Dave Goldbergi universum on tahavaatepeeglis. Universum tahavaatepeeglis

Dave Goldberg

Universum on tahavaatepeeglis. Kas Jumal oli paremakäeline? Või varjatud sümmeetria, antiaine ja Higgsi boson

* * *

Raamatuarvustused

"Universum tahavaatepeeglis"

Universum tahavaatepeeglis on suurepärane lugemine kõigile, kes soovivad mõista, miks meie universum on nii keeruline ja nii imeline... Goldberg on suurepärane kaaslane, kes juhatab teid sihtkohta – universumi ilu imetlema.

Loodusfüüsika

Matemaatilised sümmeetriad pakuvad vastuseid paljudele küsimustele, kuid kogu oma vaimukas ja kergemeelses raamatus esitab Goldberg lugeja jaoks verstaposte, ilma et ta oleks matemaatiliste arvutustega üle koormatud. Näpunäide: ärge jätke vahele palju ülbe huumorit täis joonealuseid märkusi!

Avastage

Goldbergil on terav huumorimeel ja absurdsus – ja ta oskab suurepäraselt selgitada, miks miski, mida me iseenesestmõistetavaks peame, nagu gravitatsiooni- ja inertsiaalmasside võrdsus, on tegelikult väga kummaline ega ole üldse ilmne... See raamat on natuke nagu rullnokk, ehitatud läbi Tolkieni Moria.

Uus Teadlane

Vau, kui huvitavaks sümmeetriateema osutub! Füüsik Dave Goldberg viib lugeja otse suurte füüsikakontseptsioonide keerisesse, kuid juhib laeva nii osavalt, et lugejat ei ähvarda uppumine.

Loodus

Sisukas, matemaatikast mitte ülekoormatud ja ülimalt põnev raamat sümmeetria mõistest füüsikas... Goldbergi raamat on algusest lõpuni kirjutatud ligipääsetavalt ja humoorikalt... Autor lisab heldelt oma selgitusi viidetega populaarsele kultuur – Doctor Whost ja Lewis Carrollist Angry Birdsini – ning tänu võluvale esitlusviisile muudab ta ka kõige keerulisemad teemad lihtsaks.

Publishers Weekly

Goldberg räägib universumi kümnest kõige fundamentaalsemast omadusest pideva huumoriga, kuid samas on see peen, sügav ja arusaadav.

Kirkus Arvustused

See raamat on lõbus ja kaasahaarav füüsika põhimõistete uurimine, mis sisaldab muuhulgas lugu ühest laulmata füüsika kangelannast, hiiglasest, kelle õlul on seisnud paljud füüsikud – Emmy Noetherist!

Danica McKellar, näitleja, raamatu "Math Doesn't Suck" autor

Dave Goldberg korraldab tõelise lõbustuspargi põnevatest kurioosumitest, mõistatuslikest paradoksidest ja peenest huumorist... Ta selgitab lugejale suurepäraselt, milline on sümmeetria roll füüsikas, astronoomias ja matemaatikas. Imeline lugu ilusast universumist!

Paul Halpern, raamatu "Universumi serv" autor

Ära vaata kõrvale! See raamat on tõeline kingitus igale lugejale, kes on uudishimulik kõigi meie imelise universumi imede vastu. Kui füüsika põhimõisteid ja -seadusi õpetataks koolides nii selgelt ja lõbusalt, nagu Dave Goldberg neist oma raamatus räägib, suudaksime palju paremini noori teaduse juurde meelitada.

Priyamvada Natarajan, Yale'i ülikooli naisteteaduskonna foorumi füüsika ja astronoomia osakonna juhataja

See raamat on oma ulatuselt peaaegu sama ulatuslik kui füüsiline universum, mida see nii suurepäraselt kirjeldab. Kuid peamine on võib-olla see, et Goldberg kirjutab üksikasjalikult Emmy Noetheri alahinnatud teeneid. Tema teoreem, et iga sümmeetria jaoks on säilinud suurus, ühendab palju erinevaid füüsikavaldkondi ning Goldberg selgitab, kuidas ja miks.

John Allen Paulos, Temple'i ülikooli matemaatika lektor, raamatu Innumeracy autor

Dave Goldberg räägib, kuidas sümmeetria kujundab universumit sellise oskusega, et tema raamatut on rõõm lugeda. Tema lugusid – alates "kaonide koaanist" ja sipelgate kuningriigist kuni Higgsi bosoni ümber käiva lärmini - on võimatu maha jätta ja samas on need ebatavaliselt harivad.

J. Richard Gott, astrofüüsika lektor Princetoni ülikoolis

Selle raamatu lugemine on nagu kuulaks maailma imeliseima füüsikaõpetaja loengut! Goldberg räägib teile kõike, mida tahtsite füüsika kohta teada, kuid teil oli piinlik küsida, näiteks kas on võimalik ehitada Tardist või mis juhtuks, kui Maa imetaks musta auku. Kohustuslik lugemine kõigile, kes tahavad mõista universumi olemust – ja samal ajal naerda!

Annalee Newitz, ajamoonutuse välja toimetaja ja operaator aadressil http://i09.com

Pühendatud Emilyle, Willale ja Lilyle – te olete minu elu, armastus ja inspiratsioon

Tuleb meeles pidada, et see, mida me vaatleme, ei ole loodus kui selline, vaid loodus, mis on allutatud meie küsimuste esitamise meetodile.

Werner Heisenberg

Sissejuhatus

Milles ma ütlen teile, mida ja kuidas, nii et parem on seda mitte sirvida

Miks maailmas on midagi ja mitte midagi? Miks tulevik ei ole sama mis minevik? Miks tuleb tõsine inimene selliste küsimuste peale?

Populaarteadusest rääkides langeb mingisugune julge skepsis algataja suhtes. Loed kõiki neid säutse ja ajaveebe – ja sulle jääb mulje, et relatiivsusteooria pole midagi muud kui mingi kutti tühi lobisemine peol ja mitte üks edukamaid füüsikateooriaid inimkonna ajaloos, mis on vastu pidanud. kõik katse- ja vaatluskatsed saja aasta jooksul.

