Чудеса обычных вещей - Маркус Чоун

Квант. Мельчайшая порция, до которой что-либо можно разделить. К примеру, фотоны — это кванты электромагнитного поля.

Квантовая вероятность. Вероятность события в микромире. Хотя природа препятствует тому, чтобы мы с большой точностью знали какие-то вещи, она тем не менее позволяет нам с большой точностью знать вероятность этих вещей.

Квантовая непредсказуемость. Непредсказуемость микроскопических частиц. Их поведение непредсказуемо даже в принципе. Сравним это с непредсказуемостью при подбрасывании монеты. Результат непредсказуем только на практике. Но теоретически, если нам известны форма монеты, силы, на нее действующие, окружающие воздушные потоки и прочее, мы вполне можем предсказать результат.

Квантовая неразличимость. Невозможность различить два квантовых события. Они могут быть неразличимы, например, потому, что в них участвуют две одинаковые частицы, или потому, что события не поддаются наблюдению. Однако важно то, что вероятностные волны, ассоциированные с неразличимыми событиями, интерферируют. Это влечет за собой всякого рода квантовые феномены.

Квантовое число. Число, характеризующее те свойства микроскопического объекта, которые «делятся на порции» (или квантуются), — к ним относятся, например, спин и орбитальная энергия электрона.

Квантовая суперпозиция. Ситуация, при которой квантовый объект, такой, как атом, в конкретный момент пребывает более чем в одном состоянии. Он может быть, к примеру, в нескольких местах одновременно. Между отдельными состояниями в суперпозиции существует взаимодействие, или «интерференция», — в сущности, на ней и строится вся диковинность, «потусторонность» квантового мира. Декогерентность препятствует этому взаимодействию и, таким образом, мешает проявлению квантового поведения частиц.

Квантовая теория. В сущности, это теория о микроскопическом мире атомов и их составляющих. Те, кому нравится «многомировая интерпретация», верят, что квантовая теория также описывает и большой мир.

Квантовая электродинамика. Теория о взаимодействии света с материей. Она объясняет практически все в окружающем мире: почему земля под нашими ногами твердая, принцип работы лазера, химия обмена веществ, работа компьютеров — все это квантовая электродинамика.

Квантовое туннелирование. Явно волшебная способность микроскопических частиц выбираться из своего заключения. Например, альфа-частица может туннелировать сквозь барьер, удерживающий ее в атомном ядре, — это все равно, как если бы прыгун в высоту перемахнул через четырехметровую стену. Туннелирование — это еще одно следствие волнового характера микроскопических частиц.

Классическая физика. Неквантовая физика. В сущности, вся физика до 1900 года, когда немецкий физик Макс Планк первым предположил, что энергия может передаваться отдельными порциями — «квантами». А Эйнштейн первым понял, что эта идея абсолютно не совместима со всей той физикой, что была раньше.

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.