Сойти за своего

Оказавшись в кругу научной интеллигенции довольно-таки легко попасть впросак. Поддержать светскую беседу и не оплошать поможет специальный дайджест от Esquire.

 

Сойти за своего

Корпускулярно-волновой дуализм 

Звучит страшно,  но на деле это самый легкий пункт из сегодняшнего списка. Этот термин относится к области квантовой физики, а квантовая физика многим попортила кровь в начале 20-го века тем, что открыла двойственную природу многих вещей. Итак, дуализм – это свойство света (не только его, но и многих частиц как электрон или протон) быть одновременно и отдельной частицей, и волной, а точнее, иметь их свойства. Ученые долго спорили на этот счет. Одни утверждали, что свет — это поток очень маленьких частиц, потому что он отражается, в то время как другие утверждали, что свет – волна, так как огибает предметы без образования тени, как волна воды камни.

Что сказать в компании: «Ох уж эта двойственная природа…Никого не напоминает?» — если захотите испортить с кем-нибудь отношения. 

Кот Шредингера 

Этот кот (которого в принципе не существовало) стал суперзвездой мира науки, после того как гениальный ученый Эрвин Шредингер опубликовал свой мыслительный эксперимент, в котором пытался доказать несостоятельность квантовой теории (той самой, о которой я говорила в предыдущем пункте). Вот как выглядел это эксперимент:

1. Есть ящик и кот. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное атомное ядро и емкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность распада ядра за 1 час составляет 50%. Если ядро распадается, открывается емкость с газом и кот погибает. Если распада ядра не происходит — кот остается жив-здоров.

2. Закрываем кота в ящик, ждем час и задаемся вопросом: жив ли кот или мертв?

3. Согласно квантовой механике, если над ядром атома не производится наблюдение, то его состояние описывается смешением двух состояний — распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно. Чего в принципе не может быть. А следовательно, квантовой теории нужны множественные уточнения.

Что сказать в компании: «Тенге упал, Барсик уже неделю без Royal Canin, ни жив, ни мертв, бедняга, прям как Шредингеровский!». И громко посмейтесь.

Термоядерный синтез

Все когда-нибудь да слышали это словосочетание – те, кто дремал на уроках физики, наверняка встречались с ним при просмотре фильмов, фильмов о войне в частности. Термоядерная реакция — это реакция, при которой легкие атомные ядра объединяются в более тяжелые. После столкновения ядер высвобождается огромное количество энергии — сила электростатического отталкивания одна из самых мощных в природе. Ученые рассматривают синтез как один из будущих источников энергии, правда, будет это только тогда, когда затраты на его воспроизведение станут меньше, чем профит от продажи энергии.

Что сказать в компании: «Сегодня слышал по радио, что в Казахстане токамак (камера для управляемой ядерной реакции) строить собираются. Чувствую, 2 млрд тенге кому-то на дачу уйдут». Разговоры о распиле бюджета – вневременная классика в любой компании. 

Плазма

Еще одно часто встречающееся в повседневной жизни слово. Правда, если мы говорим не о телевизорах и не о плазме крови, вероятность столкнуться с плазмой у нас очень мала – она обитает только в космосе. Проще говоря, плазма – это четвертое состояние вещества. После того как жидкость превращается в газ, есть возможность превратить газ в плазму – то есть, продолжать нагревать до очень высоких температур. На Земле мы такого позволить себе не можем, а вот в космосе она занимает 90% межзвездного пространства.

Что сказать в компании: просто не говорите, что вы верите в эктоплазму. Этого будет более чем достаточно для демонстрации высокого IQ.

Сингулярность

Этот термин и звучит красиво, и объясняется сравнительно легко. На самом деле, сингулярность бывает разная – такое обозначение есть и в математике, и в психологии, но мы сейчас говорим о космологической сингулярности. Этим термином ученые всего мира описывают состояние, в котором пребывала Вселенная до Большого взрыва (см. ниже), —  вся материя была сжата в одну точку, обладающую бесконечной плотностью и температурой. Есть еще и гравитационная сингулярность —  бесконечная кривизна пространства-времени в экстремальных условиях.

Что сказать в компании: «Примером координатной сингулярности служит сфера Шварцшильда в пространстве-времени Шварцшильда в шварцшильдовских координатах, где компоненты метрического тензора обращаются в бесконечность». После этого предложения настоящие нерды должны будут утереть скупую мужскую слезу и принять вас в семью, а если слезы вы так и не увидите – вы выбрали не ту компанию. 