Füüsika on võhiku seisukohalt kuidagi valusalt üle koormatud igasuguste seaduste ja valemitega. Kas see ei saa olla lihtsam? Ja füüsikud ise naudivad sageli oma disainilahenduste keerukust. Kui Sir Arthur Eddingtonilt sada aastat tagasi küsiti, kas vastab tõele, et ainult kolm inimest maailmas mõistavad Einsteini üldist relatiivsusteooriat, mõtles ta hetke ja märkis siis juhuslikult: "Ma üritan aru saada, kes on kolmas. on." Tänapäeval kuulub relatiivsusteooria iga füüsiku arsenali, seda õpetatakse iga päev eilsetele ja isegi tänastele koolilastele. Seega on aeg loobuda ülbest ideest, et universumi saladuste mõistmine on kättesaadav ainult geeniustele.

Põhjalikud arusaamad meie maailma toimimisest pole peaaegu kunagi sündinud uue valemi leiutamisest, olgu siis Eddington või Einstein. Vastupidi, läbimurded toimuvad peaaegu alati siis, kui mõistame, et arvasime varem, et need on erinevad asjad, kuid tegelikult on need samad asjad. Et mõista, kuidas kõik töötab, peate mõistma sümmeetriat.

20. sajandi suur füüsik, Nobeli preemia laureaat Richard Feynman võrdles füüsikamaailma malemänguga. Male on sümmeetriat täis mäng. Pöörake lauda pool pööret ja see näeb välja täpselt samasugune nagu alustades. Ühel küljel olevad figuurid, välja arvatud värv, on peaaegu täiuslik peegelpilt teisel pool asuvatest kujunditest. Isegi mängureeglites on sümmeetria. Feynman selle sõnastab järgmiselt:

Reeglite järgi liigub piiskop malelaual ainult diagonaalselt. Võime järeldada, et ükskõik kui palju liigutusi ka ei teeks, üks piiskop jääb alati valgele ruudule... Ja nii see jääbki, ja päris pikaks ajaks - aga äkki avastame, et piiskop sattus mustale ruudule. (tegelikult juhtus nii: selleks korraks söödi piiskop ära, aga üks ettur jõudis viimasesse ritta ja sai piiskopiks mustal ruudul). Sama ka füüsikaga. Meil on seadus, mis kehtib universaalselt pikka, pikka aega, isegi kui me ei suuda kõiki detaile jälgida, ja siis saabub hetk, mil saame avada uus seadus.

Vaata mängu veel paar korda ja sulle hakkab ootamatult kohale jõudma, et piiskop jääb sama värvi ruutudele just seetõttu, et ta liigub ainult diagonaalselt. Üldiselt kehtib värvi jäävuse seadus, kuid sügavam seadus nõuab sügavamat selgitust.

Sümmeetria looduses ilmneb peaaegu kõikjal - isegi kui see on märkamatu või isegi ilmne ja banaalne. Liblika tiivad peegeldavad täiuslikult üksteist. Nende funktsioonid on identsed, aga kahe vasaku-kahe parema tiivaga vaesest liblikast oleks mul tõesti kahju - see lendaks abitult ringi. Sümmeetria ja asümmeetria looduses on reeglina sunnitud üksteisega konkureerima. Lõppkokkuvõttes on sümmeetria tööriist, mille abil me mitte ainult ei sõnasta seadusi, vaid mõistame ka, miks need toimivad.

Lehekülg 1 85-st

* * *

Raamatuarvustused
"Universum tahavaatepeeglis"

...

Universum tahavaatepeeglis on suurepärane lugemine kõigile, kes soovivad mõista, miks meie universum on nii keeruline ja nii imeline... Goldberg on suurepärane kaaslane, kes juhatab teid sihtkohta – universumi ilu imetlema.

...

Matemaatilised sümmeetriad pakuvad vastuseid paljudele küsimustele, kuid kogu oma vaimukas ja kergemeelses raamatus esitab Goldberg lugeja jaoks verstaposte, ilma et ta oleks matemaatiliste arvutustega üle koormatud. Näpunäide: ärge jätke vahele palju ülbe huumorit täis joonealuseid märkusi!

...

Goldbergil on terav huumorimeel ja absurdsus – ja ta oskab suurepäraselt selgitada, miks miski, mida me iseenesestmõistetavaks peame, nagu gravitatsiooni- ja inertsiaalmasside võrdsus, on tegelikult väga kummaline ega ole üldse ilmne... See raamat on natuke nagu rullnokk, ehitatud läbi Tolkieni Moria.

...

Vau, kui huvitavaks sümmeetriateema osutub! Füüsik Dave Goldberg viib lugeja otse suurte füüsikakontseptsioonide keerisesse, kuid juhib laeva nii osavalt, et lugejat ei ähvarda uppumine.

...

Sisukas, matemaatikast mitte ülekoormatud ja ülimalt põnev raamat sümmeetria mõistest füüsikas... Goldbergi raamat on algusest lõpuni kirjutatud ligipääsetavalt ja humoorikalt... Autor lisab heldelt oma selgitusi viidetega populaarsele kultuur – Doctor Whost ja Lewis Carrollist Angry Birdsini – ning tänu võluvale esitlusviisile muudab ta ka kõige keerulisemad teemad lihtsaks.

...

Goldberg räägib universumi kümnest kõige fundamentaalsemast omadusest pideva huumoriga, kuid samas on see peen, sügav ja arusaadav.

...

See raamat on lõbus ja kaasahaarav füüsika põhimõistete uurimine, mis sisaldab muuhulgas lugu ühest laulmata füüsika kangelannast, hiiglasest, kelle õlul on seisnud paljud füüsikud – Emmy Noetherist!

...

Dave Goldberg korraldab tõelise lõbustuspargi põnevatest kurioosumitest, mõistatuslikest paradoksidest ja peenest huumorist... Ta selgitab lugejale suurepäraselt, milline on sümmeetria roll füüsikas, astronoomias ja matemaatikas. Imeline lugu ilusast universumist!

...

Ära vaata kõrvale! See raamat on tõeline kingitus igale lugejale, kes on uudishimulik kõigi meie imelise universumi imede vastu. Kui füüsika põhimõisteid ja -seadusi õpetataks koolides nii selgelt ja lõbusalt, nagu Dave Goldberg neist oma raamatus räägib, suudaksime palju paremini noori teaduse juurde meelitada.

...

