Темное вещество– гипотетическое несветящееся вещество неизвестной природы, пока что непосредственно не обнаруженное. Темная материя, как полагают, составляет большую часть вещества Вселенной и на нее приходится примерно 25 процентов полной энергии Вселенной.
Теорема о положительности массы– также называется теоремой о положительности энергии. Утверждение о том, что в любой изолированной физической системе совокупная масса или энергия должна быть положительной.
Теорема Пифагора– утверждение, что в прямоугольном треугольнике сумма квадратов длин двух катетов равна квадрату длины гипотенузы a 2 +b 2 =c 2 .
Теорема– утверждение или предположение, доказываемое путем формальных математических рассуждений.
Теория Калуцы‑Клейна– ранняя попытка объединить общую теорию относительности и электромагнетизм за счет введения дополнительного (пятого) измерения. Термин «Калуца‑Клейн» иногда используют как сокращенное название общего метода объединения сил природы путем постулирования существования дополнительных невидимых измерений.
Теория поля– теория, в которой как частицы, так и силы описываются полями.
Теория струн– физическая теория, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности, и считающаяся главным кандидатом на роль теории квантовой гравитации. Теория струн предполагает, что фундаментальные строительные блоки природы являются не точечными частицами, а крошечными, одномерными нитями, называемыми струнами, которые встречаются как в открытой, так и в закрытой (петли) форме. Существует шесть типов струнных теорий: бозонная, типа I, типа IIA, типа IIB, гетеротическая теория Е8ЧЕ8 и гетеротическая теория SO(32), и все они связаны между собой. Термин теория суперструн иногда используют вместо термина теория струн, чтобы явно показать, что теория включает суперсимметрию.
Топология– общая характеристика геометрического пространства. Топология имеет дело только с глобальными свойствами пространства, а не с его точным размером или формой. В топологии формы подразделяются на группы, которые могут быть преобразованы друг в друга путем растяжения или сжатия без разрыва или изменения числа дырок.
Тор– класс топологических форм, который включает двухмерную поверхность типа бублика, а также ее многомерные обобщения.
Туннелирование– явление, когда частица проходит через потенциальный барьер в другую область пространства, что запрещено в классической физике, но разрешено (или имеется ненулевая вероятность) в квантовой механике.
Уравнение Дирака– система из четырех уравнений, предложенная британским физиком Полем Дираком для описания поведения свободных частиц, обладающих спином, таких как, например, электроны.
Уравнения Эйнштейна– уравнения, описывающие гравитацию в общей теории относительности. Уравнения Эйнштейна связывают кривизну пространства‑времени с массой и энергией, содержащимися в этом пространстве.
Уравнения Янга‑Миллса– обобщение уравнений Максвелла, описывающих электромагнетизм. Сейчас физики используют уравнения Янга‑Миллса для описания сильных и слабых взаимодействий, а также электрослабого взаимодействия, которое объединяет электромагнитные и слабые взаимодействия. Уравнения являются частью теории Янга‑Миллса или калибровочной теории, которая была разработана в 1950‑е годы физиками Чженьнин Янгом и Робертом Миллсом.
Фазовый переход– внезапное изменение свойств вещества или системы, то есть их переход из одного состояния в другое. Кипение, замерзание и плавление – известные вам примеры фазовых переходов воды.
Фермион– частица с полуцелым значением спина. Этот класс частиц включает лептоны и кварки, так называемые материальные частицы Стандартной модели.
Фундаментальная группа– способ классификации пространств в топологии. В случае пространств с тривиальнойфундаментальной группой каждую петлю, которую можно создать в этом пространстве, можно стянуть в точку, не разрезая пространство и не проделывая в нем дыр. Пространства с нетривиальнойфундаментальной группой содержат нестягиваемые петли, то есть петли, которые нельзя стянуть в точку из‑за наличия некоторого препятствия, например дыры.
Функция– математическое выражение, например, вида f(x)=3x 2 , где каждому значению аргумента xсоответствует одно значение функции f(x).
