимость цвета от доплеровского сдвига имеет место только при определенном соотношении между излучениями разной длины волны. В общем случае цвет зависит от скорости движения, но звезды, которые мы наблюдаем в Галактике, движутся слишком медленно. — Прим. ред.

8

Заметьте, что нашу Галактику принято писать с прописной буквы, а другие галактики — со строчной. — Прим. ред.

9

Мальстрем — сильное течение с водоворотами, образующееся во время приливов в узости между Лофотенскими островами вблизи берегов Норвегии. — Прим. пер.

10

Лучше взять 300 миллионов световых лет и более в качестве расстояния, начиная с которого справедлив Космологический Принцип. — Прим. ред.

11

Краткое изложение того, как ньютонова механика может быть применена к рассмотрению бесконечных систем, дано в дополнении редактора 1. — Прим. ред.

12

Краткую справку о жизни и деятельности А. А. Фридмана можно найти в дополнении редактора 2. — Прим. ред.

13

Подразумевается движение по геодезической линии (длина которой между двумя точками равна кратчайшему расстоянию между ними) в искривленном пространстве. Это соответствует прямой линии в евклидовом пространстве. — Прим. ред.

14

В земных условиях эта скорость называется второй космической скоростью и равна 11,2 км/с. — Прим. ред.

15

Дословный перевод строки из поэмы Дж. Мильтона (1608–1674) «II Penseroso» («Задумчивый»). По просьбе С. Вайнберга приводим соответствующий отрывок из поэмы в переводе Ю. Корнеева (цит. по изданию: Джон Мильтон. Потерянный рай. Стихотворения. Самсон-борец. М., Худ. лит., 1976, с. 400):

«… Порой сижу у ночника

В старинной башне я, пока

Горит Медведица Большая,

И дух Платона возвращаю

В наш мир с заоблачных высот,

Где он с бессмертными живет,

Иль тщусь, идя за Трисмегистом

Путем познания тернистым,

Заставить слушаться меня

Тех демонов воды, огня,

Земли и воздуха, чья сила

Стихии движет и светила…»

(Гермес Трисмегист — вымышленный автор теософского учения III–IV в. н. э., считался покровителем магии.) — Прим. пер.

16

Точнее, два-три десятка лет… — Прим. ред.

17

В 1978 году они стали лауреатами Нобелевской премии. — Прим. ред.

18

МТИ — Массачусетский технологический институт. США. — Прим. пер.

19

Эоны (древнегреч.) — гигантские интервалы времени. — Прим. пер.

20

Далее это свойство фотона автор называет просто «спином фотона». — Прим. пер.

21

Поглощение фотона свободным электроном невозможно (из-за закона сохранения энергии-импульса), и это оказывается существенным (см. дополнение редактора 3). — Прим. ред.

22

Точнее, квантование испускания и поглощения энергии веществом. Идея квантования энергии самого вещества возникла позднее. — Прим. ред.

23

Чтобы поглотить в процессе фотосинтеза одну молекулу углекислого газа СО2, растениям нужно четыре фотона из видимого солнечного света. — Прим. ред.

24

ТНТ — тринитротолуол, тротил — взрывчатое вещество, широко употребляемое в технике. — Прим. ред.

25

Максимум распределения соответствует условию hν = 2,82 kT (см. математическое дополнение 4). — Прим. ред.

26

Квантовые эффекты значительны и до достижения максимума. При длине волны 0,27 см интенсивность в 2,7 раза меньше, чем по формуле Рэлея — Джинса, а при длине волны 0,15 см — в 7,4 раза меньше, а это — следствие квантовых эффектов. — Прим. ред.

27

Электронно-возбужденное состояние. — Прим. ред.

28

См. дополнение редактора. — Прим. ред.

29

НАСА — Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США. — Прим. пер.

30

Об измерениях, обнаруживших эффект анизотропии излучения, см. дополнение редактора 5 — Прим. ред.

31

Полное давление, складывающееся из давления излучения и давления вещества, не уменьшилось. Собиранию прозрачного вещества в сгустки препятствует только давление самого вещества, но не давление излучения. Именно это имеет в виду автор, говоря об уменьшении полного «эффективного» давления. — Прим. ред.

32

В соответствии с плавным распределением частиц по энергии в тепловом равновесии количество частиц и античастиц также плавно меняется с температурой и становится значительным уже при 1/4 температуры, которую автор называет пороговой. — Прим. ред.

33

Здесь и ниже автор имеет в виду массу покоя. — Прим. ред.

34

Существенно, что рассматривается чистая вода без примесей. — Прим. ред.

35

Иногда эту же величину называют барионным зарядом. — Прим. ред.

36

В настоящее время этот закон подвергается сомнению. Вопрос чрезвычайно важен для космологии. См. дополнение редактора 6 — Прим. ред.

