Стивен Вайнберг - Всё ещё неизвестная Вселенная. Мысли о физике, искусстве и кризисе науке

Вы, наверное, уже догадались, что мне нравится жить в Остине. Но при этом время от времени закрадывается подозрение, что все происходящее за пределами Нью-Йорка не в счет. Поэтому, как я уже сказал, я крайне признателен за приглашение, давшее мне повод вернуться сюда на несколько дней. Я надеюсь, что кто-то из присутствующих нанесет ответный визит. После 35 лет в Остине я научился говорить как настоящий техасец: «Давайте приезжайте повидаться, слышите?»

Вайнберг С. Объясняя мир. Истоки современной науки. — М.: Альпина нон-фикшн, 2018.

Центр Гарри Рэнсома — это архив, библиотека и музей в Техасском университете в Остине. Центр занимается сбором литературных и культурных памятников в США, Латинской Америке и Европе, способствует развитию искусства и гуманитарных наук. — Прим. пер.

Конечно, днем звезд не видно, но некоторые из них появляются на небе сразу после заката, когда положение Солнца на небосводе еще можно определить.

Гномон отличается от солнечных часов тем, что столбик солнечных часов, устанавливается не вертикально, а под углом, который выбирается так, чтобы тень от столбика проходила приблизительно один и тот же суточный путь в течение всего года. Из-за этого солнечные часы полезны именно как часы, но не как календарь.

Пер. с древнегреч. В. Вересаева. — Прим. пер.

Казалось бы, почему Калипсо не указала Одиссею как ориентир Полярную звезду? Причина в том, что во времена Гомера звезда Полярис, которая теперь называется Полярной, не находилась на Северном полюсе небосклона. Конечно, сама Полярная звезда с тех пор никуда не смещалась. Все дело в явлении, которое было открыто Гиппархом и получило название «предварение равноденствий». Говоря современным языком, ось вращения Земли не сохраняет свое положение в пространстве, но прецессирует, подобно оси вращающегося волчка, совершая полный оборот каждые 25 727 лет. О точности греческой астрономии можно судить по тому, что Гиппарх определил период прецессии равным 28 000 лет.

Цит. по: Платон. Соб. соч. в 4 т. Т. 3 / Под общ. ред. А.Ф. Лосева, В.Ф., Асмуса, А.А. Тахо-Годи; Пер. с древнегреч. — М.: Мысль, 1994.

Я говорю о «прямом» применении, поскольку экспериментальные и теоретические работы в области физики элементарных частиц, которые раздвигают рамки современных знаний, иногда дают начала новым технологиям, имеющим важнейшее практическое применение. Замечательным примером является интернет — Всемирная паутина. Подобные примеры могут послужить веским аргументом при запросе государственной поддержки, но исследованиями мы занимаемся не из-за этого.

Более подробно я написал об этом в статье The Wrong Stuff, опубликованной в The New York Review of Books 8 апреля 2004 г. (и переизданной в сборнике Lake Views [Cambridge, MA: Belknap Press of Harvard University Press, 2009]).

Такое мнение было недавно высказано Джованни Биньями, главой научного комитета Европейского космического агентства в журнале Nature, номер от 16 июля 2009 г.

Пер. с древнегреч. Л. Блуменау. Цит. по: Греческая эпиграмма / Пер. с древнегреч. под ред. Ф. Петровского. — М.: Гос. изд-во худ. лит., 1960.

В интерпретации квантовой механики, разработанной Эрвином Шрёдингером, состояние системы описывается волновой функцией. Если система состоит из единственной частицы, например электрона в электрическом поле атомного ядра, волновая функция представляет собой множество чисел, каждое из которых ставится в соответствие определенному месту в пространстве, потенциально занимаемому частицей. Большему значению волновой функции соответствует более высокая вероятность нахождения частицы в данной точке пространства. Волновое уравнение описывает изменение с течением времени этих вероятностей.

Спин — величина, которая характеризует момент вращения частицы вокруг своей оси. Спин 1/2 вдвое меньше спина фотонов — частиц, из которых состоит свет.

Это и в самом деле произошло в 2012 г.

В рамках квантовой теории поля положения квантовой механики применяются к полям, например к электрическому и магнитному, а не к частицам непосредственно. Элементарные частицы в квантовой теории поля — это сгустки энергии и импульса различных полей.

Бета-распад — один из видов радиоактивного распада атомного ядра, в котором протон превращается в нейтрон или наоборот.

Кулоновским барьером называют электростатическое отталкивание между положительными электрическими зарядами ядра и альфа-частицами или любыми другими положительно заряженными частицами, используемыми для бомбардировки ядра.

Нейтрино электрически нейтральны и практически не взаимодействуют с веществом. Они отнимают у электронов часть энергии, выделяемой ядром при бета-распаде, но их очень сложно обнаружить.

Позитрон — античастица электрона. Он имеет точно такие же массу и спин, что и электрон, и электрический заряд, равный по величине и противоположный по знаку заряду электрона.

Фермионы и бозоны — частицы, отличающиеся поведением волновых функций при перестановке двух тождественных частиц; если эти две частицы — фермионы, то волновая функция меняет знак; если это бозоны, то не меняет. Сложная система, вроде атомного ядра, ведет себя как фермион, если в ней нечетное число фермионов, и как бозон в противном случае. Нейтроны, протоны и электроны являются фермионами, поэтому, если ядро азота-14 состоит из 14 протонов (исходя из наблюдаемой массы) и семи гораздо более легких электронов (судя по наблюдаемому заряду), тогда оно — фермион, хотя анализ молекул, состоящих из двух атомов азота показал, что ядра азота-14 на самом деле являются бозонами, поскольку они состоят из семи протонов и семи нейтронов.

МэВ — мегаэлектронвольт, или 1 млн электронвольт, — единица измерения энергии, используемая в атомной и ядерной физике, в физике элементарных частиц и смежных областях физики. В физике элементарных частиц в электронвольтах обычно выражается не только энергия, но и масса элементарных частиц. В единицах массы 1 эВ = 1,782 661 907 (11)·10 −36 кг.

Симметрия подробно обсуждается в главе 11 этой книги, в статье, написанной специально для непосвященных читателей.

Таков принцип инвариантности, согласно которому уравнения, описывающие нейтроны и протоны и силы их взаимодействия, не должны изменяться, если в этих уравнениях нейтроны и протоны поменять местами или заменить частицами, представляющими смешанное состояние одного протона и одного нейтрона.