Красота физики. Постигая устройство природы - Фрэнк Вильчек

Орбита, орбиталь

Orbit/orbital

Понятие орбиты планеты, вращающейся вокруг нашего Солнца, или орбиты искусственного спутника, вращающегося вокруг Земли, всем понятно и не требует здесь никакого специального комментария. Это, в сущности, последовательность положений, которые тело занимает в пространстве с течением времени, собранная в кривую.

Орбиталь, как она понимается в квантовой физике и химии, – это волновая функция стационарного состояния. Мы говорим, что электрон «занимает орбиталь», когда состояние этого электрона описывается волновой функцией, связанной с этой орбиталью. Термин «орбиталь» является пережитком модели атома Бора, в которой устойчивые состояния были связаны с определенными классическими орбитами.

Относительность, теория относительности

Relativity

В англоязычной физике слово «относительность» обычно является отсылкой к одной или сразу обеим теориям Эйнштейна, названия которых включают это слово, т. е. к Специальной или Общей теории относительности. Какая из двух подразумевается, должно быть ясно из контекста.

В нашей медитации мы подчеркиваем, что обе теории относительности по сути являются утверждениями о симметрии в нашем точно определенном смысле. Они утверждают, что мы можем совершить преобразования над величинами, которые фигурируют в законах физики, не изменив содержание этих законов – т. е. это Изменение без Изменения. Само слово «относительность» делает упор на аспект «изменения», но оставляет аспект «без изменения» – т. е. аспект инвариантности, важного дополнения к относительности – никак не озвученным. Эта случайность имела несчастье склонить некоторых людей к тому, чтобы предполагать и даже утверждать нелепости наподобие этой: «Эйнштейн учил нас, что все относительно». Он этому не учил, и это неверно.

Очарованный кварк

Charmed quark

Очарованный кварк, обозначаемый как c, – член второго семейства частиц материи. Очарованные кварки очень нестабильны, и их роль в нашем сегодняшнем мире очень невелика. Очарованные кварки были открыты в 1974 г., и их экспериментальное изучение весьма способствовало становлению Главной теории.

Перенормировка ренормализационная группа

Renormalization renormalization group

Квантовые флюиды лежат в самой основе нашей Главной теории. Они проявляют спонтанную активность, или способность к квантовым флуктуациям, которые в целом становятся все сильнее на коротких расстояниях. Эти непрерывные колебания пронизывают пространство и изменяют поведение, которое материя имела бы в их отсутствии. Расчет таких изменений называют перенормировкой.

Когда мы изучаем свойства частиц более пристально, двигаясь к более высоким энергиям или более коротким расстояниям или, как мы говорим, используя более высокое разрешение, мы меньше чувствуем влияние более плавных, слабых квантовых флуктуаций. Мы приближаемся к наблюдению «обнаженных» частиц. Ренормализационная группа – это математический аппарат для того, чтобы установить количественные связи между свойствами частицы, когда мы наблюдаем ее в различных разрешениях.

Асимптотическая свобода в сильном взаимодействии и количественное исследование объединения, которые обсуждаются в главе «Квантовая красота IV», являются хорошими примерами применения ренормализационной группы.

Период, периодический

Period/periodic

Периодический процесс – это такой процесс, который повторяется. Обычно термин относится к повторению во времени, хотя в научной литературе он нередко используется и для повторения в пространстве. Период процесса, периодического во времени, – это количество времени, которое проходит между повторениями. См. также Частота.

Период колебания

См. Частота.

Периодическая таблица

Periodic table

Периодическая таблица химических элементов[111] – это содержательное и информативное геометрическое расположение списка химических элементов, в котором столбцы содержат элементы со сходными химическими свойствами. В каждом столбце атомные номера и атомные веса увеличиваются в направлении сверху вниз; в каждой строке атомные номера и атомные веса увеличиваются, когда мы движемся слева направо. В самой развернутой версии периодической таблицы атомный номер увеличивается на единицу при переходе в соседнюю справа клетку, а также когда мы переходим из самой правой клетки ряда в крайнюю левую клетку рядом ниже. (Есть много вариантов представления таблицы. Зачастую, например, выделяют редкоземельные элементы и актиноиды в отдельные подтаблицы.)

Квантовая механика объясняет структуру периодической таблицы теоретически, как следствие уравнения Шрёдингера. Это великолепный пример соответствия

В этом объяснении основную роль играют квантовая теория момента импульса и принцип запрета Паули.

Перспектива

См. Проективная геометрия и перспектива.

Платоново тело, платонова поверхность

Platonic solid/Platonic surface

Платоново тело (правильный многогранник) – это многогранник, все грани которого являются копиями одного и того же правильного многоугольника и чьи грани соединяются единообразно во всех вершинах. Есть ровно пять различных (конечных) платоновых тел: тетраэдр, октаэдр, икосаэдр, куб и додекаэдр. Они подробно описаны в основном тексте.

Математическое построение этих тел и доказательство того, что иные невозможны, являются кульминационным моментом «Начал» Евклида.

Поверхности правильных многогранников во многих отношениях более фундаментальны, чем сами тела, которые они ограничивают. Я называю их платоновыми поверхностями.

Платоновы тела внушали восхищение математикам, ученым и мистикам в течение многих столетий.

Поглощение (Абсорбция)

Absorption

Мы говорим, что частица поглотилась, если закончилось ее независимое существование. Поскольку полная энергия сохраняется, энергия частицы после этого переходит в другую форму. Например, когда частица света (фотон) достигает вашей сетчатки, она может быть поглощена белками (родопсинами), которые в результате поглощения меняют форму. Изменение их формы, в свою очередь, вызывает электрические сигналы, которые наш мозг интерпретирует как зрительное ощущение.

Позитрон