Глоссарий
Абсолютное время
Представление о том, что могут быть универсальные часы. Эйнштейновская теория относительности показала, что таких часов быть не может.
Абсолютный ноль
Наименьшая возможная температура, при которой вещество не обладает тепловой энергией; составляет -273.15 градусов по шкале Цельсия или 0 по шкале Кельвина. При абсолютном нуле энергия теплового движения молекул и атомов вещества должна быть равна нулю, то есть хаотическое движение частиц прекращается, и они образуют упорядоченную структуру, занимая чёткое положение в узлах кристаллической решётки (жидкий гелий составляет исключение). Однако, с точки зрения квантовой физики и при абсолютном нуле температуры существуют нулевые колебания, которые обусловлены квантовыми свойствами частиц и физического вакуума, их окружающего
Амплитуда
Для волны: максимальная высота пика или максимальная глубина впадины.
Античастица
Каждому типу частиц материи соответствуют свои античастицы. Когда частица сталкивается с античастицей, они аннигилируют и остается только энергия.
Антропный принцип
Представление, согласно которому мы видим Вселенную такой, какова она есть, потому что, если бы она была другой, нас бы здесь не было и мы не могли бы ее увидеть.
Атом
Основная единица обычного вещества, состоящая из крошечного ядра (сложенного из протонов и нейтронов), вокруг которого обращаются электроны.
Бесконечность
Неограниченная или безграничная протяженность или число.
Бозон
Частица (или форма колебаний струны), спин которой выражается целым числом.
Большое сжатие
Один из возможных сценариев конца Вселенной, в котором все пространство и материя коллапсируют в сингулярность.
Большой взрыв
Сингулярность в самом начале эволюции Вселенной, около 15 млрд лет назад.
Брана
Фундаментальный элемент М-теории, объект, который может обладать различными пространственными размерностями. В общем случае р-брана имеет протяженность в р направлениях: 1-брана — это струна, 2-брана — поверхность или мембрана и т. д.
Вес
Сила, действующая на тело со стороны гравитационного поля. Вес пропорционален массе, но это не одно и то же.
Виртуальная частица
В квантовой механике: частица, которую никогда нельзя непосредственно зарегистрировать, но чье существование порождает измеримый эффект. См. также эффект Казимира.
Волновая функция
Фундаментальное понятие квантовой механики; числа, заданные в каждой точке пространства и определяющие вероятность того, что данная частица будет обнаружена в данной точке.
Второе начало термодинамики
Закон, утверждающий, что энтропия всегда возрастает и никогда не убывает.
Гипотеза защиты хронологии Представление о том, что законы физики в совокупности не допускают путешествия во времени для макроскопических объектов.
Голая сингулярность
Сингулярность пространства-времени, не окруженная черной дырой (горизонтом событий) и видимая удаленному наблюдателю.
Голографическая теория
Представление о том, что квантовые состояния системы в области пространства-времени могут быть закодированы на границе области.
Голубое смещение
Сокращение длины волны излучения, испускаемого объектом, который движется в сторону наблюдателя, вызванное эффектом Доплера. См. также Красное смещение, Эффект Доплера.
Горизонт событий
Край черной дыры; граница области, из-под которой невозможно вырваться на бесконечность.
Гравитационная волна
Волноподобное возмущение в гравитационном поле.
Гравитационное взаимодействие
Самое слабое из четырех фундаментальных взаимодействий в природе. Связывает любые объекты, обладающие массой или энергией.
Гравитационное поле
Сущность, посредством которой оказывает свое воздействие гравитация.
Граничные условия
Описывают начальное состояние физической системы или, обобщенно, состояние системы на ее границах во времени и пространстве.
Длина волны
Расстояние между двумя соседними впадинами или двумя соседними гребнями волны.
ДНК
Дезоксирибонуклеиновая кислота, состоящая из фосфата, сахара и четырех оснований: аденина, гуанина, тимина и цитозина. Две нити ДНК образуют двойную спираль, напоминающую винтовую лестницу. ДНК играет ключевую роль в механизме наследственности, в ней закодирована вся информация, необходимая клетке для репродукции.
Дуальность
Соответствие между внешне различными теориями, которое показывает, что они дают одинаковые физические результаты.
Закон Мура
Закон, утверждающий, что производительность компьютеров будет удваиваться каждые 18 месяцев. Это, очевидно, не может продолжаться бесконечно.
