Основы реальности. 10 фундаментальных принципов устройства Вселенной

Это явление — прекрасный подарок физикам. Струи содержат информацию об энергии и импульсе частиц, которые их инициировали, а потому служат «аватарами» этих частиц. Таким образом, кварки и глюоны становятся вполне осязаемыми объектами, хотя сами по себе, изолированно, не существуют. Мы можем предсказать поведение кварков и глюонов через предсказания для струй. Таким образом мы точно и в деталях проверяем основные законы КХД — все утверждения о кварках и глюонах. Струи также позволяют нам разобраться в других процессах, известных или гипотетических, где участвуют кварки и глюоны.

Обычно экспериментаторы докладывают о том, сколько кварков и глюонов образовалось в изучаемых ими реакциях, как они распределены по энергии, углу и так далее. На самом деле они наблюдают не кварки и глюоны, а соответствующие струи, но после тысяч успешных проверок распознавание и идентификация частиц стали обычным делом. Кварки и глюоны вошли в мир как странные гипотетические фантомы — частицы, которые, согласно теории конфайнмента, не могут существовать изолированно. С помощью замечательных идей ученых они стали осязаемой реальностью — не просто частицами, а струями.

ГЕОМЕТРИЯ ПРОСТРАНСТВА И ПЛОТНОСТЬ ВЕЩЕСТВА

Общая теория относительности предсказывает удивительную взаимосвязь между средней кривизной пространства, средней плотностью вещества внутри него и скоростью расширения Вселенной. Если общая плотность материи равна некоторой критической отметке, то пространство будет плоским; если плотность больше, оно будет иметь положительную кривизну, подобно сфере, а если меньше — то отрицательную, подобно седлу.

В настоящее время критическая плотность составляет около 10^–29 граммов на кубический сантиметр, что эквивалентно массе шести атомов водорода на кубический метр. Хотя эта плотность намного ниже, чем самый сверхвысокий вакуум, полученный в земных лабораториях, похоже, она близка к средней плотности Вселенной в целом.

Астрономы могут измерять форму пространства геометрически, используя сложные методы, упомянутые в главе 1. Они также могут измерять плотность, суммируя вклады обычной материи, темной материи и темной энергии. Они обнаружили, что пространство почти плоское, а его плотность почти равна критической. Это согласуется с предсказанием общей теории относительности. Можно надеяться, что загадки темной материи и темной энергии удастся понять в рамках общей теории относительности. И конечно, они не потребуют ее модификации.

Благодарности

Мне в жизни везло: меня постоянно поддерживали родители и семья, учителя и друзья, которых слишком много, чтобы упоминать каждого в отдельности. Многим в жизни я обязан системе государственных школ Нью-Йорка.

Я благодарен Альфреду Шапере, Ву Бяо, Томасу Хулону и Патти Барнс, которые прочитали черновик книги и сделали ценные замечания. Над изданием книги я работал в тесном сотрудничестве с редакторами Кристофером Ричардсом и Элизабет Ферлонг, кроме того, помогали и многие другие редакторы Penguin Press. Я признателен Джону Брокману, Катинке Мэтсон и Максу Брокману, которые вдохновили меня на написание этой книги и помогли довести проект до конца.

Об авторе

Фрэнк Вильчек — физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии по физике (2004) за открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий (совместно с Дэвидом Гроссом и Хью Дэвидом Политцером).

Профессор Массачусетского технологического института (MIT), автор нескольких научно-популярных книг и сотен статей в ведущих научных журналах. На русском языке были опубликованы его книги «Красота физики. Постигая устройство Вселенной» и «Тонкая физика. Масса, эфир и объединение всемирных сил».

МИФ Научпоп

Весь научпоп на одной странице: mif.to/science

Узнавай первым о новых книгах, скидках и подарках из нашей рассылки mif.to/sci-letter

#mifbooks

#mifbooks

#mifbooks

#mifbooks

Над книгой работали

Руководитель редакционной группы Светлана Мотылькова

Ответственный редактор Юлия Константинова

Литературный редактор Екатерина Гришина

Арт-директор Алексей Богомолов

Дизайнер Наталья Майкова

Корректоры Елена Гурьева, Наталья Воробьева

ООО «Манн, Иванов и Фербер»

mann-ivanov-ferber.ru

Электронная версия книги подготовлена компанией Webkniga.ru, 2021