Тонкая физика. Масса, эфир и объединение всемирных сил [заметки]
1
И мне по-прежнему нравится эта идея! — Примеч. авт.
2
Начиная отсюда и вплоть до главы 8, я буду опускать прилагательное «обычная», говоря об обычной материи, и вместо этого буду использовать только термин «материя». Мы не будем обращаться к «темной стороне» до тех пор. — Примеч. авт.
3
Предполагается катаклизм, обсуждаемый во вставке из фейнмановских лекций (см. выше). — Примеч. науч. ред.
4
Ближе к концу этой книги я расскажу о других странных идеях, доказательства которых выглядят еще менее убедительно. Я хочу, чтобы вы ощутили разницу! — Примеч. авт.
5
Как протоны, так и нейтроны все время вращаются: мы говорим о том, что им присущ фундаментальный спин. В дальнейшем мы гораздо подробнее побеседуем о фундаментальном спине. Это свойство играет важную роль в современных представлениях о конечном объединении сил. — Примеч. авт.
6
Сорта кварков не следует путать с их цветными зарядами. Цветной заряд представляет собой другое, дополнительное, свойство. Существуют u−кварки с зарядом красного цвета, u−кварки с зарядом желтого цвета и т. д. Таким образом, при наличии трех сортов и трех цветов мы имеем всего 3 × 3 = 9 видов. — Примеч. авт.
7
Строго говоря, законы квантовой механики являются универсальными: они применяются к макроскопическим звездным системам так же хорошо, как и к микроскопическим атомам. Тем не менее для макроскопических систем квантовые ограничения, касающиеся орбит, не имеют практического значения в связи с крайне малым расстоянием между разрешенными орбитами. — Примеч. авт.
8
На самом деле у очень немногих чрезвычайно умных экспертов по квантовой механике, прежде всего у Джеймса Бьеркена, были еще более изощренные аргументы, говорящие о том, что этот подход мог в конце концов сработать. — Примеч. авт.
9
Таким образом, по мере удаления сила уменьшается быстрее, чем в отсутствие эффекта экранирования. — Примеч. авт.
10
Когда Гросс и я открыли асимптотическую свободу, мы были молоды и наивны и не в полной мере понимали важность выбора запоминающегося названия. Если бы мне пришлось делать это снова, то вместо «асимптотической свободы» я использовал бы что-то цепляющее, например «заряд без заряда». Термин «асимптотическая свобода» был предложен моим хорошим другом Сидни Коулманом, которого я прощаю. — Примеч. авт.
11
В 1973 году это было гораздо сложнее, чем сегодня, поскольку с тех пор техника выполнения расчетов была значительно усовершенствована. — Примеч. авт.
12
БЭПК был демонтирован в 2002 году для освобождения туннеля под строительство БАК. — Примеч. науч. ред.
13
Это не квантовый скачок. Квантовые скачки очень малы. — Примеч. авт.
14
Разумеется, «просто» — это сложное понятие. См. главу 12. — Примеч. авт.
15
Это происходит благодаря сохранению суммарного импульса. Изначально он был равен нулю, поскольку электроны и позитроны двигались с одной и той же скоростью в противоположных направлениях. Таким образом, в конце, в момент наблюдения, он по-прежнему должен быть равен нулю. Конечно, в принципе, мы могли бы экспериментально обнаружить, что импульс не сохраняется, однако тогда нам пришлось бы вернуться назад и переучить все основы физики. — Примеч. авт.
16
В этом примере вы должны проигнорировать факт нахождения трех треугольников в разных местах. Если это вас смущает, вы можете представить, что они являются бесконечно тонкими треугольниками, размещенными друг на друге. — Примеч. авт.
17
Не беспокойтесь, экзамена не будет. — Примеч. авт.
18
Однажды у меня состоялся очень интересный разговор об этом с самим Фейнманом. Он сказал мне, что первоначально надеялся удалить из теории эти вакуумные процессы и был очень разочарован, не найдя последовательного способа это сделать. Я подробнее расскажу об этом разговоре в главе 8. — Примеч. авт.
