Квантовая вселенная как устроено то что мы не можем увидеть книга
Рецензия. Кокс и Форшоу «Квантовая вселенная»
Рецензия. Кокс и Форшоу «Квантовая вселенная»
«Цель этой книги — сорвать покровы таинственности с квантовой теории — теоретической конструкции, в которой путаются слишком многие, включая даже самих первопроходцев в этой отрасли».
Автор
Редактор
Книга «Квантовая вселенная. Как устроено то, что мы не можем увидеть» издательства «Манн, Иванов и Фербер» написана физиками — профессорами Манчестерского университета Брайаном Коксом и Джеффом Форшоу. На ее страницах авторы объясняют основы квантовой механики. Они рассказывают, как ученые пришли к изучению хаотичного мира элементарных частиц, в котором случается все, что может случиться. А также почему за спиной случайных и контринтуитивных событий выросла теория, обладающая мощной предсказательной силой.
Авторы книги «Квантовая вселенная» преследуют цель объяснить принципиальные моменты поведения электронов и развеять мифы вокруг мира элементарных частиц. Они рассказывают про первые эксперименты, которые ставили в тупик ученых, про их интерпретацию и развитие квантовой теории. Для объяснения, в основном, используют правило циферблатов — наглядный прием, который позволяет понять многие вещи. Например, с его помощью почти «на пальцах» выводят принцип неопределенности Гейзенберга. У Брайана Кокса и Джеффа Форшоу очень понятный язык повествования. Они медленно переходят от одного ключевого момента к другому, и каждый шаг в этом движении продуман. Если вы уже знаете достаточно про поведение элементарных частиц, то книга все равно может оказаться полезной для понимания того, как лучше объяснять такие вещи. Людям же с отрывочными знаниями она поможет закрыть пробелы.
В начале авторы не дают себе возможность разгуляться и довольно долго рассматривают вселенную, состоящую из одной частицы. Но потом все-таки идут по пути усложнения, и «действующих лиц» становится больше. Этот смелый шаг открывает возможность рассказать о природе химической связи и массы, что авторы и делают. Кстати о массе. Эта характеристика вещества непосредственно связана с бозоном Хиггса, который еще не был открыт на момент написания книги. Кокс и Форшоу с нетерпением ждут открытия и пишут о нем, поэтому 2016 год на обложке смотрится немного странно — не хватает первой даты выхода книги. Однако понятно, что на смысл описываемых механизмов последующее обнаружение бозона Хиггса не повлияло, а только их подтвердило.
Рисунок 1. Вот она — подозрительная девочка из фильма «Люди в черном»
Короче говоря, для интровертов есть отработанный механизм чтения в метро:
Особенно замороченным лучше озаботиться обложкой или электронной версией.
Читать онлайн «Квантовая Вселенная. Как устроено то, что мы не можем увидеть»
Автор Брайан Кокс
Брайан Кокс, Джефф Форшоу
Квантовая вселенная. Как устроено то, что мы не можем увидеть
Научные редакторы Вячеслав Марача и Михаил Павлов
Издано с разрешения Apollo’s Children Ltd and Jeff Forshow и литературного агентства Diane Banks Associates Ltd.
Книга рекомендована к изданию Романом Петренко
Правовую поддержку издательства обеспечивает юридическая фирма «Вегас-Лекс».
© Brian Cox and Jeff Forshaw, 2011
1. Что-то странное грядет
Квант. Это слово одновременно взывает к чувствам, сбивает с толку и завораживает. В зависимости от точки зрения это либо свидетельство обширных успехов науки, либо символ ограниченности человеческой интуиции, которая вынуждена бороться с неотвратимой странностью субатомной сферы. Для физика квантовая механика – одна из трех великих опор, на которых покоится понимание природы (две другие – это общая и специальная теории относительности Эйнштейна). Теории Эйнштейна имеют дело с природой пространства и времени и силой притяжения. Квантовая механика занимается всем остальным, и можно сказать, что, как бы она ни взывала к чувствам, сбивала с толку или завораживала, это всего лишь физическая теория, описывающая то, как природа ведет себя в действительности. Но даже если мерить ее по этому весьма прагматичному критерию, она поражает своей точностью и объяснительной силой. Есть один эксперимент из области квантовой электродинамики, старейшей и лучше всего осмысленной из современных квантовых теорий.
Это не только впечатляюще, но и удивительно, и, если бы построение моделей было единственной заботой квантовой теории, вы могли бы с полным правом спросить, в чем же вообще проблема. Наука, разумеется, не обязана быть полезной, но многие технологические и общественные изменения, совершившие революцию в нашей жизни, вышли из фундаментальных исследований, проводимых современными учеными, которые руководствуются лишь желанием лучше понять окружающий мир. Благодаря этим, вызванным только любопытством, открытиям во всех отраслях науки мы имеем увеличенную продолжительность жизни, международные авиаперевозки, свободу от необходимости заниматься сельским хозяйством ради собственного выживания, а также широкую, вдохновляющую и открывающую глаза картину нашего места в бесконечном звездном море. Но все это в каком-то смысле побочные результаты. Мы исследуем из любопытства, а не потому, что хотим добиться лучшего понимания реальности или разработать более эффективные безделушки.