See raamat on oma ulatuselt peaaegu sama ulatuslik kui füüsiline universum, mida see nii suurepäraselt kirjeldab. Kuid peamine on võib-olla see, et Goldberg kirjutab üksikasjalikult Emmy Noetheri alahinnatud teeneid. Tema teoreem, et iga sümmeetria jaoks on säilinud suurus, ühendab palju erinevaid füüsikavaldkondi ning Goldberg selgitab, kuidas ja miks.

...

Dave Goldberg räägib, kuidas sümmeetria kujundab universumit sellise oskusega, et tema raamatut on rõõm lugeda. Tema lugusid – alates "kaonide koaanist" ja sipelgate kuningriigist kuni Higgsi bosoni ümber käiva lärmini - on võimatu maha jätta ja samas on need ebatavaliselt harivad.

...

Selle raamatu lugemine on nagu kuulaks maailma imeliseima füüsikaõpetaja loengut! Goldberg räägib teile kõike, mida tahtsite füüsika kohta teada, kuid teil oli piinlik küsida, näiteks kas on võimalik ehitada Tardist või mis juhtuks, kui Maa imetaks musta auku. Kohustuslik lugemine kõigile, kes tahavad mõista universumi olemust – ja samal ajal naerda!

Pühendatud Emilyle, Willale ja Lilyle – te olete minu elu, armastus ja inspiratsioon

Tuleb meeles pidada, et see, mida me vaatleme, ei ole loodus kui selline, vaid loodus, mis on allutatud meie küsimuste esitamise meetodile.

Werner Heisenberg

Sissejuhatus
Milles ma ütlen teile, mida ja kuidas, nii et parem on seda mitte sirvida

Miks maailmas on midagi ja mitte midagi? Miks tulevik ei ole sama mis minevik? Miks tuleb tõsine inimene selliste küsimuste peale?

...

Reeglite järgi liigub piiskop malelaual ainult diagonaalselt. Võime järeldada, et ükskõik kui palju liigutusi ka ei teeks, üks piiskop jääb alati valgele ruudule... Ja nii see jääbki, ja päris pikaks ajaks - aga äkki avastame, et piiskop sattus mustale ruudule. (tegelikult juhtus nii: selleks korraks söödi piiskop ära, aga üks ettur jõudis viimasesse ritta ja sai piiskopiks mustal ruudul). Sama ka füüsikaga. Meil on seadus, mis kehtib universaalselt pikka, pikka aega, isegi kui me ei suuda kõiki detaile jälgida, ja siis saabub hetk, mil saame avada uus seadus.

Praegune lehekülg: 7 (raamatul on kokku 24 lehekülge) [saadaval lugemislõik: 16 lehekülge]

Miks ei võiks kõigil nendel tähtedel olla sama suurejooneline kooslus kui meie Päikesel – planeetide salgul, mida teenindavad kuud?

Ja temaga ei juhtunud midagi halba – vähemalt ei teinud kirik talle midagi.

Kui kuhugi lähed, siis ikka satud kuhugi

Kopernik oli üks esimesi, kes mõistis suurt tõde: meie koht universumis on märkimisväärne. Selle õppetunni peab inimkond ikka ja jälle õppima. Meie keskpärasus ulatub päikesesüsteemist palju kaugemale. Galileo märkis, et universumis on lugematu arv tähti ja kõigil on võrdne õigus pretendeerida universumi keskpunkti tiitlile.

Kerasparvede süsteem projektsioonis galaktika tasapinnale. Galaktika pikkuskraad on märgitud iga kolmekümne kraadi järel. "Kohalik süsteem" asub täielikult väikseimas ringis, mis on ümbritsetud pideva joonega, mille raadius on tuhat parsekit. Suuremad pideva joonega piiritletud ringid on samuti heliotsentrilised, kuid nende raadiused suurenevad 10 000 parseki kaupa. Punktiirjoon tähistab süsteemi oletatavat peatelge, punktiirringid on selle keskpunkti suhtes kontsentrilised. Täpid on umbes neli korda suuremad kui selle skaala klastrite tegelik läbimõõt. Üheksa klastrit asuvad galaktika tasapinnast rohkem kui 15 000 parseki kaugusel ja need ei sisaldu selles diagrammis.

1918. aastal kaardistas astronoom Harlow Shapley Linnuteel 69 kerasparve. Need on väga tihedad rühmad, mis koosnevad sajast tuhandest või isegi enamast tähest, ja oli mõistlik eeldada, et kerasparved on galaktika keskpunkti suhtes jaotunud sümmeetriliselt. Shapley avastas, et meie kohta ei saa pidada privilegeerituks isegi meie enda galaktikas. Oleme vaid üks umbes 10 miljardist tagamaa tähesüsteemist.

Douglas Adams kirjutab samast asjast:

Kusagil galaktika läänespiraali haru ühe ebamoeka ala tagatänavatel, mida pole isegi kaardil, paistab väike silmapaistmatu kollane päike. Umbes üheksakümne kahe kaugusel 44
Adams ei ole astronoom ega inglane, seega anname talle andeks meetermõõdustiku tõlkimise vea. Tegelikkuses on see väärtus lähemal 93 miljonile miilile.
Selle ümber tiirleb miljonite miilide ulatuses täiesti kirjeldamatu rohekassinine planeet, mille ahvidest põlvnevad elanikud on nii primitiivsed, et peavad elektroonilisi käekellasid endiselt millekski silmapaistvaks.

(Tõlkinud Yu Arinovitš)

Kuid see pole kaugeltki lõppenud. 1920. aastatel näitas Edwin Hubble, et meie galaktika on vaid üks kolossaalsest arvust läbi kosmose hõljuvatest saareuniversumitest. Nagu me juba nägime, on SDSS-i uuring kaardistanud üle saja miljoni galaktika, kuid konservatiivsete hinnangute kohaselt on vaadeldavas universumis koguarv mitu triljonit. Keskmiselt näivad need triljonid galaktikad olevat ruumis jaotunud märkimisväärse ühtlaselt. Sümmeetria keeles tähendab see, et universum homogeenne. Samuti näib universumi põhjapoolkera olevat enam-vähem sama, mis lõunapoolkera. Jällegi, teaduslikult rääkides näib universum olevat isotroopne.

