Текст книги "Теория пространства и времени. Наука доступна всем"

АВТОРЫ И ТЕРМИНЫ

То́мас Юнг (англ. Thomas Young; 13 июня 1773, Милвертон, графство Сомерсет – 10 мая 1829, Лондон) – английский учёный широкого профиля: физик (один из создателей волновой теории света, ввёл понятие механической энергии и представление о модуле упругости), механик, врач (впервые описал явление астигматизма), астроном, филолог и востоковед (ввёл понятие «индоевропейские языки»).

Полиглот – владел 13 языками. Учёный секретарь Королевского общества по переписке с заграницей (1804—1829). В 1801—1803 годах был профессором Королевского института в Лондоне. С 1818 года – секретарь Бюро долгот и редактор «Морского альманаха». Занимаясь египтологией, вплотную подошёл к расшифровке древнеегипетской иероглифики, в англоязычном мире именно Юнг, а не Шампольон, считается дешифровщиком египетского письма. За широту интересов и фундаментальность вклада в науку биограф Эндрю Робинсон охарактеризовал Юнга как «последнего человека, который знал всё».

Член Лондонского королевского общества (1794), иностранный член Французской академии наук (1827; корреспондент с 1818) и Шведской королевской академии наук (1828).

«Эффект наблюдателя» – это теория, что наблюдение за явлением изменяет свойства этого явления. В физике эффектом наблюдателя называют теорию, что простое наблюдение явления неизбежно изменяет его. Часто это следствие несовершенства применяемых инструментов, которые по своему принципу работы изменяют состояние измеряемой величины. Примером служит проверка давления в автомобильных шинах; это трудно сделать, не выпуская немного воздуха при соединении с манометром; кроме того, прибор сам имеет какой-то объём. Невозможно увидеть какой-то объект без облучения его светом или другими частицами (электронами в электронном микроскопе), которые влияют на состояние объекта, а поглощение квантов для измерения освещённости уменьшает её. Даже если эффект наблюдателя невелик, объект всё равно изменяет состояние. Этот эффект наблюдается во многих областях физики, но обычно может быть уменьшен подбором эффективных инструментов и/или использованием лучших методов наблюдения.

Наиболее необычным для нас является проявление эффекта наблюдателя в квантовой механике, что наблюдается, например, в эксперименте с двумя щелями. Даже пассивное наблюдение за квантовыми эффектами (с целью как будто «исключения» всех возможностей, кроме одной) может фактически изменить результат измерения. Причина кроется в дуальной природе элементарных частиц: вероятность обнаружения частицы в какой-то точке подчиняется квантовой волновой функции ψ, которая испытывает интерференцию при открытии второй щели для электронов.

Маса́ру Эмо́то (22 июля 1943, Иокогама – 17 октября 2014) – японский деятель, известный экспериментами, направленными на доказательство того, что вода якобы обладает способностью «воспринимать информацию» от окружающей среды. Основной метод «доказательства» состоит в «воздействии» на воду произносимыми и напи санными словами и изучении структуры кристаллизации такой воды, которая, по его заявлениям, изменяется в зависимости от смысла этих слов. Начиная с 1999 года Эмото издает книгу «Послание воды», содержащую фотографии кристаллов с пояснением, какая информация была «послана» воде. Научное сообщество оценивает данные исследования как псевдонаучные.

Ча́шка Пе́три – прозрачный лабораторный сосуд в форме невысокого плоского цилиндра, закрываемого прозрачной крышкой подобной формы, но несколько большего диаметра. Применяется в микробиологии и химии. Изобретена в 1877 году ассистентом Роберта Коха – Юлиусом Рихардом Петри.

Обычно изготавливаются из прозрачного стекла или пластмассы (прозрачный полистирол) и может иметь самые различные размеры. Наиболее часто используемые варианты имеют диаметр порядка 50—100 мм и высоту около 15 мм.

Широко используются в микробиологии для культивирования колоний микроорганизмов. Для этого её заполняют слоем питательной среды, на который производят посев культуры микроорганизмов.

«Великая тайна воды» (ТК «Росссия», 2006г) – фильм телеканала «Россия». Впервые был показан в эфире 9 апреля 2006 года. В фильме, снятом в научно-популярном жанре, высказывается ряд паранаучных и псевдонаучных взглядов на свойства воды, которые преподносятся его авторами в качестве научных.

Свои суждения о «структурировании воды» высказали авторы неакадемических исследований из Англии, Израи ля, Китая, России, США, Японии и других стран. В фильме также принимали участие богословы различных вероисповеданий, высказавшие мнения о воде с позиции своих конфессий.

