Текст книги "Чудеса обычных вещей. Что обыденная жизнь рассказывает нам о большой Вселенной"
Автор книги: Маркус Чоун (Чаун)
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 10 страниц)
Корпускулярно-волновой дуализм. Способность субатомной частицы вести себя и как локализованная в пространстве частица, подобная биллиардному шару, и как распределенная в пространстве волна.
Космологический горизонт. Вселенная имеет горизонт, очень похожий на тот, что окружает корабль в море. Причина существования горизонта Вселенной в том, что свет имеет предельную скорость, а Вселенная существует ограниченный период времени. Это значит, что мы видим только те объекты, свету которых хватило времени, чтобы долететь до нас с момента Большого взрыва. Наблюдаемая вселенная похожа на пузырь с Землей в центре: поверхность пузыря и есть тот самый космологический горизонт. С каждым днем Вселенная становится старше (на один день), поэтому каждый день горизонт расширяется, и становятся видимы новые объекты – точь-в-точь как корабли, появляющиеся на горизонте в море.
Красный гигант.Звезда, которая исчерпала водородное топливо в своем ядре. Парадоксально, но сжатие звездного ядра – которому не хватает тепла, чтобы противостоять гравитации, – нагревает внутреннюю область звезды. Яростное горение водорода в огненной оболочке непосредственно вокруг звездного ядра приводит к тому, что внешняя оболочка сначала раздувается, а затем остывает и обретает тускло-красный цвет. Красный гигант (между прочим, это далекое будущее Солнца) может выделять в 10 000 раз больше тепла, чем Солнце, – главным образом про причине своей огромной поверхности.
Лазер.Источник света, в котором на передний план выступает стадная природа фотонов, то бишь бозонов. А именно: чем больше фотонов пройдет сквозь некий материал, тем больше вероятность, что другие атомы этого материала будут излучать фотоны с теми же свойствами. В результате образуется толпа фотонов, марширующих в ногу (ну хорошо, скажем иначе: лавина стройно летящих фотонов).
Магнитное поле.Силовое поле, окружающее магнит.
Масса.Мера количества материи в объекте. Масса – самая концентрированная форма энергии. Одни грамм массы (любого вещества) содержит то же количество энергии, что и 100 000 тонн динамита.
Масс-спектрограф. Устройство для сравнения масс атомов – или, если быть более точным, ионов. Это делается путем измерения того, насколько магнитное поле изгибает траекторию атома, летящего в пространстве. Чем массивнее частица, тем меньше изгибается траектория.
Метеоритная гипотеза. Представление о том, что Солнце получает тепло от постоянно сыплющегося на его поверхность метеоритного дождя. К сожалению, это не так.
Млечный Путь.Наша Галактика.
Мгновенное воздействие. См.: Нелокальность.
Модель Резерфорда. Ранняя модель атома, в которой отрицательно заряженные электроны представлялись рассыпанными по обширному облаку положительного заряда, подобно изюму на сливовом пудинге.
Молекула.Компания атомов, склеенных вместе электромагнитными силами. Один атом – а именно углерод – обладает способностью устанавливать стабильные химические связи разного типа с другими атомами, образуя таким манером огромное количество молекул. По этой причине химики делят молекулы на «органические»: основанные на углероде – и «неорганические»: все остальные.
Многомировая интерпретация. Представление о том, что квантовая теория описывает все на свете, а не только микроскопический мир атомов и их составляющих. Поскольку квантовая теория разрешает атому быть в двух местах одновременно, значит, и обеденный стол может быть в двух местах одновременно. Однако при этом, согласно «многомировой интерпретации», разум того, кто наблюдает за столом, разделяется на две части: одна воспринимает стол в одном месте, а вторая – в другом. Таким образом, в двух отдельных реальностях, или вселенных, существуют уже два разума.
Мультивселенная.Гипотетическое укрупнение космоса, в котором наша Вселенная оказывается всего лишь одной из бесчисленного множества отдельных индивидуальных вселенных. Большинство вселенных мертвы и неинтересны. Только в крохотном подмножестве вселенных законы физики способствуют появлению звезд, планет, а затем и жизни.