Большой взрыв

Самая популярная теория происхождения мира получила даже собственное шоу на телевидении, все про нее знают, но никто не знает почему этот самый взрыв произошел. И это нормально, потому что ученые сами этого до сих пор не выяснили до конца, а любое его объяснение становится запутанным и очень неточным.

Начать стоит с сингулярности. Длилась она по земным меркам очень недолго – 10-43 секунды. Но рассуждать о времени очень проблематично – до взрыва его попросту не существовало. Сам Большой взрыв стал вспышкой энергии, которая, скорей всего, высвободилась от столкновения всей материи Вселенной, сжатой под чудовищным давлением при бесконечной температуре. Спустя еще какую-то долю секунды началось охлаждение и образование частиц. Огненный шар начал остывать, превращаясь в густую смесь атомных частиц и образуя газы водород и гелий. Шар начал превращаться в облако материи, и постепенно из этого облака стали рождаться галактики.

Что сказать в компании: просто не говорите ничего ни о Теории Большого Взрыва, ни о Шелдоне Купере. Забудьте об этом сериале, пожалуйста.

Горизонт событий

Еще одно звучное понятие, пришедшее из области теоретической физики, которое даже заслужило фильм в свою честь (с неправильно переведенным названием, к сожалению). Горизонт событий — это некая гипотетическая сфера, окаймляющая черную дыру (см. ниже), за пределы которой ничто не может выйти. И под «ничто» космологи подразумевают и материю, и энергию, и даже информацию. Правда, сейчас ученые опять спорят о его существовании, так как он противоречит принципам квантовой механики.

Что сказать в компании: «Вы никогда не замечали, что у Пола Андерсона горизонт завален?» — шутка за 200 для среды киношников. В другой компании ее просто не поймут. 

Теория струн

С тех далеких времен, когда ученые узнали о существовании макромира (звезды, планеты, черные дыры) и микромира (атомы, ядра, частицы), их стал интересовать вопрос – возможно ли выработать единый свод правил, который бы работал и для того, и для другого мира. Это стало самой большой проблемой физиков-теоретиков — как объединить все фундаментальные силы (гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия) в единую теорию. Гравитационное работает только для больших объектов, так как зависит от массы, электромагнитное – только для очень мелких. А вот теория струн как раз претендует на роль Теории Всего, потому что предполагает существование гораздо большего количества измерений.

Оказалось, что самое удобное количество измерений, необходимое для работы этой теории — целых десять (девять из которых — пространственные, и одно — временное)! Если измерений больше или меньше, математические уравнения дают иррациональные результаты, уходящие в бесконечность — сингулярность.

В основе теории струн лежит идея, что все элементарные частицы можно представить в виде одного элементарного «первокирпичика» — струны. Струны могут вибрировать, и разные колебания на большом удалении будут выглядеть для нас как различные элементарные частицы. Одно колебание – фотон, другое – электрон. Грубо говоря, эти струны создают частицы всех четырех элементарных взаимодействий, даже пока неоткрытой (но уже теоретически существующей частицы гравитационного взаимодействия – гравитрона). Другое дело, что все они будут действовать в разных измерениях, но это уже никого не волнует.

Что сказать в компании: Содержание матана, функана и теории функций комплексной переменной в этой теории заведомо превышает летальные дозы, даже по сравнению с не менее мозголомными теорией относительности и квантовой механикой. Поэтому для 99.97% населения этой планеты хотя бы приблизительное понимание теории струн недоступно в принципе. Так что, даже если ничего не поняли, просто повторяйте почаще «Калаби-яу» — это хотя бы красиво звучит.

Конечно, теоретическая физика не зря называется теоретической. Все ее достижения существуют пока что только на бумаге и для человека непосвященного кажутся откровенно притянутыми за уши. Но именно теория суперструн сейчас является самой популярной теорией существования мира, и тысячи ученых по всему миру бьются над ее разгадкой, а богатые дяди вкладывают в нее огромные средства (один Большой Андронный Коллайдер чего стоит). Это может показаться блажью, но именно теория струн позволила нам представить, что мы наконец-то, хоть ненамного, приоткрыли завесу тайны сотворения Вселенной.


Автор: Катерина Милославская

Не забудьте подписаться на текущий номер