Need tähelepanekud moodustasid nn kosmoloogilise printsiibi aluse. Sisuliselt ütleb see, et universum on igal pool ja igas suunas enam-vähem ühesugune. Vaatlused kinnitavad seda, kuid tegelikult on kosmoloogiline printsiip aksioom. Sarnaselt eeldusega, et füüsikaseaduste muutumatus võimaldab meil tõlgendada minevikku ja ennustada tulevikku, võimaldab kosmoloogiline põhimõte meil mõistlikult tõlgendada universumi teistest osadest saadud andmeid.

Edwin Hubble'ile võlgneme esimesed pilgud selle mõistmise kohta, milline on universum väljaspool meie galaktikat. Nagu me juba nägime, ei näidanud see meile mitte ainult universumi ulatust, vaid paljastas ka, et peaaegu kõik universumi galaktikad näivad meist eemalduvat.

Mõte, et universum paisub, on ilmselt andnud teile eksliku ettekujutuse, et universumil on keskpunkt. Ei, universumil pole keskpunkti. Et mõista, miks, peame veidi rääkima relatiivsusest. Oleme selles juba veendunud eriline Relatiivsusteooria eeldab tihedat seost aja ja ruumi vahel. Ja geniaalne üldine Relatiivsusteooria on see, et selle järgi on gravitatsioon võimeline painutama nii ruumi kui aega, aga ka mõlemat korraga.

Paisuv universum on nagu kummileht

Kui teil pole intuitiivset tunnet, mis on ruumi kõverus, siis ärge muretsege. Väga lihtne on võrrandites ja valemites segadusse sattuda. Õnneks on International Guild of Cosmology Promoters aga välja mõelnud suurepärase analoogia ja kui annate mulle sõna, et seda mitte liiga sõna-sõnalt võtta, siis võtan kolleegide eeskuju.

Liimige peotäis väikeseid plastgalaktikaid tohutule kummilehele.

Otsige üles rühm tugevaid mehi ja haarake koos nendega linast igalt poolt.

Tõmba korralikult.

Ühes galaktikas elav sipelgas peab end universumi nabaks, kuna kõik teised galaktikad tema vaatenurgast eemalduvad. Veelgi enam, mida suurem on kahe galaktika vaheline kaugus, seda kiiremini – sipelga vaatenurgast – nad üksteisest eemalduvad: just seda mõju Hubble täheldas.

Ma võin teid visata igasse galaktikasse ja kui teil on piisavalt egotsentrilisust, peate end universumi keskpunktiks. Kuid – ja see on kõige olulisem – näeb sama asja iga vaatleja mis tahes galaktikas.

Keerake universumi kella tagasi ja kõigi galaktikate vahelised kaugused vähenevad nullini. Kus Suur Pauk juhtus? Ja igal pool!

Seda analoogiat liiga sõna-sõnalt võtta on aga ohtlik. Eriti visa sipelgas, niisama, ehitab armsa tähelaeva ja läheb näiteks kummilina äärt otsima. Aga meie (mittekummist) universumis on ääreni põhimõtteliselt võimatu jõuda, pole millestki unistadagi. Universumil pole keskpunkti ega ka servi. Seega jääb meile ainult kaks võimalust.

Esimene on ausalt öeldes jahutav. Võib selguda, et universum on tõesti lõpmatu. See tähendab, et mitte ainult väga-väga suur, vaid tõeliselt lõpmatu. Mõelge sellele – lõputult!

Toroidaalne universum

Tuleme tagasi hiiglasliku universumi ja lõpmatu universumi praktiliste erinevuste juurde, kuid mind isiklikult lohutab palju rohkem variant number kaks: võib-olla on universum endasse suletud. See on nagu Pac-Man, mis kaob ekraani ühel küljel ja ilmub seejärel teisele poole. Pac-Mani vaatenurgast läheb ta edasi ja edasi ega jõua lõpuni.

Ärge muretsege – Maa käitub täpselt samamoodi. Kui te ei pööra tähelepanu meie kaasinimeste poolt meelevaldselt kehtestatud demarkatsioonijoontele, nagu Rahvusvaheline Kuupäevajoon, võite kõndida lõputult itta - ja te ei jõua ei serva ega keskmesse. Läbite pidevalt samu kohti - see on kõik.

Praktilisest vaatenurgast pole lõpmatul ja korduval universumil suurt vahet. Universumi paisumine ja valguse piiratud kiirus takistasid meil isegi ümber universumi lennata ja lähtepunkti naasta. Kuid see ei takista meid esitamast järgmist küsimust: kui suur on universum?

Universum: üks või mitu?

Ruum on suur. Väga.

Kuid ausalt öeldes ei saa me täpselt öelda, mis suurus see on. Me ei saa vaadata kogu universumit, kuna see on eksisteerinud vaid 14 miljardit aastat ja valguse kiirus on see, mis ta on. Maal nimetame joont, millest kaugemale me horisonti ei näe, ja see kehtib ka universumi kui terviku kohta.

Põhimõtteliselt võime sellesse horisonti mahutada triljoneid galaktikaid, kuid kusagil pole kirjas, et see kõik lõppeb. On väga reaalne võimalus, et horisondi taga olev universum, kus me seda ei näe, on täiesti erinev sellest, mis on lähedal. Me ei näe mitte ainult seda, mis toimub sadade miljardite valgusaastate kaugusel, sest kõike üldiselt liigub kas valguse kiirusel või aeglasemalt: kõike, mis jääb horisondi taha, ei mõjuta kuidagi see, mis siin Maal toimub.

Kuid sellest ei piisa: universumi kiirenedes paisudes selgub, et aja jooksul kaob meie vaateväljast üha rohkem galaktikaid. Meie silmapiiril asuvad galaktikad on meist vaid 60 miljardi valgusaasta kaugusel. Ja kõik, mis edasi juhtub, jääb igaveseks saladuseks.

Kõik, mis on väljaspool meie silmapiiri, on praktilisest vaatenurgast erinev, iseseisev universum ja seetõttu elame me selles, kas see meile meeldib või mitte. multiversum- teatud mõttes. Kui olete ulmehuviline 45
Muidugi, ekspert, kuidas saaks teisiti?