17 ноября 2006 года фильм получил три премии ТЭФИ, в том числе за лучший документальный фильм. Фильм вызвал резкую критику научной общественности, в том числе со стороны Комиссии по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований Российской академии наук.

Рене́ Дека́рт (René Descartes, 31 марта 1596, Лаэ, Королевство Франция – 11 февраля 1650, Стокгольм, Королевство Швеция) – французский философ, математик и естествоиспытатель; один из основоположников философии Нового времени, создатель аналитической геометрии, одна из ключевых фигур научной революции.

Его вклад как «отца философии Нового времени» отмечен нехарактерным для ранней философии фокусом на эпистемологии. Он заложил основы континентального рационализма XVII века, который развили Спиноза и Лейбниц, а позже ему противостояла эмпирическая школа мысли, представленная Гоббсом, Локком, Беркли и Юмом. Рост рационализма раннего Нового времени – как впервые в истории высоко систематизированной философской школы – оказал огромное и глубокое влияние на современную западную мысль в целом с рождением двух влиятельных рационалистических философских систем Декарта и Спинозы, а именно картезианства и спинозизма; наряду со Спинозой и Лейбницем дал «Веку разума» имя и место в истории. «Размышления о первой философии» Декарта (1641) продолжают оставаться стандартным текстом на философских факультетах большинства университетов.

Столь же огромно влияние Декарта на математику; его именем названа разработанная им прямоугольная система координат, а созданная им аналитическая геометрия стала мостом между алгеброй и геометрией, сыгравшим важную роль в открытии исчисления бесконечно малых и анализа.

Брэндон Картер (Brandon Carter; родился в 1942 году) – физик-теоретик, наиболее известный своими работами по общей теории относительности. В 1973 году окончательно сформулировал антропный принцип, в котором усмотрел расширение задолго до него сформулированного принципа Коперника. В 1983 году написал работу под названием «Доказательства Судного дня», основанную на идее, что согласно принципу равновероятности событий можно предположить, что мы живём в эпоху середины человечества, когда половина всех возможных людей уже родилась и умерла, что совместно с демографическими прогнозами позволяет оценить возможную дату исчезновения человека как вида. Член Лондонского королевского общества с 1981 года.

Дарвинизм – направление эволюционной мысли, приверженцы которого согласны с основными идеями Дарвина в вопросе эволюции (современная их форма, порой с существенным переосмыслением некоторых аспектов, представлена в синтетической теории эволюции), согласно которым главным (хотя и не единственным) фактором эволюции является естественный отбор.

В широком смысле нередко (и не совсем правильно) употребляется для обозначения эволюционного учения или эволюционной биологии в целом. Дарвинизм подготовлен такими науками, как эмбриология и сравнительная анатомия.

Теория Большого Взрыва – общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно – начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.

Обычно сейчас сочетают теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной, но эти концепции независимы. Исторически существовало также представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва. Сочетание теории Большого взрыва с теорией горячей Вселенной, подкрепляемое существованием реликтового излучения, и рассматривается далее.

Теория внешнего вмешательства – основой это версии является деятельность посторонних цивилизаций. Другими словами, люди – это потомки инопланетных созданий, которые прилетели на нашу планету миллионы лет назад. В этой версии происхождения человечества имеется несколько развязок. Одна из них заключается в скрещивании прародителей с инопланетянами.

Креациони́зм – религиозные представления, религиозное и философское учение, согласно которому мир и человек были созданы Богом посредством сверхъестественного акта творения. В самом широком смысле креационизм включает в себя большое множество разнообразных религиозных взглядов, которые различаются в своём принятии или непринятии научных объяснений происхождения и развития природных явлений, включая биологическую эволюцию.

Креационизм в качестве направления мысли, дискутирующего с современной наукой, восходит к космогоническим мифам и к креационизму (креационистским представлениям) религиозных учений.

Креационизм в биологии представляет собой ненаучную концепцию постоянства биологических видов, которая рассматривает многообразие органического мира в качестве результата Божественного творения. Концепция сформировалась в конце XVIII – начале XIX века, разделялась рядом видных учёных, но в процессе научного развития была вытеснена эволюционной биологией.

Теория (Модель) Горячей Вселенной – космологическая модель, в которой эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, состоящей из элементарных частиц, и протекает при дальнейшем адиабатическом космологическом расширении. Модель горячей Вселенной, предложенная в 1940-х годах, была скорректирована и уточнена в результате построения инфляционной модели Вселенной в 1980-е годы, что позволило устранить ряд противоречий.