Закон сохранения энергии
Закон, утверждающий, что энергия (или эквивалентная ей масса) не может быть ни создана, ни уничтожена.
Законы движения Ньютона
Законы, описывающие движение тел на основе концепции абсолютных пространства и времени. Эти представления были поколеблены открытием специальной теории относительности Эйнштейна.
Интерференционная картина
Волновой узор, который появляется при наложении двух или более волн, испускаемых из разных мест или в разные моменты времени.
Инфляция
Короткий период ускоренного расширения, во время которого очень молодая Вселенная выросла в размерах в колоссальное число раз.
Квант
Неделимая порция, которыми могут испускаться и поглощаться волны.
Квантовая гравитация
Теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности.
Квантовая механика
Физические законы, которые действуют в царстве очень малых объектов, таких как атомы, протоны и т. п., и основываются на квантовом принципе Планка и принципе неопределенности Гейзенберга.
Квантовый принцип Планка
Представление о том, что электромагнитные волны (например, свет) могут излучаться и поглощаться только дискретными порциями — квантами.
Кварк
Заряженная элементарная частица, которая участвует в сильном взаимодействии. Кварки бывают шести «ароматов»: нижний (d, down), верхний (u, up), странный (s, strange), очарованный (с, charmed), прелестный (b, beauty или bottom) и истинный (t, truth или top), каждый из которых может быть трех «цветов»: красного, зеленого и синего.
Кельвин
Градус температурной шкалы Кельвина, отсчет по которой ведется от абсолютного нуля.
Классическая теория
Теория, основанная на концепциях, которые оставались общепринятыми до появления теории относительности и квантовой механики, и предполагающая, что объекты имеют хорошо определенные положения и скорости. На очень малых размерах это неверно, что и показывает принцип неопределенности Гейзенберга.
Корпускулярно-волновой дуализм
Квантово-механическая концепция, состоящая в том, что между волнами и частицами нет различий; частицы могут вести себя как волны, и наоборот.
Космическая струна
Длинный тяжелый объект с крайне малым поперечным сечением, который мог возникнуть на ранних стадиях развития Вселенной. К настоящему времени одна струна может пересекать всю Вселенную.
Космологическая постоянная
Математический трюк, использованный Эйнштейном для наделения Вселенной склонностью к расширению, что позволяет общей теории относительности предсказать стационарную Вселенную.
Космология
Наука, изучающая Вселенную как целое.
Красное смещение
Увеличение длины волны излучения, испускаемого объектом, который удаляется от наблюдателя, вызванное эффектом Доплера. См. также Голубое смещение, Эффект Доплера.
Кротовая нора
Тонкая трубка пространства-времени, соединяющая отдаленные районы Вселенной. Может также связывать параллельные или дочерние вселенные, делая возможными путешествия во времени.
Лоренцевское сжатие
Сокращение движущихся предметов вдоль направления их движения, предсказываемое специальной теорией относительности.
Магнитное поле
Поле, отвечающее за магнитное взаимодействие.
Макроскопический
Достаточно большой, чтобы быть видимым невооруженным глазом; обычно так говорят о размерах примерно до 0,01 мм. Меньшие масштабы называют микроскопическими.
Максвелловское поле
Синтез электричества, магнетизма и света в виде динамических полей, которые могут колебаться и двигаться сквозь пространство.
Масса
Количество материи в теле; его инерция или сопротивление ускорению в свободном пространстве.
Микроволновое фоновое излучение
Излучение, оставшееся от светящейся горячей ранней Вселенной и испытавшее к настоящему времени такое сильное красное смещение, что из света оно превратилось в микроволны (радиоизлучение с длиной волны несколько сантиметров).
Мир на бране
Четырехмерная поверхность или брана в пространстве-времени большей размерности.
Мнимые числа
Абстрактная математическая конструкция. Действительные и мнимые числа можно представлять себе как метки точек на плоскости, так что мнимые числа располагаются под прямым углом к обычным действительным числам.
Модель Рандалл — Сандрама
Теория, согласно которой мы живем на бране в бесконечном пятимерном пространстве с отрицательной седлообразной кривизной.
Начальные условия
Состояние физической системы в начальный момент времени.
Нейтрино
Незаряженная элементарная частица, участвующая только в слабых взаимодействиях.
Нейтрон
Незаряженная элементарная частица, очень похожая на протон. Нейтроны составляют около половины частиц в атомных ядрах. Состоит из трех кварков (двух d-кварков и одного u-кварка).