Квантовая вселенная
Как устроено то, что мы не можем увидеть
Everything that can happen does happen
Квантовая вселенная
Как устроено то, что мы не можем увидеть
Everything that can happen does happen
О книге
Самый доступный и увлекательный способ ознакомиться с квантовой теорией.
Брайан Кокс и Джефф Форшоу делают фундаментальные физические идеи доступными и интересными для каждого.
Субатомная реальность — то, что происходит на следующем после атомов уровне — имеет неоднозначную репутацию. Квантовую теорию воспринимают как набор очень странных предположений о взаимосвязи всех вещей и поведении частиц. Что говорят физики Кокс и Форшоу? Что на неё нужно смотреть по-другому.
В своей книге они рассказывают, какие наблюдения за реальным миром привели нас к квантовой теории, как она разрабатывалась и почему ученые, несмотря на всю её странность, так в ней уверены.
Квантовая механика — это фундаментальная модель устройства мира, сравнимая с законами Ньютона, электромагнитной теорией Максвелла и теорией относительности Эйнштейна.
Для кого эта книга
Для всех, кому интересна квантовая физика и устройство вселенной.
Об авторах
Брайан Кокс — английский физик, изучающий физику частиц. Известный популяризатор науки, лектор и лауреат многочисленных профессиональных наград и премий. Член Лондонского королевского общества и профессор Манчестерского университета, член группы Физики высоких энергий в Манчестерском университете, сотрудник проекта ATLAS на Большом адронном коллайдере.
Автор книг «Чудеса Вселенной» и «Чудеса Солнечной системы», ведущий научно-популярных программ на BBC.
Джефф Форшоу — профессор теоретической физики в Манчестерском университете, соавтор нескольких популярных книг по физике. Лауреат медали Максвелла за выдающиеся достижения в области теоретической физики.
Квантовая вселенная как устроено то что мы не можем увидеть книга
Брайан Кокс, Джефф Форшоу
Квантовая вселенная. Как устроено то, что мы не можем увидеть
Научные редакторы Вячеслав Марача и Михаил Павлов
Издано с разрешения Apollo’s Children Ltd and Jeff Forshow и литературного агентства Diane Banks Associates Ltd.
Книга рекомендована к изданию Романом Петренко
Правовую поддержку издательства обеспечивает юридическая фирма «Вегас-Лекс».
© Brian Cox and Jeff Forshaw, 2011
© Перевод на русский язык, издание на русском языке, оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2016
1. Что-то странное грядет
Квант. Это слово одновременно взывает к чувствам, сбивает с толку и завораживает. В зависимости от точки зрения это либо свидетельство обширных успехов науки, либо символ ограниченности человеческой интуиции, которая вынуждена бороться с неотвратимой странностью субатомной сферы. Для физика квантовая механика – одна из трех великих опор, на которых покоится понимание природы (две другие – это общая и специальная теории относительности Эйнштейна). Теории Эйнштейна имеют дело с природой пространства и времени и силой притяжения. Квантовая механика занимается всем остальным, и можно сказать, что, как бы она ни взывала к чувствам, сбивала с толку или завораживала, это всего лишь физическая теория, описывающая то, как природа ведет себя в действительности. Но даже если мерить ее по этому весьма прагматичному критерию, она поражает своей точностью и объяснительной силой. Есть один эксперимент из области квантовой электродинамики, старейшей и лучше всего осмысленной из современных квантовых теорий. В нем измеряется, как электрон ведет себя вблизи магнита. Физики-теоретики много лет упорно работали с ручкой и бумагой, а позже с компьютерами, чтобы предсказать, что именно покажут такие исследования. Практики придумывали и ставили эксперименты, чтобы выведать побольше подробностей у природы. Оба лагеря независимо друг от друга выдавали результаты с точностью, подобной измерению расстояния между Манчестером и Нью-Йорком с погрешностью в несколько сантиметров. Примечательно, что цифры, получавшиеся у экспериментаторов, полностью соответствовали результатам вычислений теоретиков; измерения и вычисления полностью согласовывались.