Впервые модель горячей Вселенной была предложена в 1947 году Г. А. Гамовым. Наиболее существенное наблюдательное предсказание, вытекающее из модели горячей Вселенной – наличие реликтового излучения со спектром, очень близким к спектру абсолютно чёрного тела с температурой около 2,7 кельвина, возникшего в момент рекомбинации ионов (в основном, водорода и гелия) и электронов в нейтральные атомы. Это убедительно доказали показания прибора FIRAS.

Возникновение крупномасштабной структуры Вселенной в рамках модели происходит вследствие роста начальных неоднородностей из-за гравитационной неустойчивости. Основной проблемой модели горячей Вселенной в этом аспекте является начальный спектр неоднородностей, который в ней не объясняется, а постулируется, либо берётся из измерений. Происхождение элементарных частиц в модели горячей Вселенной с конца 1970-х годов описывают с помощью спонтанного нарушения симметрии.

Также важно отметить независимость данной теории от наличия или отсутствия Большого взрыва – вне зависимости от существования начальной космологической сингулярности, которую должна описать квантовая теория гравитации, состояние горячей плазмы, описываемое моделью горячей Вселенной и приводящее к современной наблюдаемой космологической картине, не меняется (помимо самых близких к сингулярности моментов). В то же время после открытия и измерения анизотропии реликтового излучения модель горячей Вселенной считается настолько хорошо подтверждённой наблюдениями, что произошло смешение понятий, и часто, когда говорят о Большом взрыве, на самом деле имеют в виду именно её.

До открытия реликтового излучения модель горячей Вселенной была лишь гипотезой и тогда Я. Б. Зельдович пропагандировал модель холодной Вселенной.

Расшире́ние Вселе́нной – явление, состоящее в почти однородном и изотропном расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной, выводимое через наблюдаемое с Земли космологическое красное смещение.

Экспериментально расширение Вселенной подтверждается выполнением закона Хаббла, а также уменьшением светимости экстремально удалённых «стандартных свеч» (сверхновых типа Ia).

– Согласно теории Большого взрыва, Вселенная расширяется из начального сверхплотного и сверхгорячего состояния. Является ли это исходное состояние сингулярным (как предсказывает классическая теория гравитации – общая теория относительности) или нет – активно дебатируемый вопрос, разрешить который надеются разработкой квантовой теории гравитации.

– Теоретически явление было предсказано и обосновано А. Фридманом на раннем этапе разработки общей теории относительности из общефилософских соображений об однородности и изотропности Вселенной.

Зако́н Ха́ббла (или закон Хаббла – Леметра, закон всеобщего разбегания галактик) – космологический закон, описывающий расширение Вселенной. В статьях и научной литературе в зависимости от её специализации и даты публикаций он формулируется по-разному.

«Истина где-то рядом» – один из слоганов фантастического сериала «Секре́тные материа́лы». Ключевые сюжетные темы «Секретных материалов» основываются на недоверии общества к правительству, затрагивают теорию заговора и сосредоточены на попытках раскрыть информацию о существовании внеземных цивилизаций.

Сти́вен Уи́льям Хо́кинг (8 января 1942, Оксфорд, Великобритания – 14 марта 2018, Кембридж, Великобритания) – английский физик-теоретик, космолог и астрофизик, писатель.

Директор по научной работе Центра теоретической космологии Кембриджского университета. Автор ряда научных трудов, в том числе совместной с Роджером Пенроузом работы по теоремам о гравитационной сингулярности в рамках общей теории относительности и теоретическому предсказанию выделения чёрными дырами излучения, часто именуемого излучением Хокинга. Хокинг первым изложил космологическую теорию, в которой были объединены представления общей теории относительности и квантовой механики. Активно поддерживал многомировую интерпретацию квантовой механики.

Евкли́дово простра́нство (также эвкли́дово пространство) в изначальном смысле – это пространство, свойства которого описываются аксиомами евклидовой геометрии. В этом случае предполагается, что пространство имеет размерность, равную 3, то есть является трёхмерным.

Аристо́тель (384—322 годы до нашей эры) – греческий философ и эрудит классического периода в Древней Греции, яркий пример «универсального человека».

Обученный Платоном, он был основателем перипатетической школы философии в Ликее и более широкой аристотелевской традиции. Его труды охватывают многие предметы, включая физику, биологию, зоологию, метафизику, логику, этику, эстетику, поэзию, театр, музыку, риторику, психологию, лингвистику, экономику, политику, метеорологию, геологию и государственное управление. Аристотель представил сложный синтез различных философий, существовавших до него. Прежде всего от его учений Запад унаследовал свой интеллектуальный лексикон, а также проблемы и методы исследования. В результате его философия оказала уникальное влияние почти на все формы знания на Западе и продолжает оставаться предметом современных философских дискуссий.