Olete vähemalt pealiskaudselt tuttav mitme universumi ideega, kuid igaüks mõistab väljendit "mitme universum" omal moel. Meie õnneks on MIT-i füüsik Max Tegmark välja töötanud mitme universumi üksikasjaliku hierarhilise klassifikatsiooni. Käsi südamel, kõik selles klassifikatsioonis, välja arvatud esimene tase, milles me juba praegu ei kahtle, on äärmiselt spekulatiivne – ja mida edasi, seda spekulatiivsemaks see muutub. Nii et lepime kokku, et praegu laotame kõik riiulitele.

Esimese taseme mitmekordne universum. Universum on väga suur, aga sellest saab aru

Praktilisest vaatenurgast on täiesti võimalik pidada saareks mis tahes 100 miljardi valgusaasta suurust universumi osa. Kui aga saared pole omavahel seotud, tekib põhjendatud küsimus, miks see nii juhtus ja miks peab iga üksik lõik olema sarnane kõigi teistega.

Kujutage ette, sellele küsimusele on täiesti võimalik vastust saada. Esmalt nendime aga vaatlustega kinnitatud tõsiasja: meid ümbritseb universumi algusest alles jäänud kiirgus ja see kiirgus on ühtlane ligikaudu sajatuhandiku täpsusega. See tõsiasi muutub veelgi kummalisemaks, kui meenutame, et valgus, mis tabab meid “ülevalt” ja “alt” – põhja- ja lõunapooluselt – tuleb universumi uskumatult kaugetest punktidest. Nendest voogudest pärit kaks footonit pole tõenäoliselt kunagi olnud piirkondades, mis on kunagi olnud üksteisega termilises kontaktis.

See on üks sügavamaid ja valusamaid küsimusi kosmoloogias. Algselt oli universum väga väike, kuid see ei kestnud kaua. Näib, et taevapiirkondadel, mis on üksteisest rohkem kui kraadi kaugusel, pole olnud võimalust omavahel seguneda – ja universum tervikuna näib siiski üllatavalt homogeenne. Tuletan teile meelde, et see on üks kosmoloogilise printsiibi eeldusi.

1980. aastatel pakkus Alan Guth, tollal SLAC National Accelerator Laboratory'is, inflatsioonihüpoteesi, et horisondiprobleemist mööda hiilida. Ja kuigi seda on raske haarata, hoiatan ette, et hetkel on inflatsioonimudel enamiku kosmoloogide jaoks muutunud dogmaks. See võimaldab meil seletada tohutul hulgal nähtusi universumis, kui me seda vaatleme.

Multiversumi olemasolu esimestel hetkedel käis siin vilgas tegevus, eriti esimestel 10–35 sekundil. Selle lühikese hetke jooksul tegi universum läbi kolossaalse eksponentsiaalse paisumise ja üksikud ruumiosad – üksikud mullid – kasvasid 10 60 korda või rohkem.

Kui inflatsioonihüpotees vastab tõele ja ma kordan, oleme selles praktiliselt veendunud, siis on nähtavast ruumist väljas veel palju ruumi. Iga mull on omaette universum ja on lihtne ette kujutada, et kui neid oleks piisavalt, võiksid paljud neist olla sarnased meie omadega, tõenäoliselt isegi täpselt meie omadega. Enamiku inflatsioonimudelite kohaselt tekitavad mullid lõpmatuseni muid mulle ja nii edasi, mille tulemuseks on lõpmatu universum, mis meid alguses nii hirmutas.

Millise suuruse peab esimese taseme mitmekordne universum ulatuma, et igal inimesel Maal oleks täpne kahekordne? Lihtsalt koletu. Tegmarki hinnangul on siit identse universumini umbes 10 kuni 10 29 meetrit – selle raamatu lehekülgedel pole sellest suuremaid numbreid, välja arvatud lõpmatus ise. See tähendab, et iga aatom dubleeritud universumis on täpselt samas kohas ja liigub sama kiirusega, kuni kvantmääramatuseni, nagu meie oma universumis. See tähendab, et isegi kui teie duubli elulugu erineb teie omast, on duubli aju loodud nii, et ta arvab, et tal on täpselt selline elulugu.

Kas sa näed? Jõuame tagasi kaabakaksikute teema juurde!

Kui universum on lõpmatu, on selles ruumi mitte ainult teie duubli jaoks, vaid lugematule arvule teie duublitele!

See on alandav ja natuke hirmutav. Tundub, nagu oleks teil lõputu hulk spioonid, kes teid piiluvad.

Kui universum pole lõpmatu, võid rahulikult puhata iseenda unikaalsuse loorberitel. Konservatiivsete teoreetiliste hinnangute kohaselt on meie mitmekordse universumi minimaalne suurus umbes 10 80 meetrit, mis tundub palju, kuni meenub, et see on vaid tühine osa ruumist, mis on vajalik kahekordsete ilmumiseks.

Teise taseme mitmekordne universum. Erinevad universumid erinevate füüsikaseadustega

Meie osa universumist kasvas välja pisikesest tükist just tekkivast mitmekordsest universumist, kuid nagu me juba aru saime, pole meie mull ainuke. Pealegi on võimalik, et mõnes neist mullidest ja võib-olla kõigis on füüsikaseadused meie omadest mõnevõrra erinevad. Kas nendes olev elekter on veidi tugevam või nõrgem või tugev vastastikmõju (mis hoiab neutroneid ja prootoneid koos) pole päris sama, mis meil, või on neid rohkem kui kolm mõõdet.

Lubage mul selgitada mõningaid teise tasandi mitme universumi olemasolu asjaolusid.

1. Ei ole ilmne, et see mudel on õige. Võimalik, et fundamentaalsed jõud on tegelikult kogu olemasolu aluseks ja kõik universumid on üles ehitatud samadele füüsikaseadustele.

2. Kui tõesti on olemas teise tasandi mitu universumit, ei pruugi need olla nagu meie omad. Võib-olla pole paljudel neist tähti ega galaktikaid, mõned on peaaegu täiesti tühjad, mõned on oma gravitatsiooni mõjul kokku varisenud. Näiteks tähtede või raskete elementide loomiseks peab füüsika olema väga-väga peenelt häälestatud, nii ka meie ning enamik universumeid lihtsalt ei läbi valikut.

3. Universumil pole ikka veel serva. Universumid ei ole üksteisest telliskivimüüriga tarastatud. Kõik universumid teise tasandi mitmikuniversumis on potentsiaalsed esimese tasandi mitmikuniversumid.

