Почему Е=mc²? И почему это должно нас волновать [заметки]

1

Частица, или бозон, Хиггса – тип субатомной частицы, придающей силу. Бозон Хиггса был постулирован в 1964 году английским профессором Питером Хиггсом, который предположил, что существование бозона объяснит, почему материя имеет массу, а не летает по Вселенной как, например, фотоны света. Открытие бозона Хиггса признано научным прорывом 2012 года; за теоретическое обоснование его существования 8 октября 2013 года Питер Хиггс и бельгийский физик Франсуа Энглер получили Нобелевскую премию в области физики. Прим. ред.

2

Имеется в виду Базз Олдрин (Buzz Aldrin), пилот лунного модуля «Аполлон-11». Прим. перев.

3

Бертран Артур Уильям Рассел (Bertrand Arthur William Russell, 1872–1970) – британский философ, общественный деятель и математик. Лауреат Нобелевской премии по литературе 1950 года. Прим. ред.

4

Ричард Филлипс Фейнман (Файнман) (Richard Phillips Feynman, 1918–1988) – выдающийся американский физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии по физике (1965, совместно с С. Томонагой и Дж. Швингером). Прим. ред.

5

Аббревиатура от фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Европейский совет по ядерным исследованиям). Также иногда переводится как Европейский Центр ядерных исследований. В русском языке обычно используется аббревиатура ЦЕРН. Прим. ред.

6

Альберт Абрахам Майкельсон (Albert Abraham Michelson, 1852–1931) – американский физик, известен изобретением названного его именем интерферометра Майкельсона и прецизионными измерениями скорости света. В 1907 году стал лауреатом Нобелевской премии по физике. Прим. ред.

7

Эдвард Уильямс Морли (Edward Williams Morley, 1838–1923) – американский физик и химик. Наибольшую известность получили его работы в области интерферометрии, выполненные совместно с Альбертом Майкельсоном. Прим. ред.

8

Кроме Майкельсона и Морли, эфир пытались обнаружить многие ученые, но все результаты были одинаковыми – нулевыми. Прим. авт.

9

Изамбард Кингдом Брюнель (Isambard Kingdom Brunel, 1806–1859) – британский инженер, одна из крупных фигур в истории промышленной революции, оставил по себе славу одного из первых инженеров XIX века. Построил 25 железных дорог в Англии, Ирландии, Италии, Индии. Проектировал и руководил постройкой восьми пирсов и сухих доков, пяти висячих мостов, 125 железнодорожных мостов, трех крупных пароходов. В 1855 году опубликовал проект строительства Панамского канала. Прим. ред.

10

Мост у города Бристоль, Великобритания, одна из главных достопримечательностей города и страны, был сооружен в 1836–1864 годах. Первый самостоятельный проект Брюнеля. Прим. ред.

11

Издана на русском языке: Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. М.: Наука, 1989.

12

Главный труд Эвклида, написанный около 300 года до н. э. и посвященный систематическому построению геометрии. Прим. ред.

13

Одна наносекунда составляет одну тысячную микросекунды, или 0,000000001 секунды. Прим. авт.

14

Закрытый ящик нужен просто для того, чтобы мы не могли взглянуть в окно поезда и выяснить, движемся ли мы. Понятно, что это не имеет никакого значения – взгляд в окно может сказать нам о движении относительно земли, не более того.

15

Вы можете посчитать это самостоятельно, зная, что длина окружности равна ее диаметру, умноженному на π (равному примерно 3,142).

16

Герман Минковский (Hermann Minkowski, 1864–1909, Геттинген) – немецкий математик, разработавший геометрическую теорию чисел и геометрическую четырехмерную модель теории относительности. Прим. ред.

17

Амалия Эмми Нётер (Amalie Emmy Noether 1882–1935) – немецкий математик, внесла существенный вклад в изучении абстрактной алгебры и теоретической физики. Прим. ред.

18

Издана на русском языке: Кальвино И. Космикомические истории. М.: АСТ; Астрель; Neoclassic, 2011.

19

Плита из гранодиорита, найденная в 1799 году в Египте возле небольшого города Розетта (теперь Рашид), недалеко от Александрии, с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами – благодарственной надписью, которую в 196 году до н. э. египетские жрецы адресовали Птолемею V Епифану, очередному монарху из династии Птолемеев. Прим. ред.

20

Скрытая цитата стихотворения Редьярда Киплинга East is East, and West is West, and never the twain shall meet («Запад есть Запад, Восток есть Восток, они не сомкнутся нигде». Перевод Ф. Искандера). Прим. науч. ред.

21

Ставшая крылатой фраза, вынесенная на титульный лист культового романа Дугласа Адамса «Автостопом по Галактике». Прим. перев.