Сэр Исаа́к Нью́ то́н (4 января 1643 года – 31 марта 1727 года) – английский физик, математик, механик и астроном, один из создателей классической физики и математического анализа.

Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он обнародовал законы движения и закон всемирного тяготения, сформировавшие господствующую научную точку зрения вплоть до появления общей теории относительности. Ньютон использовал свое математическое описание гравитации для строгого вывода эмпирических кеплеровских законов движения планет, а также для построения научной теории приливов, прецессии равноденствий и других явлений. Труд Ньютона устранил всякие сомнения в гелиоцентричности Солнечной системы и продемонстрировал, что движение объектов на Земле и небесных тел можно объяснить одними и теми же физическими принципами. Вывод Ньютона о том, что Земля представляет собой сплюснутый сфероид, впоследствии был подтвержден геодезическими измерениями Мопертюи, ла Кондамина и других, убедивших большинство европейских ученых в превосходстве ньютоновской механики над более ранними системами.

В математике Ньютон разработал дифференциальное и интегральное исчисления, мощный вычислительный метод нахождения корней функций, классифицировал большинство кубических алгебраических кривых, продвинул теорию степенных рядов, обобщил биномиальную теорему на нецелые показатели.

Альбе́рт Эйнште́йн (14 марта 1879, Ульм, королевство Вюртемберг, Германская империя – 18 апреля 1955, Принстон, штат Нью-Джерси, США) – американский, немецкий и швейцарский физик-теоретик и общественный деятель-гуманист, один из основателей современной теоретической физики. Лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года. Его теория относительности изменила основания физики, заменив классическую механику и закон всемирного тяготения Ньютона. Персона XX века по версии журнала Time.

Тео́рия струн – направление теоретической физики, изучающее динамику взаимодействия объектов не как точечных частиц, а как одномерных протяжённых объектов, так называемых квантовых струн. Теория струн сочетает в себе идеи квантовой механики и теории относительности, поэтому на её основе, возможно, будет построена будущая теория квантовой гравитации.

Теплова́я смерть Вселе́нной, также Большо́е замерза́ние – гипотеза, выдвинутая Р. Клаузиусом в 1865 году на основании экстраполяции второго начала термодинамики на всю Вселенную. По мысли Клаузиуса, Вселенная с течением времени должна в конце концов прийти в состояние термодинамического равновесия, или «тепловой смерти» (термин, описывающий конечное состояние любой замкнутой термодинамической системы).

Если Вселенная является плоской или открытой, то она будет расширяться вечно и ожидается, что в итоге такой эволюции она достигнет состояния «тепловой смерти». Если космологическая константа положительна, на что указывают последние наблюдения, Вселенная в конечном счёте приблизится к состоянию максимальной энтропии.

Ли́ндон Хермайл Лару́ш-младший (8 сентября 1922 года – 12 февраля 2019 года) – американский экономист и политический активист, основатель нескольких политических организаций, называемых также движением Ларуша. Выставлялся кандидатом на восьми президентских выборах в США с 1976 года, один раз от Рабочей партии США и 7 раз в качестве «кандидата в кандидаты» от Демократической партии. В последнее время занимался философией.

ФРТК МФТИ – Факультет радиотехники и кибернетики Московский физико-технический институт.

Сетевое планирование (сетевой анализ) – класс прикладных методов управления проектами, обеспечивающий планирование, анализ сроков выполнения (ранних и поздних) нереализованных частей проектов; позволяет увязать выполнение различных работ и процессов во времени, составить сетевой график, получив прогноз общей продолжительности реализации всего проекта.

Рели́ктовое излуче́ние – косми́ческое сверхвысокочасто́тное фо́новое излуче́ние – равномерно заполняющее Вселенную тепловое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода. Обладает высокой степенью изотропности и спектром, свойственным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,72548 ± 0,00057 К.

Существование реликтового излучения было предсказано теоретически Георгием Гамовым в 1948 году в рамках теории Большого взрыва. Хотя в настоящее время многие аспекты первоначальной теории Большого взрыва пересмотрены, основы, позволившие предсказать эффективную температуру реликтового излучения, остались неизменны. Экспериментально его существование было подтверждено в 1965 году. Наряду с космологическим красным смещением, реликтовое излучение рассматривается как одно из главных подтверждений теории Большого взрыва.

Термин реликтовое излучение, который обычно используется в русскоязычной литературе, ввёл в употребление советский астрофизик И. С. Шкловский.

Теория Вечной Вселенной – термин введен автором книги Шапоревым А. В., теория основывается на дуальности мира квантовой физики. Допускается возникновение Вселенной «Большим взрывом» из сингулярности, так и её Вечность – не постижимая разуму человека на данный момент времени.