Teisel tasemel lugu aga ei lõpe. Tegmark viitab nii kolmanda kui ka neljanda tasandi mitmeuniversumi olemasolule, mis on veelgi spekulatiivsemad ja millel pole midagi pistmist sümmeetriaküsimusega ja sellega, kas füüsikaseadused on kõikjal ühesugused. Aga me räägime neist ikkagi, see on väga huvitav.

Kolmanda taseme mitmekordne universum. Mitu kvantmehaanika maailma

Kvantmehaanika toimimisest olen juba veidi rääkinud ja enamik füüsikuid peab lihtsalt enesestmõistetavaks, et maailmas peab olema mingi juhuslikkus (võib-olla lõviosa) ja kummaliste, geniaalsete seoste võimalus üksteisest kaugelt eraldatud sündmuste vahel.

Kuid mitte kõik pole selles nii kindlad. 1957. aastal tuli Hugo Everett, kes töötas Pentagonis teaduskonsultandina, välja kvantmehaanika "paljude maailmade tõlgenduse". Pole nii, nagu oleks Everett loonud täiesti uue füüsikaseaduste komplekti. Põhimõtteliselt tahtis ta öelda: "Te teate kõiki neid eksperimente, mis näitavad kvantkäitumist? Nii et saate neid vaadata erinevast vaatenurgast.

Paljude maailmade tõlgenduse kohaselt luuakse iga kord, kui kvantsündmust saab mõõta, uus kogum universumeid. Ühes universumis võib elektroni spinni hinnata ülespoole. Teises – justkui allapoole suunatud. Huvitav on see, et paljude maailmade tõlgenduse kohaselt võivad need universumid üksteisega suhelda, põhjustades kummalist käitumist – kvantinterferentsi.

Nagu ma ütlesin, eeldab paljude maailmade tõlgendus matemaatiliselt kvantkatsetelt samu asju, mida standardne – Kopenhaageni – tõlgendus, millest enamik füüsikuid, sealhulgas mina, järgib. Kuid see annab meile ka täiesti uue vaatenurga multiversumile ja ausalt öeldes vaatenurga, mis pakub fantastilisi lubadusi, kui ulme kirjutamine on teie elutöö. Siiski pean teid hoiatama: kui nõustute paljude maailmade tõlgendusega, olge väga selge, et ei Everett ega keegi teine pole välja pakkunud füüsilist mehhanismi universumite vahel reisimiseks. Fantaseerige oma südameasjaks, kuid te ei jõua siit mitte kuhugi.

Neljanda taseme mitmekordne universum. Kui universum on matemaatiliselt isemajandav, siis see on olemas

Neljandal tasandil lähevad asjad veelgi veidramaks. Tasemed üks kuni kolm eeldavad, et füüsikaseadused sarnanevad vähemalt ebamääraselt meie universumi seadustega. Neljanda taseme mitmekordses universumis usub Tegmark: "Kõik matemaatiliselt eksisteerivad struktuurid eksisteerivad ka füüsiliselt", kuigi pole täiesti selge, kui palju on matemaatiliselt kirjeldatavaid universumeid.

Kõik, mida me teame, on võimalik, et eksisteerib mõni universum, kus esineb ainult üks meie põhiline vastastikmõju või mitte ühtegi. Kuna me ei mõista ikka veel täielikult füüsikat oma mitmekordse universumi osas, isegi kui on olemas neljanda taseme mitmikuniversum, ei saa me isegi vähese kindlusega öelda, millised on selle koostisosad.

Probleem, millega oleme selles peatükis silmitsi seisnud, seisneb osaliselt selles, et me ei tea, kas meie universumit kirjeldavad parameetrid on tõesti vajalikud, kas järjekindel universum saab eksisteerida ilma nendeta või on need täiesti meelevaldsed. Neljanda taseme mitmekordne universum vastavalt Tegmarki klassifikatsioonile võib eeldada nii lõpmatu arvu universumite kui ka ainult ühe universumi olemasolu.

Kui olete mitme universumi mitmekesisusest juba uimane, ei aita teid palju võimalikele parameetrikomplektidele mõtlemine.

Tegelikult räägime aga mitmest esimese ja teise tasandi universumist. Lõppude lõpuks, kui unustasite, on meie vestluse peamine eesmärk mõista küsimust, kas füüsikaseadused on kogu universumis ühesugused.

Kas universum on mõeldud meile?

Olen teid juba hoiatanud, kuid väike ettevaatus on õige: kuigi sümmeetriad võimaldavad meil paremini mõista looduse saladusi ja füüsikaseaduste kuju, ei ütle need meile midagi kaasatud konstantide konkreetse tähenduse kohta. nendes seadustes. Me ei kavatse "järeldada" elektroni massi (vähemalt me pole seda siiani suutnud). Võib-olla on universumis midagi põhjapanevat, mis võimaldab meil tuletada kõik füüsikalised konstandid, kuid praegu kobame pimeduses. See tähendab, et me ei tea, kas füüsikalised konstandid olid juba algusest peale seadustele omased või osutusid need nii suhteliselt juhuslikult - nii nagu akna taga olev temperatuur on antud päeval juhuslik. Sümmeetria ütleb meile, kuidas võrrandeid kirjutada, kuid muutujate arvväärtustest ei räägita.

On üsna palju parameetreid, näiteks elektroni laeng, mis võetakse enam-vähem tühjast. Võib-olla varieeruvad need parameetrid hiiglasliku universumi otsast lõpuni ja teatud aladel – näiteks meie vaadeldaval universumil – on lihtsalt vedanud, et need sobivad keerulise elu tekkeks.

Selles, et me puhtjuhuslikult elame piirkonnas, kus füüsikaseadused on inimeksistentsi jaoks ideaalsed, pole midagi müstilist. See ei saaks teisiti olla! Muidu poleks sind ja mind olemas ja poleks kedagi, kes sellest räägiks. See tähendab, et enamikule füüsikutele ei meeldi antroopne argument. Enamik meist hellitab lootust, et ühel päeval suudame välja töötada kõige teooria, mis põhineb ainult esimestel põhimõtetel.

Ja kui need ei ole universumi struktuuri, siis kui palju on füüsikaseaduste peenhäälestamist vaja, et me eksisteeriksime? Millised on meie võimalused?