Наблюдаемая вселенная. Все, что мы можем видеть вплоть до горизонта Вселенной. Ну хорошо, все вплоть до космологического горизонта.
Нейтрино.Нейтральная субатомная частица с оченьмалой массой, которая передвигается со скоростью, оченьблизкой к скорости света. Нейтрино почти никогда не взаимодействуют с материей. Однако когда их образуется большое количество, они могут разорвать звезду на части, как при взрыве сверхновой.
Нейтрон.Один из двух базисных кирпичиков атомного ядра. Нейтроны, по сути, обладают той же массой, что и протоны, но не несут электрический заряд. Вне атомного ядра они нестабильны и распадаются примерно через десять минут.
Нелокальность.«Сверхъестественная» способность объектов, подчиняющихся квантовой теории, продолжать «узнавать» состояние друг друга, даже если разделены большим расстоянием.
Нуклеосинтез.Процесс образования ядер химических элементов тяжелее водорода в ходе реакции ядерного синтеза (слияния, «склеивания»). В астрофизике различают первичный нуклеосинтез, происходивший в процессе Большого взрыва, и звездный нуклеосинтез, происходящий внутри звезд.
Нуклон.Обобщающий термин, используемый для обозначения как протона, так и нейтрона – двух базисных кирпичиков атомного ядра.
Общая теория относительности. Теория гравитации Эйнштейна, которая показывает, что гравитация не что иное, как искривление пространства-времени. Теория включает несколько идей, которых не было в теории гравитации Ньютона. Одна из них заключается в том, что ничто, даже гравитация, не может двигаться быстрее света. Другая гласит, что все формы энергии обладают массой и, таким образом, служат источником гравитации. Помимо всего прочего общая теория относительности предсказала черные дыры, расширение Вселенной и то, что гравитация может изгибать путь света.
Период полураспада. Время, за которое распадается половина ядер в образце радиоактивного вещества. После одного периода полураспада остается половина атомов; после двух – четверть; после трех – восемь, и так далее. У разных радиоактивных элементов и изотопов период полураспада может длиться от ничтожных долей секунды до многих миллиардов лет.
Принцип относительности. Представление о том, что для наблюдателей, перемещающихся с постоянной скоростью относительно друг друга, все физические законы одинаковы.
Плазма.Частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов).
Планковская длина. Фантастически крошечное расстояние, на котором сила гравитационного взаимодействия становится сравнима с силами других фундаментальных взаимодействий. Планковская длина в триллион триллионов раз меньше атома. Она соответствует планковской энергии. Маленькие расстояния соответствуют большим энергиям из-за волновой природы вещества.
Плотность.Масса объекта, разделенная на его объем. Воздух имеет низкую плотность, а железо – высокую.
Позитрон.Античастица электрона.
Полное солнечное затмение. Покрытие Солнца диском Луны, когда она проходит между Землей и Солнцем.
Принцип запрета(принцип Паули). Запрет двум микроскопическим частицам (фермионам) разделять одно и то же квантовое состояние. Принцип Паули не позволяет электронам, то бишь фермионам, сидеть друг на друге и, следовательно, объясняет существование различных атомов и многообразие мира вокруг нас.
Принцип неопределенности Гейзенберга. Принцип квантовой теории, гласящий, что существуют пары величин, таких, как положение частицы и скорость, которые не могут быть известны одновременно с абсолютной точностью. Принцип неопределенности устанавливает предел тому, насколько точно может быть вычислено произведение этой пары величин. На практике сие означает: если точно известен импульс частицы, то невозможно понять, где же находится эта частица. И наоборот: если точно известно местоположение частицы, то совершенно непонятно, что там с ее импульсом. Устанавливая пределы нашим знаниям, принцип неопределенности Гейзенберга придает природе «расплывчатость». Если мы всмотримся как следует, то все расплывется бессмысленным пятном с неясными очертаниями, подобно фотографии в газете, если рассматривать ее слишком близко.
Принцип сохранения энергии. Принцип, согласно которому энергия не появляется ниоткуда и не исчезает бесследно, она лишь преобразуется из одной формы в другую.
