Исаак Ньютон

Исаак Ньютон не был приятным человеком. Его плохие отношения с другими учеными печально известны, а свои последние годы он провел в горячих спорах [о приоритете открытий]. После публикации «Начал» – несомненно, самого важного из когда-либо написанных физических трудов – Ньютон быстро достиг широкой известности. Он был назначен президентом Королевского общества и первым из ученых возведен в рыцарское достоинство.

Довольно скоро у Ньютона произошла стычка с королевским астрономом, директором Гринвичской обсерватории Джоном Флемстидом, который ранее обеспечил Ньютона данными, крайне важными для его «Начал», а теперь отказывал в информации. Ньютон не мог смириться с отказом: он добился своего назначения в совет, управляющий Королевской Гринвичской обсерваторией, и затем попытался настоять на немедленной публикации данных. В итоге его стараниями работа Флемстида была похищена и подготовлена к публикации смертельным врагом последнего, Эдмундом Галлеем. Но Флемстид через суд в последний момент наложил запрет на распространение украденной у него работы. Разгневанный Ньютон отомстил тем, что систематически удалял все ссылки на Флемстида из последующих изданий «Начал».

Более серьезный конфликт возник у Ньютона с немецким философом Готфридом Лейбницем. Лейбниц и Ньютон независимо друг от друга создали новую область математики, называемую анализом, на которой основана значительная часть современной физики. Хотя, как мы теперь знаем, Ньютон открыл математический анализ на несколько лет раньше Лейбница, результаты своей работы он обнародовал намного позже. Ученый мир втянулся в острую дискуссию о том, кому принадлежит приоритет открытия. Примечательно, однако, что большинство статей в защиту Ньютона были первоначально написаны его собственной рукой – и только изданы под именами друзей! Поскольку разногласия не утихали, а только набирали силу, Лейбниц обратился к Королевскому обществу с просьбой разрешить спор, и это была его ошибка. Будучи президентом общества, Ньютон назначил «беспристрастную» комиссию для расследования, которая по любопытному совпадению состояла сплошь из его друзей! Но это еще не все: Ньютон сам написал заключение комиссии и настоял, чтобы Королевское общество его опубликовало, официально обвинив Лейбница в плагиате. Все еще неудовлетворенный, он поместил анонимный обзор сообщения в периодическом издании Королевского общества. Говорят, после смерти Лейбница Ньютон высказал большое удовлетворение тем, что «разбил Лейбницу сердце».

В то время когда шли эти два спора, Ньютон уже покинул Кембридж и академическое сообщество. В Кембридже, а затем в парламенте он активно проводил антикатолическую политику и был вознагражден назначением на прибыльную должность смотрителя Монетного двора. Здесь он нашел более приемлемое для общества применение своей изворотливости и желчности, с успехом взявшись за борьбу с фальшивомонетчиками, и даже отправил несколько человек на виселицу.

Словарь терминов

Абсолютный ноль – самая низкая возможная температура, при которой вещество не содержит тепловой энергии.

Античастица – каждому типу частиц соответствуют свои античастицы. Когда частица сталкивается с античастицей, они аннигилируют, оставляя только энергию.

Антропный принцип – принцип, согласно которому мы видим Вселенную такой, а не иной, потому что, если бы она была иной, нас бы здесь не было и мы не могли бы ее наблюдать.

Атом – основная единица обычного вещества, которая состоит из крошечного ядра (сложенного из протонов и нейтронов), окруженного обращающимися вокруг него электронами.

Большое схлопывание – сингулярность в конце эволюции Вселенной.

Большой Взрыв – сингулярность в начале эволюции Вселенной.

Вес – сила, порождаемая действием на тело гравитационного поля. Вес пропорционален массе, однако не тождествен ей.

Виртуальная частица – в квантовой механике частица, которую невозможно обнаружить непосредственно, но чье существование порождает измеримые эффекты.

Гамма-излучение – электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны, порождаемое радиоактивным распадом и столкновениями элементарных частиц.

Геодезическая линия – самый короткий (или самый длинный) путь между двумя точками.

Горизонт событий – граница черной дыры.

Длина волны – расстояние между двумя соседними впадинами или двумя соседними гребнями волны.

Дуальность – соответствие между различными на первый взгляд теориями, которое приводит к идентичным физическим результатам.

Квантовая механика – теория, развитая на основе квантового принципа Планка и принципа неопределенности Гейзенберга.

Квантовый принцип Планка – представление о том, что свет (или любые другие классические волны) может испускаться и поглощаться только дискретными порциями (квантами), энергия которых пропорциональна длине волны.

Кварк – заряженная элементарная частица, участвующая в сильном взаимодействии. Протоны и нейтроны состоят из трех кварков.

Координаты – числа, которые задают положение точки в пространстве и времени.

Корпускулярно-волновой дуализм – в квантовой механике концепция, согласно которой между волнами и частицами нет разницы; частицы могут иногда вести себя подобно волнам, а волны – подобно частицам.

Космологическая постоянная – математическое приспособление, использованное Эйнштейном, чтобы наделить пространство-время стремлением к расширению.

Космология – наука, изучающая Вселенную как целое.

Красное смещение – покраснение света удаляющейся от нас звезды, которое обусловленно эффектом Доплера.

Кротовая нора – тонкая трубка пространства-времени, соединяющая отдаленные области Вселенной. Кротовые норы могут также соединять параллельные или зарождающиеся вселенные и обеспечивать возможность путешествия во времени.

