Словарь терминов

Абсолютный нуль – самая низкая возможная температура, при которой вещество не обладает тепловой энергией.

Античастица. У каждой частицы вещества есть соответствующая античастица. При столкновении частицы и античастицы происходит их аннигиляция, в результате которой выделяется энергия.

Антропный принцип. Мы видим Вселенную такой, какова она есть, потому что нас не было бы здесь, если бы она была иной, и мы бы не могли ее наблюдать.

Атом – основная частица обычного вещества. Состоит из крошечного ядра (из протонов и нейтронов), окруженного обращающимися вокруг него электронами.

Белый карлик – устойчивая и холодная [по меркам звездных температур] звезда, равновесие которой поддерживается благодаря отталкиванию электронов, вызванному принципом запрета Паули.

Большое сжатие – сингулярность в конце существования Вселенной.

Большой взрыв – сингулярность в момент возникновения Вселенной.

Вес – сила, с которой на тело действует гравитационное поле. Вес тела пропорционален массе тела, но они не тождественны.

Виртуальная частица. В квантовой механике это частица, которую невозможно зарегистрировать непосредственно, но существование которой имеет измеримые проявления.

Гамма-излучение – электромагнитное излучение с очень малой длиной волны, испускаемое при радиоактивном распаде и столкновениях элементарных частиц.

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

Голая сингулярность – сингулярность в пространстве-времени, не расположенная внутри черной дыры, то есть не скрытая горизонтом событий.

Горизонт событий – граница черной дыры.

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

Дуализм – соответствие между внешне разными теориями, которые приводят к идентичным физическим результатам.

Закон сохранения энергии – закон природы, согласно которому энергия (или ее массовый эквивалент) не может ни создаваться, ни уничтожаться.

Квант – минимальная порция волны, которая может участвовать в излучении или поглощении.

Квантовая механика – теория, разработанная на основе квантовомеханического принципа Планка и принципа неопределенности Гейзенберга.

Квантовая хромодинамика (КХД) – теория, описывающая взаимодействие кварков и глюонов.

Квантовомеханический принцип Планка состоит в том, что свет (или любые другие классические волны) может испускаться или поглощаться только дискретными порциями – квантами – с энергией, пропорциональной их частоте.

Кварк – [заряженная] элементарная частица, участвующая в сильном взаимодействии. Каждый протон и нейтрон состоит из трех кварков.

Координаты – числа, задающие положение точки в пространстве и во времени.

Корпускулярно-волновой дуализм – принцип квантовой механики, согласно которому не существует различия между частицами и волнами – частицы могут иногда вести себя как волны, а волны – как частицы.

Космологическая постоянная – математическое ухищрение, использованное Эйнштейном для объяснения тенденции пространства-времени к расширению.

Космология – наука, которая занимается изучением Вселенной как целого.

Красное смещение – вызванное эффектом Доплера покраснение света, испускаемого удаляющейся от нас звездой.

Кротовая нора – тонкая трубка в пространстве-времени, соединяющая удаленные друг от друга области Вселенной. Кротовые норы также могут обеспечивать связь с параллельными или дочерними вселенными и возможность путешествий во времени[46].

Магнитное поле – поле, ответственное за магнитное взаимодействие. Сейчас магнитное поле и электрическое поле рассматриваются как части единого электромагнитного поля[47].

Масса – мера количества содержащегося в теле вещества. Является мерой инерции тела, или степени его сопротивления ускорению.

Мнимое время – время, измеряемое комплексными числами.

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

Нейтрино – чрезвычайно легкая (возможно, не имеющая массы покоя[48]) элементарная частица вещества, участвующая только в слабых и гравитационных взаимодействиях.

Нейтрон – незаряженная частица, очень близкая по свойствам к протону. Нейтроны, как правило, составляют немногим более половины частиц, входящих в состав большинства атомных ядер.

Нейтронная звезда – компактная звезда, удерживаемая от сжатия за счет отталкивания нейтронов, обусловленного принципом запрета Паули.

Общая теория относительности (ОТО) – теория, созданная Эйнштейном и основанная на предположении, что законы природы должны быть одинаковы для всех наблюдателей независимо от того, как они движутся. В ОТО гравитационное взаимодействие объясняется через искривление четырехмерного пространства-времени.

Первичная черная дыра – черная дыра, возникшая на очень ранней стадии развития Вселенной.

Позитрон – (положительно заряженная) античастица электрона.

Поле – нечто, существующее во всем пространстве-времени, в отличие от частицы, которая в каждый момент существует только в одной точке.

Предел Чандрасекара – максимально возможная масса устойчивой звезды, выше которой звезда должна сколлапсировать в черную дыру[49].

Принцип запрета Паули. Две одинаковые частицы со спином ¹/₂ не могут (в пределах, определяемых принципом неопределенности) одновременно иметь одинаковое положение в пространстве и одинаковую скорость.

Принцип неопределенности – сформулированный Гейзенбергом принцип, согласно которому никогда нельзя с одинаковой уверенностью определить положение и скорость частицы; чем точнее известен один из этих параметров, тем с меньшей точностью можно определить другой.