Хиггса поле– гипотетическое поле, переносчиком которого является бозон Хиггса, ответственный за наличие масс у частиц в Стандартной модели. Есть надежда, что поле Хиггса можно будет обнаружить на Большом адронном коллайдере.
Ходжа ромб– матрица или массив чисел Ходжа, который содержит подробную топологическую информацию о кэлеровом многообразии, из которого можно определить эйлерову характеристику и другие топологические свойства. Ромб Ходжа для шестимерного многообразия Калаби‑Яу состоит из массива четыре на четыре. Массивы различных размеров соответствуют пространствам разных четных размерностей. Числа Ходжа, названные в честь шотландского геометра Уильяма Ходжа, помогают разобраться с внутренней структурой пространства.
Черная дыра– область в пространстве‑времени, характеризующаяся настолько большой кривизной, что ничто, даже свет, не может покинуть ее пределы.
Эйлерова характеристика, или число Эйлера, – целое число, которое помогает охарактеризовать топологическое пространство в наиболее общем смысле. Эйлерова характеристика, самый простой и наиболее известный топологический инвариант пространства, впервые введенный Леонардом Эйлером для многогранников и с тех пор обобщенный и на другие пространства. Эйлерова характеристика многогранника равна числу вершин минус число ребер плюс число граней.
Электромагнитное взаимодействие– одно из четырех фундаментальных взаимодействий; объединяет в себе электричество и магнетизм.
Элементарная частица– частица, у которой не обнаружено наличия никакой внутренней структуры, то есть частицы, которые мы сегодня считаем фундаментальными и неделимыми. В Стандартной модели элементарными частицами являются кварки, лептоны и калибровочные бозоны.
Энергия вакуума– энергия, связанная с пустым пространством. Однако энергия, содержащаяся в вакууме, не равна нулю, поскольку в квантовой теории пространство никогда не является полностью пустым. Частицы непрерывно появляются на свет на мгновение и затем исчезают в небытие.
Энтропия– мера беспорядка физической системы; неупорядоченные системы имеют высокую энтропию, а упорядоченные – низкую. Энтропию также можно рассматривать как число способов перестановок, составляющих систему частей (например, молекул) без изменения общих характеристик системы, таких как объем, температура или давление.
[1] Plato, Timaeus, trans. Donald J. Zeyl (Indianapolis: Hackett, 2000), p. 12.
[2] Так в книге. Правильно: «из двадцати треугольников» ( прим. Vadi. Далее множество подобных «тупых» ошибок исправляю в тексте без примечаний)
[3] Ibid., p. 46–47.
[4] Ibid., p. 44.
[5] Max Tegmark (MIT), interview with author, May 16, 2005. (Note: All interviews were conducted by Steve Nadis unless otherwise noted.)
[6] Aristotle, On the Heavens, at Ancient Greek Online Library, http://greektexts.com/library/Aristotle/On_The_Heavens/eng/print/1043.html.
[7] Michio Kaku. Hyperspace(New York: Anchor Books, 1995), p. 34.
[8] H. G. Wells, The Time Machine(1898), available at http://www.bartleby.com/1000/1.html.
[9] Abraham Pais, Subtle Is the Lord(New York: Oxford University Press, 1982), p. 152.
[10] Oskar Klein, “From My Life of Physics,” in The Oskar Klein Memorial Lectures, ed. Gosta Ekspong (Singapore: World Scientific, 1991), p. 110.
[11] Leonard Mlodinow, Euclid’s Window (New York: Simon & Schuster, 2002), p. 231.
[12] Andrew Strominger, “Black Holes and the Fundamental Laws of Nature,” Lecture, Harvard University, Cambridge, MA, April 4, 2007.
[13] Ibid.
[14] Georg Friedrich Bernhard Riemann, “On the Hypotheses Which Lie at the Foundations of Geometry,” lecture, Gottingen Observatory, June 10, 1854.
[15] E. T. Bell, Men of Mathematics(New York: Simon & Schuster, 1965), p. 21.