Lubage mul ennetada tüüpilist küsimust universumi peenhäälestuse kohta. Miks valgus liigub kiirusega 299 792 458 meetrit sekundis? Nagu juba nägime, on lühike vastus, et palju mõttekam on lihtsalt öelda, et valgus liigub kiirusega üks valgussekund sekundis, ja jätta kõrvale küsimus meetri kui ajaloolise kurioosumi määratlusest.

Teisisõnu pole mõnes ühikus väljendatud parameetrite väärtused peaaegu kunagi olulised, kuna need sõltuvad ilmselgelt teie valitud ühikutest. Toon selle välja, kuna füüsikaliste konstantide kombineerimiseks nii, et kõik ühikud tühistatakse, on mitu võimalust. Siin on näiteks nn peenstruktuuri konstant (lühidalt - PTS), mis on lihtsalt arv ilma ühikuteta.

Mis kirjad need on? Selles võrrandis e- elektronide laeng, Koos– loomulikult valguse kiirus ja ћ – Diraci konstant, tuntud ka kui vähendatud Plancki konstant 46
Kui mainite teda juhuslikult järgmisel kokteilipeol, ärge jätke võimalust kasutamata! – nimetage seda "tuhaga läbikriipsutatud". Spetsialistid saavad kohe aru.

See tuleb välja kõikjal, kus on tegemist kvantmehaanikaga.

Peenstruktuurikonstant on ligikaudu 1⁄137.035 999 08 ja see on üks kõige täpsemalt arvutatud konstante füüsika ajaloos. Ja kogu selle täpsuse juures pole meil aimugi, kust see tuli. Puhta matemaatika puhul arvudega seda ei juhtu. Näiteks arvu p saab tuletada esimestest põhimõtetest, isegi kui te pole oma elus ringi näinud. Richard Feynman ütleb selle järgmiselt:

Teame väga hästi, milliseid tantse tuleb katsetes sooritada, et seda numbrit väga suure täpsusega mõõta, aga me ei saa aru, milliseid tantse tuleb arvutis sooritada, et seda numbrit saada – kui me seda just salaja sinna ei sisesta!

PTS on elektromagnetilise interaktsiooni tugevuse mõõt ja, nagu olete ehk märganud, on see palju väiksem kui üks. Objektiivsest vaatenurgast on elektromagnetiline jõud väga nõrk. Teisest küljest on elektromagnetism võrreldes teiste interaktsioonidega uskumatult tugev. Mõelge vaid sellele, et elektrostaatiline tõuge meie tossude ja põranda vahel ületab kergesti kogu Maa gravitatsioonilise külgetõmbejõu!

Meie kosmoloogia ja osakeste füüsika standardmudelid sisaldavad vähemalt 25 erinevat mõõtmeteta ja näiliselt sõltumatut parameetrit. Oletame, et võtame ja muudame ainult PTS-i. Mis juhtub?

Kui PTS oleks näiteks suurem kui 0,1 (umbes 14 korda suurem mõõdetud väärtusest), siis süsinikku – ja seega kõiki süsinikust raskemaid elemente – ei saaks tähtedes toota. See oleks süsinikul põhinevate eluvormide jaoks katastroof.

Või võtame teise parameetri – tugeva tuuma vastasmõju tugevuse, sama, tänu millele aatomituumad ei murene. Kui tugevat jõukonstanti suurendataks vaid nelja protsendi võrra, seoksid prootonid kiiresti üksteisega ja moodustaksid heelium-2, isotoobi, millel pole üldse neutroneid. Tähed põleksid kiiresti läbi ja tekitaksid ainult inertset heeliumi – ja midagi huvitavat ei tekiks.

See näib olevat enamiku fundamentaalsete konstantide puhul. Me elame universumis, kus parameetrite suhe on selline, mis tagab meie olemasolu. See võimaldab teha vaid kolm võimalikku järeldust – ja kõik need ei ole kuigi ahvatlevad.

1. Universum loodi spetsiaalselt inimeste jaoks või üldse keeruliseks eluks.

2. Universumi parameetrid tulenevad loomulikult mõnest veel avastamata füüsikaseadusest ja meil on lihtsalt paganama vedanud, et see seadus võimaldab meie olemasolu.

3. Multiversumi parameetrid on erinevad ja vajaduse tõttu elame ühes piirkonnas (võib-olla väga harva), mis on võimeline looma tingimused eluks (sest muidu poleks meid olemas).

Esimesel variandil pole lihtsalt füüsikaga mingit pistmist, mistõttu see mulle ei meeldi. Teine variant näib olevat tõsi, kuid füüsikud ei ole veel kõige teooriat avastanud. Vahepeal saab selle kohta väga vähe öelda ja seetõttu jätab teine variant minus sügava rahulolematuse tunde. Mida saab öelda kolmanda variandi kohta?

Selle asemel, et küsida, mis juhtuks, kui PTS (või mõni muu parameeter) muutuks, võib esitada küsimuse, millele vastused annavad vaatlused – kas see üldse muutub – ja selleks tuleb vaadata kuristikku. ruumi.

Kui tahame vaadata, kuidas universum meist kosmoloogilisel kaugusel muutub, peame alustama objektide vaatlemisest, mis asuvad meist miljardite valgusaastate kaugusel. Õnneks on loodus meile andnud ideaalsed majakad – kvasarid. Sisuliselt on kvasarid hiiglaslikud mustad augud, mis neelavad tohutul hulgal ainet. Kui aine langeb neisse valguselähedase kiirusega, siis see kuumeneb ja toodab piisavalt kiirgust, et olla nähtav universumi kaugele.

Meie ja kvasarite vaheline ruum on täidetud gaasipilvedega ja see gaas neelab osaliselt meie poole teel oleva kiirguse. Pilved neelavad valgust ainult teatud lainepikkuste vahemikus ja need lainepikkused määratakse PTS väärtusega. Kui muudate PTS-i, muutub ka see vahemik.

Alates 1999. aastast on John Webb Uus-Lõuna-Walesi ülikoolist ja tema kaastöötajad katsetanud, kas PTS muutub aja ja vahemaaga, jälgides väga kaugetes pilvedes mitmesuguste raua- ja magneesiumioonide poolt neeldunud footoneid. Uurides neeldunud footonite suhtelisi lainepikkusi, saavad teadlased võrrelda PTS-i kosmoloogilistel vahemaadel sellega, mis on saadud laborimõõtmistel siin Maal.