22

Эдвард Осборн Уилсон (Edward Osborne Wilson, род. 1929) – американский биолог, социобиолог, мирмеколог, эколог, писатель, дважды лауреат Пулитцеровской премии, профессор Гарвардского университета, академик Национальной академии наук США. Прим. ред.

23

Древнегреческий философ и математик из Милета (Малая Азия). Представитель ионической натурфилософии и основатель милетской (ионийской) школы, с которой начинается история европейской науки. Прим. ред.

24

Томас Генри Гексли (или Хаксли) (Thomas Henry Huxley, 1825–1895) – английский зоолог, популяризатор науки и защитник эволюционной теории Чарлза Дарвина. Член (в 1883–1885 годы – президент) Лондонского королевского общества. В 1890 году награжден Почетной медалью Карла Линнея за продолжение линнеевских традиций в современной биологии. Иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук (1864). Прим. ред.

25

Уильям Уилберфорс (William Wilberforce, 1759–1833) – британский политик и филантроп, христианин, член партии тори, член парламента Британии. Прим. ред.

26

Издана на русском языке: Ньютон И. Математические начала натуральной философии. М.: ЛКИ, 2014.

27

Издана на русском языке: Мендельсон К. А. Г. На пути к абсолютному нулю: Введение в физику низких температур. М.: Атомиздат, 1971.

28

Общее название совокупности различных мистических течений и движений, в основном оккультного, эзотерического и синкретического характера. Прим. ред.

29

Предположительно места на поверхности Земли, которым свойственно проявление «психической энергии». Прим. авт.

30

В выборе шара нет ничего особенного. Вместо него можно было бы выбрать любой другой объект.

31

Как вы понимаете, в понятие «пепел» входят и продукты горения, вернее, та их часть, которая соответствует ранее принадлежавшим углю атомам. Прим. науч. ред.

32

Строго говоря, это не совсем верно. Существует еще одна масса, которая всего на 0,000006 эВ/с2 больше минимальной массы. Эта крохотная разность важна для радиоастрономов, но мы будем исходить из предположения, что она настолько близка к минимальной массе, что не играет никакой роли.

33

Энергия, которую несет в себе фотон, равна разности между 13,6 эВ и 10,2 эВ, составляющей 3,4 эВ.

34

Пьер Жюль Сезар Жансен (Pierre Jules César Janssen; 1824–1907) – французский астроном, член Парижской Академии наук, член Лондонского королевского общества. Прим. ред.

35

Такая смесь из-за своей высокой взрывоопасности называется гремучим газом. Прим. науч. ред.

36

10¹ = 10, 10² = 100 и т. д.

Таким образом, 1026 равно 100 000 000 000 000 000 000 000 000 – теперь вы понимаете, почему была изобретена более компактная система представления таких чисел.

37

10^-1 = 0,1, 10^-2 = 0,01 и т. д. Следовательно, число 10^–27 имеет 26 нулей после запятой.

38

Масса нейтрино существует, как было недавно доказано. За доказательство ее существования Такааки Кадзите и Артуру Макдональду в 2015 году вручили Нобелевскую премию по физике. Прим. ред.

39

Сэр Фред Хойл (Sir Fred Hoyle, 1915–2001) – известный британский астроном и космолог, автор нескольких научно-фантастических романов. Был президентом Королевского астрономического общества. За вклад в науку в 1972 году возведен в рыцарское достоинство Соединенного Королевства. Прим. ред.

40

Жорж Леметр (Georges Henri Joseph Édouard Lemaître; 1894–1966) – бельгийский католический священник, астроном и математик. Основные труды в релятивистской астрофизике и космологии связаны с теорией Большого взрыва. Является автором теории расширяющейся Вселенной, разработанной им независимо от А. А. Фридмана.

41

Субраманьян Чандрасекар (Subrahmanyan Chandrasekhar, 1910–1995) – американский астрофизик и физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии по физике (1983). Член Национальной академии наук США (1955). Член ряда академий наук и научных обществ, в том числе Лондонского королевского общества (1944) и Индийской академии наук. Прим. ред.

42

Верхний предел массы нейтронной звезды можно рассчитать способом, аналогичным тому, как был рассчитан предел Чандрасекара для белых карликов, – другими словами, приняв предположение о том, что в случае образования нейтронной звезды нейтроны не двигаются со скоростью, близкой к скорости света.

43

Артур Стэнли Эддингтон (Sir Arthur Stanley Eddington, 1882–1944) – английский астрофизик. В 1924 году создал теорию белых карликов. В 1938-м был избран президентом Международного астрономического союза. Прим. ред.