Общая теория относительности Теория Эйнштейна, основанная на идее о том, что законы природы должны быть одинаковыми для всех наблюдателей, независимо от того, как те движутся. Объясняет силу тяготения в терминах искривления четырехмерного пространства-времени.
Основное состояние
Состояние системы с минимальной энергией.
Отсутствие граничных условий
Представление о том, что Вселенная конечна, но не имеет границ в мнимом времени.
Первичная черная дыра
Черная дыра, возникшая в ранней Вселенной.
Петля времени
Другое название замкнутой времениподобной кривой.
Планковская длина
Около 10-35 сантиметра. Размер типичной струны в теории струн.
Планковское время
Время, за которое свет проходит расстояние, равное планковской длине. Около 10-43 секунды.
Позитивистский подходħ
Представление о том, что научная теория — это математическая модель, которая описывает и систематизирует выполняемые нами наблюдения.
Позитрон
Положительно заряженная античастица электрона.
Поле
Сущность, распределенная в пространстве и времени, в противоположность частице, которая существует только в одной точке в каждый момент времени.
Постоянная Планка
Ключевой элемент принципа неопределенности: произведение неопределенностей положения и скорости частицы должно быть больше постоянной Планка. Обозначается символом ħ.
Принцип запрета (Паули)
Утверждение о том, что две одинаковые частицы со спином 1/2 не могут иметь одновременно одинаковые (в пределах, наложенных принципом неопределенности) положение и скорость.
Принцип неопределенности
Сформулированный Гейзенбергом принцип, согласно которому невозможно одновременно точно знать и положение, и скорость частицы. Чем точнее известно одно, тем менее точно можно знать другое.
Пространственное измерение
Любое из трех пространственно-подобных измерений пространства-времени.
Пространство-время
Четырехмерное пространство, точки которого являются событиями.
Протон
Положительно заряженная элементарная частица, очень похожая на нейтрон. Протоны составляют около половины всех частиц в атомных ядрах. Состоит из трех кварков (двух и-кварков и одного d-кварка).
Радиоактивностъ
Спонтанный распад атомного ядра, превращающий его в ядро другого типа.
Растяжение времени
Следствие теории относительности, предсказывающее, что течение времени замедляется для наблюдателя, находящегося
в движении или под воздействием сильного гравитационного поля.
Свернутое измерение
Пространственное измерение, которое свернуто до таких малых размеров, что его не удается обнаружить.
Световая секунда
Расстояние, проходимое светом за одну секунду.
Световой год
Расстояние, проходимое светом за один год.
Световой конус
Поверхность в пространстве-времени, которая отмечает возможные направления световых лучей, проходящих через определенное событие.
Свободное пространство
Участок пустого пространства, полностью свободного от полей, то есть не подвергающегося воздействию каких-либо сил.
Силовое поле
Сущность, посредством которой оказывает свое воздействие сила (взаимодействие).
Сильное взаимодействие
Взаимодействие, удерживающее вместе кварки в протонах и нейтронах, а сами эти частицы — в атомных ядрах. Самое сильное из четырех фундаментальных взаимодействий с самым коротким радиусом действия.
Сингулярность
Точка в пространстве-времени, в которой его кривизна становится бесконечной.
Скорость
Физическая величина, описывающее быстроту и направление движения объекта.
Слабое взаимодействие
Взаимодействие, влияющее на все материальные частицы, кроме частиц — переносчиков взаимодействий. Второе по силе из четырех фундаментальных взаимодействий с очень коротким радиусом действия.
Событие
Точка в пространстве-времени, заданная местом и временем.
Солнечное затмение
Период темноты, длящийся обычно несколько минут, который наступает, когда Луна проходит между Землей и Солнцем. В 1919 г. наблюдения затмения в Западной Африке подтвердили правильность общей теории относительности.
Спектр
Частотные компоненты, из которых складывается волна. Видимую часть солнечного спектра можно наблюдать в радуге.
Специальная теория относительности
Теория Эйнштейна, основанная на представлении о том, что в отсутствие гравитационных полей законы природы должны быть одинаковыми для всех наблюдателей независимо от того, как они движутся.
Спин
Внутреннее свойство элементарных частиц, связанное с обыденным понятием вращения, но не идентичное ему.
Стандартная космологическая модель
Теория Большого взрыва с учетом следствий Стандартной модели элементарных частиц.
Стандартная модель элементарных частиц
Объединенная теория трех негравитационных взаимодействий и их воздействия на вещество.