19
Ранее я упоминал о третьем кварковом аромате, о странном кварке s. Существует еще три кварковых аромата: очарованный c, прелестный b и истинный t. Они являются еще более тяжелыми и нестабильными, чем s−кварк. Мы проигнорируем их все. — Примеч. авт.
20
Симметрия специальной теории относительности изменяет энергию частиц, но также изменяет поведение весов, использующихся для их взвешивания, поэтому мы не обнаружим никакого эффекта. Наша локальная цветовая симметрия, наоборот, не производит никаких изменений в нормальных весах, вроде тех, что используются в продуктовых магазинах, которые имеют нулевой суммарный цветной заряд. Таким образом, они зарегистрируют изменение веса, и нам придется с этим считаться. — Примеч. авт.
21
Как мы обсудим позже. — Примеч. авт.
22
Во второй был введен второй закон Эйнштейна. — Примеч. авт.
23
Выделение мое. — Примеч. авт.
24
На самом деле его акцент был характерен для жителей Куинса (один из пяти округов Нью-Йорка): Фейнман был родом из района Фар Рокуэй. — Примеч. авт.
25
Это не каламбур. — Примеч. авт.
26
В первом приближении. — Примеч. авт.
27
Для экспертов: они также распадаются при низких энергиях. — Примеч. авт.
28
Подробнее о слабом взаимодействии см. в глоссарии, главе 17 и приложении B. — Примеч. авт.
29
То есть те, которые я считаю наиболее перспективными. Мы будем обсуждать их в главах 17–21. — Примеч. авт.
30
Технический момент: чтобы измерить длину пути в направлениях, отличных от местных направлений север — юг или запад — восток, вы разбиваете этот путь на маленькие шаги, применяете к каждому из них теорему Пифагора и складываете длины. Чем меньше шаги, тем точнее измерение. — Примеч. авт.
31
Математики и физики обычно обозначают их x>1, x>2, x>3. — Примеч. авт.
32
Однако в примечаниях я упомянул о многообещающей возможности. — Примеч. авт.
33
Чтобы не слишком усложнять повествование, я отложил описание очень интересного астрономического открытия — темной материи. Мы коснемся этой темы позднее. — Примеч. авт.
34
Мы будем подробно обсуждать суперсимметрию далее в связи с объединением сил. Сейчас главное — понять, что она делает неимоверно большой вклад в плотность, как и все остальное. — Примеч. авт.
35
Конечно, это возможно. — Примеч. авт.
36
Если вы готовы поверить мне на слово и предпочитаете избежать сложных деталей, можете сразу перейти к разделу «Большая числодробилка». — Примеч. авт.
37
По одному для каждого пальца. — Примеч. авт.
38
По крайней мере, это хорошая рабочая гипотеза, и она успешно подтверждается. — Примеч. авт.
39
Возможно, это несколько наивно с моей стороны. — Примеч. авт.
40
Внимательные читатели узнают в этом соотношении второй закон Шрёдингера. — Примеч. авт.
41
По поводу посредственности Сальери серьезные музыкальные критики все еще спорят. Тем не менее он печально известен именно своей посредственностью. — Примеч. авт.
42
Предупреждение: вы можете испытать чувство дежавю. Я уже приводил эту цитату в главе 7. — Примеч. авт.
43
Это, конечно, не входит в Олимпийские игры, поэтому не является Олимпийским событием. Однако как задача, достойная греческих богов и богинь, она может считаться Олимпийской. — Примеч. авт.
44
Обнаружено в 2015 году (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.061102). — Примеч. пер.
45
Если точнее, то теория Ньютона описывает результаты общей теории относительности приблизительно. Теория Ньютона работает лучше всего, когда тела движутся медленно по сравнению со скоростью света и не являются слишком большими и плотными. — Примеч. авт.
46
Здесь, как и много где еще, продолжаются отсылки к шутке про три закона Ома. — Примеч. науч. ред.