Причинность.Идея, заключающаяся в том, что причина всегда предшествует следствию. Причинность – самый заветный принцип в физике. Однако квантовые события, такие, как распад атома, судя по всему, представляют собой следствия, которым не предшествовали никакие причины.
Пространство-время. В общей теории относительности пространство и время, по существу, одно и то же. Они рассматриваются как одна сущность – пространство-время. А искривление пространства-времени есть не что иное, как тяготение.
Протон.Один из двух базисных кирпичиков ядра. Протон несет положительный электрический заряд, равный и противоположный заряду электрона.
Протон-протонный цикл. Цепочка ядерных реакций, посредством которых звезды с массой до полутора солнечных масс превращают водород в гелий.
Радий.Очень нестабильный, то есть радиоактивный, элемент, открытый Марией Кюри в 1898 году.
Радиоактивное датирование. Использование радиоактивного распада элементов – например, урана – для определения возраста пород. Рано или поздно нестабильный уран распадается до стабильного свинца, с ходом времени соотношение свинец/уран изменяется в пользу свинца, и это может быть использовано для датирования материала.
Радиоактивный распад.Распад нестабильных тяжелых атомов на легкие и стабильные. Процесс сопровождается испусканием либо альфа-частиц, либо бета-частиц, либо гамма-лучей.
Расширение вселенной. Разбегание галактик в результате Большого взрыва.
Сверхновая.Катастрофический взрыв звезды. На короткое время сверхновая может превзойти по яркости целую галактику из 100 миллиардов обычных звезд. Считается, что после взрыва сверхновой на ее месте остается сильно сжатая нейтронная звезда.
Световой год.Удобная единица для характеристики расстояний во Вселенной. Это просто-напросто расстояние, которое свет проходит за один год, а именно – 9,46 триллиона километров.
Сильное взаимодействие. Одно из четырех фундаментальных взаимодействий в физике. Мощное взаимодействие, действующее в масштабах порядка размера атомного ядра и менее. Удерживает протоны и нейтроны в атомном ядре.
Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). Устройство, которое медленно ведет сверхтонкой иглой по поверхности материала и, считывая вертикальные движения иглы, выдает изображение атомного пейзажа поверхности материала.
Скорость света.Абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме, составляющая 299 792,458 километра в секунду.
Слабое взаимодействие. Одно из четырех фундаментальных взаимодействий в физике. Проявляется на расстояниях, значительно меньших размера атомного ядра. Хотя это взаимодействие называется «слабым» и действительно много слабее сильного взаимодействия, оно может превратить нейтрон в протон и, таким образом, ответственно за бета-распад.
Спин.Параметр, которому нет аналога в повседневном мире. Очень упрощенно говоря, субатомные частицы со спином ведут себя так, будто они маленькие вращающиеся волчки (только на самом деле они вовсе не вращаются).
Субатомная частица. Частица размером меньше атома, такая, как электрон или нейтрон.
Теория большого взрыва. Представление о том, что Вселенная возникла из некоего сверхплотного, сверхгорячего состояния 13,7 миллиарда лет назад и с тех пор расширяется и охлаждается.
Тройной альфа-процесс. «Неправдоподобный» процесс, при котором в недрах звезды три ядра атома гелия спекаются в ядро атома углерода, открывая дорогу к формированию всех тяжелых элементов.
Уравнения Максвелла. Горстка изящных уравнений, составленных Джеймсом Клерком Максвеллом в 1868 году, в которых аккуратно резюмируются все электрические и магнитные явления. Уравнения показывают, что свет – это электромагнитная волна.
Уравнение Шрёдингера. Уравнение, которое показывает, как вероятностная волна, или волновая функция, описывающая, например, какую-либо частицу, изменяется во времени.
Фермион.Микроскопическая частица с полуцелым спином – 1/2, 3/2, 5/2 и так далее. Благодаря такому спину эти частицы избегают друг друга. Их «антиобщественное» поведение – причина того, что земля под нашими ногами твердая.
Физические законы. Фундаментальные законы, управляющие поведением Вселенной.
Фотон.Частица (квант) света.
Фотоэффект.Испускание электронов веществом под действием света.