Пропорциональность. «X пропорционально Y» означает, что при умножении Y на какое-либо число X умножается на это же число. Утверждение «X обратно пропорционально Y» означает, что при умножении Y на какое-либо число X делится на это же число.

Пространственное измерение – любое из трех пространственноподобных измерений пространства-времени, то есть любое измерение, кроме временн?го.

Пространство-время – четырехмерное пространство, точки которого соответствуют событиям.

Протон – положительно заряженная частица, очень похожая на нейтрон. Протоны составляют примерно половину всех частиц, входящих в состав ядер большинства атомов.

Пульсар – вращающаяся нейтронная звезда, которая излучает импульсы радиоизлучения через регулярные промежутки времени.

Радар – система, которая определяет положение объектов с помощью радиоимпульсов, измеряя время между излучением импульса и приемом отраженного от объекта сигнала.

Радиоактивность – самопроизвольное превращение атомного ядра одного типа в атомное ядро другого типа.

Световая секунда (световой год) – расстояние, которое свет проходит за одну секунду (за один год).

Световой конус – поверхность в пространстве-времени, образованная возможными направлениями световых лучей, проходящих через данное событие.

Сильное взаимодействие – самое сильное и самое короткодействующее из четырех фундаментальных взаимодействий. Благодаря сильному взаимодействию кварки удерживаются внутри протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны – внутри атомного ядра.

Сингулярность – точка в пространстве-времени, в которой кривизна пространства-времени становится бесконечной.

Слабое ядерное взаимодействие – второе по слабости из четырех фундаментальных взаимодействий. Обладает очень коротким радиусом действия. В слабом взаимодействии участвуют все частицы вещества, но не участвуют частицы-носители взаимодействий.

Событие – точка в пространстве-времени, которая задается положением в пространстве и временем.

Спектр – набор компонент с разными частотами, составляющий волну. Видимую часть солнечного спектра можно наблюдать в виде радуги.

Специальная теория относительности – теория Эйнштейна, в основе которой лежит постулат, согласно которому в отсутствие сил гравитации законы природы должны быть одинаковы для всех свободно движущихся наблюдателей независимо от их скорости.

Спин – внутреннее свойство элементарной частицы, аналогичное вращению вокруг собственной оси, но не совпадающее с этим понятием.

Стационарное состояние – состояние, которое не меняется со временем; так, вращающийся с постоянной скоростью шар находится в стационарном состоянии, потому что, несмотря на вращение, выглядит одинаково в каждый момент.

Темное вещество – вещество в галактиках, скоплениях галактик и, возможно, в пространстве между скоплениями, которое не наблюдается непосредственно, но обнаруживается по гравитационному воздействию. На темное вещество приходится до 90 % массы всего вещества во Вселенной.

Теорема о сингулярности – теорема, в которой доказывается неизбежность существования сингулярности при определенных условиях. В частности, начало Вселенной должно было представлять собой сингулярность.

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

Теория струн – физическая теория, в которой частицы описываются как волны на струнах. У струн есть длина, но они имеют ничтожно малую протяженность по другим измерениям.

Ускорение – показатель изменения скорости объекта.

Ускоритель частиц – устройство, в котором движущиеся заряженные частицы ускоряются при помощи электромагнитов.

Условие отсутствия границ – гипотеза, согласно которой Вселенная конечна, но не имеет границ (в мнимом времени).

Фаза – для волны – положение в цикле в определенный момент времени; мера того, соответствует ли это положению на гребне, во впадине или в каком-то промежуточном месте.

Реликтовое излучение – излучение, возникшее при свечении горячей ранней Вселенной. Из-за сильного красного смещения наблюдается в настоящее время не в виде света, а как излучение в микроволновом (точнее, миллиметровом) диапазоне.

Фотон – квант света.

Частота – для волны – число полных циклов в секунду.

Черная дыра – область пространства-времени со столь сильным полем тяготения, что ничто, даже свет не может выбраться из нее наружу.

Электрический заряд – свойство частицы, благодаря которому она отталкивает (или притягивает) другие частицы, имеющие заряд того же (или противоположного) знака.

Электромагнитное взаимодействие – взаимодействие, которое возникает между электрически заряженными частицами. Второе по силе из четырех фундаментальных взаимодействий.

Электрон – частица с отрицательным электрическим зарядом, обращающаяся в атоме вокруг ядра.

Элементарная частица – частица, которая считается неделимой.

Энергия великого объединения – энергия, выше которой, как считается, электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия становятся неразличимыми.

Энергия электрослабого объединения – энергия (около 100 ГэВ), выше которой исчезают различия между электромагнитным и слабым взаимодействиями.

Эффект Казимира – взаимное притяжение между двумя плоскими параллельными металлическими пластинами, размещенными очень близко друг к другу в вакууме. Притяжение возникает из-за уменьшения числа виртуальных фотонов в пространстве между пластинами.

Ядерный синтез – процесс столкновения и слияния двух ядер с образованием одного более тяжелого ядра.

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