47
Мы обсуждали тесную связь между сверхкороткими расстояниями и сверхвысокими энергиями. Вы можете обратиться к примечаниям и некоторым дополнительным комментариям. — Примеч. авт.
48
Исключений я коснусь чуть позже. — Примеч. авт.
49
Перевод Г. Варденги.
50
Написано несколько книг, посвященных нейтрино и их свойствам. (На самом деле они участвуют во взаимодействии, только очень редко.) Поскольку этот предмет является сугубо техническим и несколько уводящим от нашей основной темы, я описал его очень избирательно и кратко. Дополнительные подробности и ссылки вы можете найти в примечаниях. — Примеч. авт.
51
Нейтрино — это особый случай, как мы только что говорили. — Примеч. авт.
52
Строго говоря, электромагнетизм представляет собой смесь частей SU(2) и U(1), как мы только что говорили. Таким образом, симметрия U(1) — это не совсем электромагнетизм. Она имеет собственное название — гиперзаряд. Однако я в основном буду использовать для нее более знакомое, но совсем точное название. — Примеч. авт.
53
Здесь игра слов Charge Account от charge — «заряд». — Примеч. пер.
54
Подробнее об этом далее, в главе 21. — Примеч. авт.
55
Я уже упоминал об этом в главе 8. — Примеч. авт.
56
Подтверждение в виде поразительного количественного успеха приведено далее. — Примеч. авт.
57
Дополнительные сведения о количественных аспектах вы можете найти в следующей главе и примечаниях. — Примеч. авт.
58
Материя, состоящая из фотонов, электронов, кварков и глюонов. — Примеч. авт.
59
Более подробное описание этой темы вы можете найти в приложении Б. — Примеч. авт.
60
То есть в «пустом». — Примеч. авт.
61
Такие изменения принято называть спиральностью; еще не совсем хиральность, но ее предтеча. — Примеч. науч. ред.
Один из лучших популяризаторов науки Фрэнк Вильчек в доступной форме описывает основные составляющие физической реальности — пространство, время, материю, энергию и динамическую сложность. Вы узнаете о теории Большого взрыва и возникновении Вселенной, познакомитесь с одними из крупнейших проектов современности: охотой на частицу Хиггса и поиском гравитационных волн, положивших начало новому виду «многоканальной» астрономии. Книга лауреата Нобелевской премии по физике для всех, кто хочет приблизиться к пониманию устройства Вселенной.
Верно ли, что красота правит миром? Этим вопросом на протяжении всей истории человечества задавались и мыслители, и художники, и ученые. На страницах великолепно иллюстрированной книги своими размышлениями о красоте Вселенной и научных идей делится Нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек. Шаг за шагом, начиная с представлений греческих философов и заканчивая современной главной теорией объединения взаимодействий и направлениями ее вероятного развития, автор показывает лежащие в основе физических концепций идеи красоты и симметрии.
Книга посвящена жизни и творчеству выдающегося советского кристаллографа, основоположника и руководителя новейших направлений в отечественной науке о кристаллах, основателя и первого директора единственного в мире Института кристаллографии при Академии наук СССР академика Алексея Васильевича Шубникова (1887—1970). Классические труды ученого по симметрии, кристаллофизике, кристаллогенезису приобрели всемирную известность и открыли новые горизонты в науке. А. В. Шубников является основателем технической кристаллографии.
Нильс Бор — одна из ключевых фигур квантовой революции, охватившей науку в XX веке. Его модель атома предполагала трансформацию пределов знания, она вытеснила механистическую модель классической физики. Этот выдающийся сторонник новой теории защищал ее самые глубокие физические и философские следствия от скептиков вроде Альберта Эйнштейна. Он превратил родной Копенгаген в мировой центр теоретической физики, хотя с приходом к власти нацистов был вынужден покинуть Данию и обосноваться в США. В конце войны Бор активно выступал за разоружение, за интернационализацию науки и мирное использование ядерной энергии.