37

В последнее время обнаружена еще одна частица типа мюона, но значительно более тяжелая — тау-лептон (масса m_τ ~ 1780 МэВ). Предполагается, что существует соответствующий третий тип нейтрино и антинейтрино ν_τ и анти-ν_τ, а также выполняется соответствующий закон сохранения «тритонного» лептонного числа. — Прим. ред.

38

См. дополнение редактора 6. — Прим. ред.

39

По поводу концентрации нейтрино см. дополнение редактора 7. — Прим. ред.

40

Автор имеет в виду два сорта нейтрино и антинейтрино. Учет третьего сорта дал бы 7/4 + 3 × (7/8) +1 = 43/8, что мало меняет дальнейшее. — Прим. ред.

41

В действительности, после образования дейтерия основные реакции таковы: D + D → Т + р; T + D → ⁴Не + р; D + D → ³Не + n; n + 3Не → Т + р и T + D → ⁴Не + р. Эти реакции, не требующие испускания кванта, более вероятны по сравнению с приведенными в тексте реакциями присоединения D + D → Т + γ; Т + р → ⁴Не + γ. — Прим. ред.

42

Здесь автор употребляет слово «bottleneck», что буквально означает «горлышко бутылки». — Прим. пер.

43

См. примечание редактора в сноске 41.

44

Строго говоря, существуют медленно распадающиеся ядра ⁵Не, ⁸Li, ⁸В, но вероятность их образования очень мала. — Прим. ред.

45

По отношению к массе вещества. — Прим. ред.

46

См. дополнение редактора 8 — Прим. ред.

47

Дополнительные данные по истории создания теории горячей Вселенной см. в дополнении редактора 9 — Прим. ред.

48

ЦЕРН — Европейский Центр Ядерных Исследований (Женева). — Прим. пер.

49

Калтех — Калифорнийский технологический институт, США. — Прим. пер.

50

В настоящее время убедительно доказано существование пятого сорта кварков — «красивых», и по соображениям симметрии считается весьма вероятным существование шестого сорта. — Прим. ред.

51

Речь идет о работе Я.Б. Зельдовича, Л.Б. Окуня и С.Б. Пикельнера, опубликованной в журнале «Успехи физических наук» (1965, т. 87, вып. 1, с. 113). — Прим. ред.

52

3а создание этой теории С. Вайнберг (а также А. Салам и Ш. Глешоу) был удостоен в 1979 году Нобелевской премии по физике. — Прим. ред.

53

По этому поводу см. дополнение редактора 10. — Прим. ред.

54

О попытках обнаружения гравитационных волн и о последних достижениях в этой области см. дополнение редактора 11 — Прим. ред.

55

О будущем Вселенной см. дополнение редактора 12. — Прим.

ред.

56

Автор имеет в виду плотность энергии на единицу длины волны. Обычно радиоастрономы относят плотность энергии к интервалу частот dν, и тогда плотность пропорциональна λ^-2. — Прим. ред.

57

С точки зрения наблюдателя, движущегося с источником. — Прим. ред.

58

Здесь включено давление излучения. — Прим. ред.

59

Рассматривается только давление вещества. — Прим. ред.

60

Речь идет о находящихся в равновесии и взаимодействующих частицах е⁺, е^- и γ. — Прим. ред.

61

Здесь учтены два сорта нейтрино ν_e и ν_μ и их античастицы. Вероятно, существует еще один сорт ν_τ и ν^-_τ. — Прим. ред.

62

Если бы мы мысленно выделили эллипсоид вместо шара, то действительно результат оказался бы иным. Это обстоятельство можно считать проявлением так называемого гравитационного парадокса, т. е. трудности, возникающей при применении ньютоновой теории тяготения к безграничной среде с постоянной плотностью вещества.

63

Вид функции φ закона Хаббла непосредственно доказывает изотропию, т. е. равноценность всех направлении, и сферическую симметрию относительно начала координат. Только после следующего шага — доказательства однородности решения — можно доказать также изотропию относительно любой точки среды.

64

Решение, в котором трехмерное пространство является плоским, можно рассматривать как предельный случай пространства отрицательной кривизны при кривизне, стремящейся к нулю.

65

Тот факт, что нет «барионного» поля, связанного с барионным зарядом (как электрическое поле связано с электрическим зарядом), отмечали еще Ли и Янг в 1956 году. Такое «барионное» поле изменяло бы законы небесной механики, проверенные с огромной точностью. Изменение связано в первую очередь с тем, что различные вещества имеют различный барионный заряд на единицу массы.

66

Weinberg Steven. Conceptual Foundation of the Unified Theory of Weak and Electromagnetic Interactions: Nobel Lecture. December 8, 1979. — Перевод И.М.Дремина.

67

Проекция спина на направление движения. — Прим. перев.

68

Массачусетский технологический институт. — Прим. перев.