Красота физики. Постигая устройство природы полностью

Примечательно, что самые глубокие достижения в понимании мира, такие как Главная теория, включают в себя такие концептуальные понятия, как относительность, локальная симметрия и основы квантовой теории, которые абстрактны по форме и универсальны по возможности применения. Эти принципы совсем не выглядят похожими на антропный принцип! Очевидно, что в мире происходят вещи, которые выходят за рамки его желания произвести «меня».

В целом антропные аргументы по своей природе смещают центр дискуссии от объяснения к допущению. Так как они компрометируют объяснительную силу, их в принципе следует избегать. Но в подходящих, очень специальных обстоятельствах аргументы в духе антропных могут быть одновременно правомерными и полезными[91]. Для ознакомления с примерами, которые могут оказаться интересными, см. Темная энергия, Темная материя.

Существует шесть различных видов, или ароматов, кварков. В порядке возрастания массы они обозначаются u (от английского up – верхний), d (down – нижний), s (strange – странный), c (charm – очарованный), b (bottom или beauty – прелестный), t (top – топ-кварк). Каждый из них «обитает» в трехмерном цветовом пространстве свойств, и (следовательно) все они ведут себя одинаково, если говорить о сильном взаимодействии. Кварки u, c и t имеют электрический заряд, равный 2/3 заряда протона, тогда как d, s и b имеют электрический заряд, равный –1/3 заряда протона. Они по-разному и немного сложно ведут себя относительно слабого взаимодействия – см. Семейство.

Глубокое значение этого избытка видов кварков если и существует, то на настоящий момент неясно. Из всех кварков только u и d играют большую роль в современном природном мире, поскольку обильно представлены в протонах и нейтронах.

Также есть аналогичный избыток лептонов; в этом случае говорят о различных ароматах лептонов.

Сильное взаимодействие между двумя кварками изменяется под действием непрерывной спонтанной активности квантовых полей, которыми пронизано пространство. Сила взаимодействия ослабевает при сближении кварков и увеличивается при их удалении друг от друга. Это называется асимптотической свободой.

У асимптотической свободы есть множество следствий и применений, которые подробно изложены в тексте.

См. также Конфайнмент и Перенормировка (ренормализационная группа.)

Атомное число ядра – это число протонов, которое оно содержит. Атомное число ядра определяет его электрический заряд и, таким образом, его влияние на электроны, а следовательно, его роль в химии тех атомов и молекул, где оно фигурирует. Ядра, которые имеют одинаковые атомные числа, но разное число нейтронов, называются изотопами одного и того же химического элемента.

Пример: ядра углерода-12 (12C) содержат 6 протонов и 6 нейтронов, в то время как ядра углерода-14 (14C) содержат 6 протонов и 8 нейтронов. У этих ядер практически одинаковые химические свойства, поэтому и те и другие называются «углеродом», – но разная масса. Ядра углерода-14 нестабильны, и их распады можно использовать для датирования биологических образцов. (Когда организм умирает, он перестает получать извне новый углерод; следовательно, отношение количества углерода-14 к количеству углерода-12 в останках постепенно уменьшается. В атмосфере углерод-14 возобновляется благодаря столкновениям с космическими лучами.)

См. Адрон.

См. Стоячая волна и бегущая волна.

В современной физике и математике мы определяем такие величины, как скорость и ускорение, с помощью операции взятия предела. Чтобы определить скорость частицы, мы рассматриваем перемещение за короткий промежуток времени, берем отношение и рассматриваем его предельное значение, беря все меньшие и меньшие интервалы. Это предельное значение по определению является скоростью.

В ранний период развития исчисления у его основоположников не было прочных оснований и четких определений. Они руководствовались интуицией и догадками. Лейбницу, в частности, очень нравилась идея о том, что вместо взятия предела можно рассматривать просто «бесконечно малое» приращение времени и соответствующее ему перемещение и брать отношение этих бесконечно малых. Однако ни Лейбниц, ни его последователи не сформулировали эту идею достаточно отчетливо. Она лежала без дела и была практически забыта многие десятилетия, пока математики XX в. не показали, что ее можно строго описать несколькими способами.