Джеймс Клерк Максвелл был одним из самых блестящих умов XIX века. Его работы легли в основу двух революционных концепций следующего столетия — теории относительности и квантовой теории. Максвелл объединил электричество и магнетизм в коротком ряду элегантных уравнений, представляющих собой настоящую вершину физики всех времен на уровне достижений Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Несмотря на всю революционность его идей, Максвелл, будучи очень религиозным человеком, всегда считал, что научное знание должно иметь некие пределы — пределы, которые, как ни парадоксально, он превзошел как никто другой.
Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.
«Занимательное дождеведение» – первая книга об истории дождя.Вы узнаете, как большая буря и намерение вступить в брак привели к величайшей охоте на ведьм в мировой истории, в чем тайна рыбных и разноцветных дождей, как люди пытались подчинить себе дождь танцами и перемещением облаков, как дождь вдохновил Вуди Аллена, Рэя Брэдбери и Курта Кобейна, а Даниеля Дефо сделал первым в истории журналистом-синоптиком.Сплетая воедино научные и исторические факты, журналист-эколог Синтия Барнетт раскрывает удивительную связь между дождем, искусством, человеческой историей и нашим будущим.
Эта книга – захватывающий триллер, где действующие лица – охотники-ученые и ускользающие нейтрино. Крошечные частички, которые мы называем нейтрино, дают ответ на глобальные вопросы: почему так сложно обнаружить антиматерию, как взрываются звезды, превращаясь в сверхновые, что происходило во Вселенной в первые секунды ее жизни и даже что происходит в недрах нашей планеты? Книга известного астрофизика Рэя Джаявардхана посвящена не только истории исследований нейтрино. Она увлекательно рассказывает о людях, которые раздвигают горизонты человеческих знаний.
Что такое время в современном понимании и почему оно обладает именно такими свойствами? Почему время всегда двигается в одном направлении? Почему существуют необратимые процессы? Двадцать лет назад Стивен Хокинг пытался объяснить время через теорию Большого Взрыва. Теперь Шон Кэрролл, один из ведущих физиков-теоретиков современности, познакомит вас с восхитительной парадигмой теории стрелы времени, которая охватывает предметы из энтропии квантовой механики к путешествию во времени в теории информации и смысла жизни. Книга «Вечность.
«Карло Ровелли – это человек, который сделал физику сексуальной, ученый, которого мы называем следующим Стивеном Хокингом». – The Times Magazine Что есть время и пространство? Откуда берется материя? Что такое реальность? «Главный парадокс науки состоит в том, что, открывая нам твердые и надежные знания о природе, она в то же время стремительно меняет ею же созданные представления о реальности. Эта парадоксальность как нельзя лучше отражена в книге Карло Ровелли, которая посвящена самой острой проблеме современной фундаментальной физики – поискам квантовой теории гравитации. Упоминание этого названия многие слышали в сериале “Теория Большого взрыва”, но узнать, в чем смысл петлевой гравитации, было почти негде.
Жизнь — самый экстраординарный феномен в наблюдаемой Вселенной; но как возникла жизнь? Даже в эпоху клонирования и синтетической биологии остается справедливой замечательная истина: никому еще не удалось создать живое из полностью неживых материалов. Жизнь возникает только от жизни. Выходит, мы до сих пор упускаем какой-то из ее основополагающих компонентов? Подобно книге Ричарда Докинза «Эгоистичный ген», позволившей в новом свете взглянуть на эволюционный процесс, книга «Жизнь на грани» изменяет наши представления о фундаментальных движущих силах этого мира.
Надеемся, что отсутствие формул в книге не отпугнет потенциальных читателей. Шон Кэрролл – физик-теоретик и один из самых известных в мире популяризаторов науки – заставляет нас по-новому взглянуть на физику. Столкновение с главной загадкой квантовой механики полностью поменяет наши представления о пространстве и времени. Большинство физиков не сознают неприятный факт: их любимая наука находится в кризисе с 1927 года. В квантовой механике с самого начала существовали бросающиеся в глаза пробелы, которые просто игнорировались.