Это не только впечатляюще, но и удивительно, и, если бы построение моделей было единственной заботой квантовой теории, вы могли бы с полным правом спросить, в чем же вообще проблема. Наука, разумеется, не обязана быть полезной, но многие технологические и общественные изменения, совершившие революцию в нашей жизни, вышли из фундаментальных исследований, проводимых современными учеными, которые руководствуются лишь желанием лучше понять окружающий мир. Благодаря этим, вызванным только любопытством, открытиям во всех отраслях науки мы имеем увеличенную продолжительность жизни, международные авиаперевозки, свободу от необходимости заниматься сельским хозяйством ради собственного выживания, а также широкую, вдохновляющую и открывающую глаза картину нашего места в бесконечном звездном море. Но все это в каком-то смысле побочные результаты. Мы исследуем из любопытства, а не потому, что хотим добиться лучшего понимания реальности или разработать более эффективные безделушки.
Квантовая теория – возможно, наилучший пример, как бесконечно сложное для понимания большинства людей становится крайне полезным. Она сложна для понимания, поскольку описывает мир, в котором частица может реально находиться в нескольких местах одновременно и перемещается из одного места в другое, исследуя тем самым всю Вселенную. Она полезна, потому что понимание поведения малейших кирпичиков мироздания укрепляет понимание всего остального. Она кладет предел нашему высокомерию, потому что мир намного сложнее и разнообразнее, чем казалось. Несмотря на всю эту сложность, мы обнаружили, что все состоит из множества мельчайших частиц, которые двигаются в соответствии с законами квантовой теории. Законы эти настолько просты, что их можно записать на обратной стороне конверта. А то, что для объяснения глубинной природы вещей не требуется целая библиотека, уже само по себе одна из величайших тайн мира.
Итак, чем больше мы узнаём об элементарной природе мироздания, тем проще оно нам кажется. Постепенно мы придем к пониманию всех законов и того, как эти маленькие кирпичики взаимодействуют, формируя мир. Но как бы мы ни увлекались простотой, лежащей в основе Вселенной, нужно обязательно помнить: хотя основные правила игры просты, их последствия не всегда легко вычислить. Наш повседневный опыт познания мира определяется отношениями многих миллиардов атомов, и пытаться вывести принципы поведения людей, животных и растений из нюансов поведения этих атомов было бы просто глупо. Признав это, мы не принижаем его важности: за всеми явлениями в итоге скрывается квантовая физика микроскопических частиц.
Квантовая вселенная. Как устроено то, что мы не можем увидеть
Содержание книги.
Авторы очень бережно относятся к науке и ломают все стереотипы создания научно-популярных книг. Никакой примитивизации! Книга доступна для понимания, но она отнюдь не является простой.
Авторы, Брайан Кокс и Джефф Форшоу, делают фундаментальные физические идеи доступными и интересными для каждого. Книга взрослая, но подходит для чтения уже подростками.
Книга рекомендуется в подарок подросткам, студентам, избирающим для себя физику, математику, информатику и другие технические специальности, а также тем, кому интересно устройство мира, т.е. гуманитариям с ней тоже будет ознакомиться очень полезно (особенно тем, кто склонен попадаться на мистицизм, эзотерику и прочие подобные направления).
170×240 мм, 288 страниц. Переплёт не твёрдый, но плотный, белая бумага, в книге имеются схемы.
Эту книгу хорошо дополняют:
Квантовая теория
Квантовая теория описывает Вселенную, в которой частица может находиться в нескольких местах одновременно и мгновенно перемещается из одного места в другое. Эта концепция кладет предел нашему высокомерию, потому что мир намного сложнее и разнообразнее, чем казалось. Однако законы квантовой теории настолько просты, что их можно записать на обратной стороне конверта.
«Пустые» атомы
Изнутри атом представляет собой нечто странное. Если вы встанете на протон и посмотрите оттуда во внутриатомное пространство, то увидите лишь пустоту. Электроны окажутся слишком малы, чтобы их разглядеть, даже если будут на расстоянии вытянутой руки, но и это вряд ли произойдет. Если вы стоите «на протоне» у побережья Англии, то расплывчатые пределы атома расположатся где-то на фермах северной Франции.
Вселенная размером с грейпфрут
Приятный бонус работы с элементарными фрагментами материи, не имеющими никакого размера, состоит в том, что мы без проблем можем представить, что вся видимая Вселенная когда-то была сжата в объект размером с грейпфрут или даже с булавочную головку. Как бы ни шла кругом голова от таких мыслей, нет никаких причин объявлять такое сжатие невозможным.
Квантовый скачок
Бозоны Хиггса
Питер Хиггс предположил, что пустое пространство полно некими частицами. Они постоянно, без отдыха взаимодействуют со всеми массивными частицами во Вселенной, избирательно замедляя их движение и создавая массу. Результат взаимодействий между обычной материей и вакуумом, наполненным частицами Хиггса, состоит в том, что мир из бесформенного становится разнообразным, населенным звездами, галактиками и людьми.
Смотрите примеры страниц книги на фото.