44

Огромную роль играет соотношение площади поверхности (через которую отводится поток тепла) к объему (в котором тепло вырабатывается), которое у Солнца в 5 миллиардов раз меньше, чем у человека. Прим. науч. ред.

45

Когда зачинатель квантовой физики Макс Планк еще молодым студентом сказал своему учителю Жолли, что намерен посвятить себя теоретической физике, тот ответил: «Молодой человек, зачем вы хотите испортить себе жизнь, ведь теоретическая физика уже в основном закончена… Стоит ли браться за такое бесперспективное дело?!» Прим. науч. ред.

46

Поль Адриен Морис Дирак (Paul Adrien Maurice Dirac, 1902–1984) – английский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики. Прим. ред.

47

Карл Дейвид Андерсон (Carl David Anderson, 1905–1991) – американский физик-экспериментатор. Был удостоен Нобелевской премии по физике в 1936 году за открытие позитрона. Прим. ред.

48

Марри Гелл-Ман (Гельман, Murray Gell-Mann, род. 1929) – американский физик, лауреат Нобелевской премии 1969 года. Прим. ред.

49

Эй, три кварка для мастера Марка! –

Верно, выглядит он не особенно ярко,

И повадки его, как у сына кухарки.

(Перевод Д. Смирнова-Садовского). Прим. перев.

50

Шарль Огюстен де Кулон (Charles-Augustin de Coulomb, 1736–806) – французский военный инженер и физик, исследователь электромагнитных и механических явлений; член Парижской Академии наук. Его именем названа единица электрического заряда и закон взаимодействия электрических зарядов. Прим. ред.

51

Шелдон Ли Глэшоу (Sheldon Lee Glashow; род. 1932) – американский физик; Стивен Вайнберг (Steven Weinberg, род. 1933) – американский физик; Абдус Салам (Abdus Salam, 1926–1996) – пакистанский физик-теоретик, именем которого назван Международный центр теоретической физики в Триесте. Прим. ред.

52

Янг Чжэньнин (Chen-Ning Franklin Yang, род. 1922) – китайский и американский физик. Лауреат Нобелевской премии 1957 года. Прим. ред.

53

Роберт Л. Миллс (Robert Laurence Mills, 1927–1999) – американский физик, специализировался в области квантовой теории поля, теории сплавов и теории многих тел.

54

Строго говоря, это электронное нейтрино, поскольку оно образуется вместе с антиэлектроном.

55

Франсуа Энглер (François Englert, род. 1932) – бельгийский физик-теоретик, специализирующийся в области статистической физики, квантовой теории поля, космологии, теории струн и супергравитации, лауреат Нобелевской премии по физике 2013 года совместно с Питером Хиггсом за теоретическое открытие механизма генерации массы субатомных частиц в релятивистской калибровочной теории, подтвержденное обнаружением бозона Хиггса в ходе экспериментов на БАК. Прим. ред.

56

Роберт Браут (Robert Brout, 1928–2011) – физик-теоретик, работавший в области физики элементарных частиц. Заслуженный профессор Брюссельского свободного университета. Прим. ред.

57

Джеральд Гуральник (Gerald Stanford «Gerry» Guralnik, 1936–2014) – физик, профессор Университета Брауна. Прим. ред.

58

Карл Хаген (Carl Richard Hagen род. 1937) – профессор физики в Университете Рочестера. Прим. ред.

59

Томас Вальтер Баннерман Киббл (Thomas Walter Bannerman Kibble, род. 1932) – британский физик, член Лондонского королевского общества, работает в Лаборатории Блэкетта (The Blackett Laboratory) Имперского колледжа Лондона. Прим. ред.

60

Питер Уэйр Хиггс (Peter Ware Higgs, род. 1929) – британский физик-теоретик, член Королевского общества Эдинбурга, член Лондонского королевского общества. Лауреат Нобелевской премии по физике за 2013 год совместно с Франсуа Энглером. Прим. ред.

61

В действительности она движется по эллипсу (немного приплюснутому кругу), но этот эллипс очень близок к кругу.

62

Сьюзен Джоселин Белл Бернелл (род. 1943) – британский астрофизик. Первооткрыватель нового класса астрономических объектов – пульсаров. Прим. ред.

63

Энтони Хьюиш (Antony Hewish, род. 1924) – английский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 1974 года (совместно с Мартином Райлом). Прим. ред.

64

Паунд Роберт Вивиан (Pound Robert Vivian) (1919–2010) – американский физик-экспериментатор. Прим. ред.

65

Глен Ребка (Glen Anderson Rebka, Jr., род. 1931), аспирант Роберта Паунда. Прим. ред.

66

Как известно, потенциальная энергия равна mgh, а значит, это относительное увеличение равно gh/c², где g – ускорение свободного падения, а h – высота падения.