Фундаментальные взаимодействия. Четыре главные силы, которые, как считается, стоят за всеми явлениями природы. Эти четыре силы – гравитационное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие, сильное взаимодействие и слабое взаимодействие. Физики сильно подозревают, что все эти силы – на самом деле разные аспекты одной сверхсилы. Во всяком случае, эксперименты уже продемонстрировали, что электромагнитное и слабое взаимодействия – две стороны одной медали.
Фундаментальная частица. Один из базисных кирпичиков материи. В настоящее время физики полагают, что существует шесть различных кварков и шесть различных лептонов, таким образом, в сумме получается 12 фундаментальных частиц. Есть надежда, что кварки окажутся всего лишь другой стороной лептонов.
Химическая связь.«Клей», который сцепляет атомы, создавая из них молекулы. Химическая связь предполагает, что атомы могут делиться своими внешними электронными оболочками, жертвовать ими или заимствовать у других атомов.
Химическое топливо. Топливо, подобное углю, нефти или динамиту. Перераспределение электронов в атомах вещества связано с высвобождением тепловой энергии.
Черная дыра.Мощное искривление пространства-времени, остающееся после того, как гравитация сжимает массивное тело до точки. Ничто, даже свет, не может выбраться из этой области, отсюда и эпитет «черная». Во Вселенной существуют по меньшей мере два типа черных дыр: черные дыры размером со звезду, которые образуются, когда массивные звезды больше не могут вырабатывать внутреннее тепло, противоборствующее сжимающей звезду гравитации, и «сверхмассивные» черные дыры. В сердце большинства галактик – судя по всему, именно сверхмассивные черные дыры. Например, масса черной дыры в сердце нашей галактики, Млечного Пути, в миллионы раз превосходит массу Солнца, а в могучих квазарах сидят черные дыры, масса которых превышает массу Солнца в миллиарды раз.
Электрический заряд. Свойство микроскопических частиц. Электрический заряд бывает отрицательным и положительным. Электроны, к примеру, несут отрицательный заряд, а протоны – положительный. Частицы с одинаковыми зарядами отталкивают друг друга, а с противоположными – притягиваются друг к другу.
Электрическое поле. Силовое поле, окружающее электрический заряд.
Электромагнитная волна. Волна, состоящая из чередующихся электрических и магнитных полей. Электромагнитные волны – это поперечные волны, в которых вектора напряженностей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны. Электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света.
Электромагнитное взаимодействие. Одно из четырех фундаментальных взаимодействий в природе. Отвечает за склеивание вещества в атомы – будь то атомы в наших телах или атомы в земле под нашими ногами.
Электрон.Отрицательно заряженная субатомная частица, обычно обнаруживаемая на орбите вокруг атомного ядра. Насколько известно ныне, это действительно элементарная частица: она не поддается делению на какие-либо части.
Элемент.Вещество, которое не может быть поделено на составляющие химическими способами. У всех атомов одного элемента в ядре одно и то же количество протонов. Например, у всех атомов водорода в ядре один протон, у всех атомов хлора —17 и так далее.
Энергия.Величина, которую почти невозможно определить. Энергия не может быть создана или уничтожена, она может быть только преобразована из одной формы в другую. Среди множества известных форм энергии – тепловая, электрическая, звуковая, энергия движения и так далее.
Энергия планка.Сверхвысокая энергия, при которой гравитация становится сравнима по силе с остальными фундаментальными силами природы.
Ядерная реакция.Любой процесс, в ходе которого атомные ядра одного типа превращаются в атомные ядра другого типа.
Ядерная энергия.Избыточная энергия, которая высвобождается, когда одно атомное ядро превращается в другое атомное ядро.
Ядерный синтез.Спекание (склеивание) двух легких ядер, в результате чего образуется более тяжелое ядро и высвобождается энергия связи ядра. Самая важная для человека реакция ядерного синтеза – склеивание ядер водорода в недрах Солнца и формирование, таким образом, гелия: ведь «побочный продукт» такой реакции – солнечный свет.
CNO-цикл.Серия ядерных реакций, посредством которых звезды гораздо массивнее Солнца превращают водород в гелий. Процесс называется циклом, потому что он возвращается к начальной точке и в итоге воссоздает углерод, израсходованный в этих ядерных реакциях.
