Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

5. Если предположить, что температура воды в ванне выше, чем у окружающего воздуха, то каждый раз, когда частица воздуха сталкивается с частицей воды, она получает удар и уносит некоторую дополнительную энергию. Поэтому воздух становится немного теплее, а вода в ванне – немного прохладнее. Так продолжается до тех пор, пока они не достигнут равновесия, при котором каждое столкновение воздуха и воды с одинаковой вероятностью будет и передавать энергию воде, и забирать ее у воды – вода становится «комнатной температуры».

6. Атмосфера состоит из частиц, обладающих массой, и все, что имеет массу, подвергается воздействию гравитации; таким образом, атмосфера действительно падает. Однако, как описано выше, в примечании 3, частицы воздуха движутся быстро – в среднем со скоростью примерно 500 метров в секунду, причем самые быстрые из них в пять или десять раз быстрее. Поэтому они могут достигать больших высот, прежде чем замедлиться, остановиться и упасть обратно к Земле. Вот почему на большой высоте труднее дышать: туда поднимаются только самые быстрые частицы, и частиц Кислорода, которыми можно дышать, меньше.

7. Велосипедный насос нагревается, потому что вы ускоряете частицы воздуха в нем, а чем выше скорость, тем выше температура, о чем я не устаю напоминать.

8. Кондиционер охлаждает комнату, приводя быстро движущиеся (горячие) частицы воздуха в контакт с медленно движущимися частицами охлаждающей жидкости. Частицы воздуха при взаимодействии теряют часть своей энергии, и тем самым в помещении становится прохладнее.

9. Скорее всего, из школьного курса вы узнали, что в природе существует девяносто два элемента. В этой книге я говорю о девяноста четырех, поскольку и Нептуний (номер 93), и Плутоний (номер 94) встречаются в следовых количествах в горных породах. Однако на самом деле это число в какой-то мере условно. Всего восемьдесят элементов (см. гл. 4) имеют хотя бы один стабильный изотоп (см. гл. 5); остальные двенадцать или четырнадцать (или даже восемнадцать, потому что элементы с 94-го по 98-й тоже пусть и в мимолетных количествах, но встречаются на Земле) представляют собой продукты радиоактивного распада (глава 6). Кроме того, по всей видимости, и они, и еще более тяжелые элементы образуются в ходе интенсивных событий – взрывов сверхновых и слияний нейтронных звезд (глава 16), – в которых создаются все тяжелые элементы, правда, их жизнь настолько коротка, что в земной коре их нет. И все же их можно назвать «природными».

10. Даже это число, тридцать один, в каком-то плане условно. Например, как отмечено в тексте, кварки обладают дополнительным свойством «цветового заряда», у которого три разновидности и которое, если считать по отдельности, превратило бы двенадцать кварков в тридцать шесть. По-прежнему не решен вопрос, не являются ли нейтрино своими собственными античастицами (что сократило бы мой подсчет на три). Впрочем, главное в том, что в современной стандартной модели физики частиц невероятно много предположительно «фундаментальных» частиц.

11. Теория струн – изящное математическое построение, в котором воображается десяти- или одиннадцатимерное пространство, где сущности, предстающие в нашем четырехмерном пространстве-времени как частицы, оказываются проявлениями различных форм колебаний крошечных «струн». Поскольку эта математика еще не сделала опровергаемых предсказаний о материальном мире, вопрос о том, следует ли называть ее наукой, остается спорным; пылких защитников много и с той и с другой стороны.

12. Размеры ядер варьируются от единственного протона ядра Водорода с радиусом 1,7 × 10^–15 м до Урана, у которого 238 протонов и нейтронов втиснуты в пространство менее чем в семь раз больше: 11,7 × 10^–15 м.

13. Изначально слово «элемент» обозначало один из четырех многогранников, олицетворяющих землю, воздух, огонь и воду, из которых, как считалось, состояло все остальное.

Глава 4. Элементы: наш набор «кирпичиков»

1. Само слово «элементы» (stoicheia) впервые упоминается в трактате Платона «Тимей» (ок. 360 г. до н. э.), где разделяются воззрения Эмпедокла, возникшие столетием ранее. Аристотель также использовал этот термин и дал ему определение.

2. J. R. Partington, A Short History of Chemistry (New York: Dover, 1937). Наполненный Водородом дирижабль с пассажирской кабиной, расположенной внизу, попытался приземлиться в Лейкхерсте, штат Нью-Джерси, после трансатлантического перелета из Германии и загорелся. В бедствии погибли тринадцать пассажиров, двадцать два члена экипажа и один человек из наземной команды.

3. Это так называемые благородные газы, неспособные вступать в связь с другими элементами (и даже, в отличие от людей-аристократов, между собой), поскольку их внешние электронные оболочки заполнены.