Магнитное поле – поле, ответственное за магнитные силы. Теперь рассматривается совместно с электрическим полем как проявление единого электромагнитного поля.

Масса – количество материи в теле; его инерция, или сопротивление ускорению.

Микроволновое фоновое излучение – излучение, оставшееся от горячей ранней Вселенной и испытавшее к настоящему времени столь сильное красное смещение, что из света превратилось в микроволны (радиоволны с длиной волны несколько сантиметров).

Мост Эйнштейна – Розена – тонкая трубка пространства-времени, соединяющая две черные дыры. См. также Кротовая нора.

Нейтрино – чрезвычайно легкая (возможно, безмассовая) частица, которая подвержена действию только слабых сил и гравитации.

Нейтрон – незаряженная частица, очень похожая на протон. Нейтроны составляют около половины частиц атомного ядра.

Нейтронная звезда – холодная звезда, удерживаемая в равновесии благодаря принципу запрета Паули, вызывающему отталкивание между нейтронами.

Общая теория относительности – теория Эйнштейна, основанная на идее, что законы физики должны быть одинаковыми для всех наблюдателей, независимо от того, как они движутся. Дает объяснение гравитационному взаимодействию в терминах искривления четырехмерного пространства-времени.

Отсутствие граничных условий – представление о том, что Вселенная конечна, но не имеет границ.

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.

Принцип исключения (принцип запрета Паули) – представление, согласно которому две идентичные частицы некоторых типов не могут иметь одновременно (в границах, установленных принципом неопределенности) одинакового положения и скорости.

Принцип неопределенности – принцип, сформулированный Гейзенбергом и утверждающий, что нельзя одновременно точно определить и положение, и скорость частицы; чем точнее мы знаем одно, тем менее точно другое.

Пропорциональность – выражение «Величина X пропорциональна Y» означает, что когда Y умножается на произвольное число, то же самое происходит с X; выражение «величина X обратно пропорциональна Y» означает, что, когда Y умножается на произвольное число, X делится на это же число.

Пространственное измерение – любое из этих трех измерений, то есть любое измерение, кроме времени.

Пространство-время – четырехмерное пространство, точки которого являются событиями.

Протон – положительно заряженная частица, очень похожая на нейтрон. В большинстве атомов протоны составляют около половины всех частиц в ядре.

Радар – система, использующая импульсы радиоволн для определения положения объектов путем измерения времени, которое требуется импульсу, чтобы достичь объекта и, отразившись, вернуться обратно.

Радиоактивность – спонтанный распад атомного ядра, превращающий его в ядро другого типа.

Световая секунда (световой год) – расстояние, проходимое светом за одну секунду (один год).

Сильное взаимодействие – самое сильное из четырех фундаментальных взаимодействий с самым коротким радиусом действия. Сильное взаимодействие удерживает кварки внутри протонов и нейтронов, а также удерживает вместе протоны и нейтроны, благодаря чему образуются атомы.

Сингулярность – точка в пространстве-времени, где искривление пространства-времени (или некая другая физическая величина) достигает бесконечного значения.

Слабое взаимодействие – вторая по слабости из четырех фундаментальных сил с очень коротким радиусом действия. Влияет на все частицы вещества, но не затрагивает частицы– переносчики взаимодействий.

Событие – точка в пространстве-времени, характеризуемая временем и местом.

Спектр – совокупность частот, составляющих волны. Видимую часть солнечного спектра можно видеть в радуге.

Специальная теория относительности – теория Эйнштейна, основанная на идее, что законы физики должны быть одинаковы для всех наблюдателей независимо от того, как они движутся, при отсутствии гравитационных явлений.

Темная материя – материя в галактиках, их скоплениях и, возможно, между скоплениями, которая не может наблюдаться непосредственно, но может быть обнаружена по ее гравитационному притяжению. На темную материю может приходиться до 90 % массы Вселенной.

Теория великого объединения – теория, которая объединяет электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия.

Теория струн – физическая теория, в которой частицы описываются как волны на струнах. Струны имеют длину, но не обладают другими измерениями.

Ускорение – темп изменения скорости объекта.

Ускоритель элементарных частиц – установка, способная ускорять движущиеся заряженные частицы, передавая им энергию при помощи электромагнитов.

Фаза (волны) – положение в цикле волнового процесса в фиксированный момент времени; мера того, приходится ли сделанный отсчет на гребень волны, на впадину или на какое-то промежуточное состояние.

Фотон – квант света.

Частота (волны) – число полных циклов колебания в секунду.

Черная дыра – область пространства-времени, которую ничто, даже свет, не может покинуть из-за очень сильной гравитации.

Электрический заряд – свойство частицы, благодаря которому она может отталкивать (или притягивать) другие частицы, имеющие заряд того же (или противоположного) знака.

Электромагнитное взаимодействие – взаимодействие, возникающее между частицами, имеющими электрический заряд; второе по силе из четырех фундаментальных взаимодействий.

Электрон – частица с отрицательным электрическим зарядом, которая вращается вокруг ядра атома.

Элементарная частица – частица, которая считается неделимой.

Энергия электрослабого объединения – энергия (около 100 гигаэлектронвольт), выше которой исчезает различие между электромагнитным и слабым взаимодействиями.

Ядерный синтез – процесс, в котором два ядра сталкиваются и сливаются, образуя более тяжелое ядро.

Ядро – центральная часть атома, которая состоит только из протонов и нейтронов, удерживаемых вместе сильным взаимодействием.