Стационарное состояние
Состояние, которое не меняется во времени.
Струна
Фундаментальный одномерный объект в теории струн, который заменяет представление об элементарных частицах, не имеющих внутренней структуры. Различные режимы колебаний струны воспринимаются как элементарные частицы с разными свойствами.
Су пер гравитация
Набор теорий, объединяющих общую теорию относительности и суперсимметрию.
Супер симметрия
Принцип, который связывает свойства частиц с различным спином.
Темная материя
Материя в галактиках, их скоплениях и, возможно, между скоплениями, которая недоступна непосредственному наблюдению, но обнаруживается по ее гравитационному полю. На долю темной материи приходится около 90 % вещества во Вселенной.
Теорема о сингулярности
Теорема, показывающая, что при определенных обстоятельствах должна существовать сингулярность, то есть точка, где не действует общая теория относительности. В частности, она показывает, что Вселенная должна брать свое начало в сингулярности.
Теория Большого объединения
Теория, которая объединяет электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия.
Теория всемирного тяготения Ньютона
Теория, согласно которой сила притяжения между двумя телами зависит от их масс и разделяющего их расстояния, а именно пропорциональна произведению масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Теория струн
Физическая теория, в которой частицы описываются как волны на струнах. Объединяет квантовую механику и общую теорию относительности. Известна также как теория суперструн.
Теория Янга — Миллса
Обобщение теории поля Максвелла, описывающее взаимодействие сильных и слабых ядерных сил.
Термодинамика
Теория, изучающая связи между энергией, работой, теплом и энтропией в динамических физических системах.
Уравнение Шрёдингера
Уравнение, которое описывает эволюцию волновой функции в квантовой теории.
Ускорение
Темп изменения скорости объекта или направления движения объекта. См. также Скорость.
Ускоритель элементарных частиц
Установка, которая ускоряет движение заряженных частиц, увеличивая их энергию.
Фермион
Частица (или форма колебаний струны), спин которой выражается полуцелым числом (1/2, 3/2 и т. д.).
Фотон
Квант света; мельчайшая порция электромагнитного поля.
Фотоэлектрический эффект
Явление, заключающееся в том, что некоторые металлы под действием света испускают электроны.
Частота
Для волны: число полных циклов колебания в секунду.
Черная дыра
Область пространства-времени, из которой ничто, даже свет, не может вырваться из-за очень сильной гравитации.
Электрический заряд Свойство частиц, благодаря которому они могут отталкивать (или притягивать) другие частицы, имеющие заряд того же (или противоположного) знака.
Электромагнитная волна
Волноподобное возмущение электрического поля. Все волны электромагнитного спектра — видимый свет, рентгеновские лучи, микроволны, инфракрасное излучение и т. д. — распространяются со скоростью света.
Электромагнитное взаимодействие
Сила, возникающая между частицами, которые несут электрический заряд одинакового (или противоположного) знака. Второе по силе из четырех фундаментальных взаимодействий.
Электрон
Элементарная частица с отрицательным зарядом, которая обращается вокруг ядра атома.
Элементарная частица
Частица, которую, как считается, нельзя подвергнуть дальнейшему делению.
Энергия вакуума
Энергия, присутствующая даже в пространстве, которое выглядит совершенно пустым. В отличие от массы, обладает удивительным свойством ускорять расширение Вселенной.
Энтропия
Мера беспорядка в физической системе; число различных микроскопических конфигураций системы, которые оставляют неизменным ее макроскопический вид.
Эфир
Гипотетическая нематериальная среда, которая, как когда-то считалось, заполняет все пространство. Идея, что такая среда необходима для распространения электромагнитного излучения, больше не является убедительной.
Эффект Доплера
Смещение частоты и длины звуковых или световых волн, которые регистрирует наблюдатель, когда источник излучения движется относительно него.
Эффект Казимира
Явление, состоящее в том, что между двумя плоскими параллельными металлическими пластинами, помещенными в вакууме очень близко друг от друга, возникает притяжение из-за давления, вызванного уменьшением обычного числа виртуальных частиц между пластинами
Ядерный распад
Процесс, в ходе которого одно атомное ядро распадается на два или несколько более легких ядер, выделяя энергию.
Ядерный синтез
Процесс, в ходе которого два атомных ядра сталкиваются и сливаются, образуя более крупное и тяжелое ядро.
Ядро
Центральная часть атома, состоящая только из протонов и нейтронов, удерживаемых вместе сильным взаимодействием.
notes