Tulemused olid äärmiselt ootamatud. Andmed kaugete galaktikate vaatlustest ühes taevapiirkonnas näitavad, et PTS on seal umbes sajatuhandik rohkem kui Maal ja teises piirkonnas - sajatuhandiku võrra vähem.

Kui need tulemused on õiged, on nende tähtsus tohutu. Selgub, et PTS on universumi erinevates piirkondades millegipärast erinev – ja me ei tohi unustada, et esiteks me ei tea, kust PTS-i tähendus pärineb. See on kosmoloogilise printsiibi näkku löömine.

Kaks väga olulist fakti. Esiteks, isegi kui see tulemus on õige, on kõrvalekalle ebatavaliselt väike. See, mida Webb ja tema kolleegid täheldasid, ei muuda vaadeldava universumi kumbagi otsa inimeluks sobimatuks. Selleks peaksime mõõtmatult kaugemale ronima. Teiseks ei ole enamik füüsikuid veel veendunud, et tulemus on õige. Signaal on suhteliselt nõrk ja mitmed teised uurimisrühmad seda ei kinnita. Isiklikult ei hakka ma oma õpikutele veel suure pudeli jooneparandusega lähenema. Kui füüsikaseadused universumis muutuvad, on seda väga-väga vähe.

Kärbes on aga selles salvis. Isegi kui see kõrvalekalle tõesti eksisteerib, on see nii väike, et saame kasutusele võtta teise sümmeetria.

Tõlke sümmeetria: füüsikaseadused on universumi kõikides kohtades täpselt samad.

Universumi struktuuri laiaulatuslik homogeensus – üldine ühtsus – näitab või vähemalt viitab sellele, et universumile on omane translatsiooniline sümmeetria.

Kas sulle füüsika ei meeldi? Sa lihtsalt pole Dave Goldbergi raamatuid lugenud! See raamat tutvustab teile kaasaegse füüsika üht kõige intrigeerivamat teemat – fundamentaalseid sümmeetriaid. Tõepoolest, meie kaunis universumis moodustub peaaegu kõik – alates antiainest ja Higgsi bosonist kuni massiivsete galaktikaparvedeni – varjatud sümmeetriate alusel! Just tänu neile teevad kaasaegsed teadlased oma sensatsioonilisemad avastused.

Kas on võimalik luua seadet koheseks teabeedastuseks? Mis juhtub, kui Maa imetakse musta auku? Mida koolitundides aja ja ruumi kohta ei õpetata? Lugege ja saate neile küsimustele vastused. See on arusaadav, see on põnev, see võib olla naljakas – nii hakkate nüüd füüsikast mõtlema.

Meie veebisaidilt saate tasuta ja registreerimata alla laadida Dave Goldbergi raamatu "Universum tahavaatepeeglis. Kas Jumal oli paremakäeline? Kas jumal oli paremakäeline? Või varjatud sümmeetria, antiaine ja Higgsi boson" fb2, rtf, epub, pdf, txt kujul vormingus, lugege raamatut veebis või ostke raamat veebipoest.

Praegune lehekülg: 1 (raamatul on kokku 20 lehekülge) [saadaval lugemislõik: 12 lehekülge]

Dave Goldberg

Universum on tahavaatepeeglis. Kas Jumal oli paremakäeline? Või varjatud sümmeetria, antiaine ja Higgsi boson

Raamatuarvustused

"Universum tahavaatepeeglis"

Goldbergil on terav huumorimeel ja absurd – ja ta oskab suurepäraselt selgitada, miks asjad, mida me peame iseenesestmõistetavaks, nagu gravitatsiooni- ja inertsiaalmasside võrdsus, on tegelikult väga kummalised ja üldse mitte ilmsed... See raamat on natuke nagu rullnokk, ehitatud läbi Tolkieni Moria.

Vau, kui huvitavaks sümmeetriateema osutub! Füüsik Dave Goldberg viib lugeja otse suurte füüsikakontseptsioonide keerisesse, kuid juhib laeva nii osavalt, et lugejat ei ähvarda uppumine.

Sisukas, matemaatikast mitte ülekoormatud ja ülimalt põnev raamat sümmeetria mõistest füüsikas... Goldbergi raamat on algusest lõpuni kirjutatud ligipääsetavalt ja humoorikalt... Autor lisab heldelt oma selgitusi viidetega populaarsele kultuur – alates Doctor Whost ja Lewis Carrollist kuni Angry Birdsini – ning tänu oma võluvale esitlusviisile muudab ta ka kõige keerulisemad teemad lihtsaks.

Publishers Weekly

Goldberg räägib universumi kümnest kõige fundamentaalsemast omadusest pideva huumoriga, kuid samas on see peen, sügav ja arusaadav.

See raamat on lõbus ja kaasahaarav füüsika põhimõistete uurimine, mis sisaldab muu hulgas lugu ühest laulmata füüsika kangelannast, hiiglasest, kelle õlul on seisnud paljud füüsikud – Emmy Noetherist!

Priyamvada Natarajan, Yale'i ülikooli naisteteaduskonna foorumi füüsika- ja astronoomiaosakonna juhataja

John Allen Paulos, Temple'i ülikooli matemaatikaõppejõud, raamatu Innumeracy autor

J. Richard Gott, Princetoni ülikooli astrofüüsika lektor

Selle raamatu lugemine on nagu kuulaks loengut maailma kõige imelisemalt füüsikaõpetajalt! Goldberg räägib teile kõike, mida tahtsite füüsika kohta teada, kuid teil oli piinlik küsida, näiteks kas on võimalik ehitada Tardist või mis juhtuks, kui Maa imetaks musta auku. Kohustuslik lugemine kõigile, kes tahavad mõista universumi olemust – ja samal ajal naerda!

Annalee Newitz, toimetaja ja ajakõvera operaator aadressil http://i09.com

Pühendatud Emilyle, Willale ja Lilyle – te olete minu elu, armastus ja inspiratsioon

Tuleb meeles pidada, et see, mida me vaatleme, ei ole loodus kui selline, vaid loodus, mis on allutatud meie küsimuste esitamise meetodile.

Werner Heisenberg

Sissejuhatus

Milles ma ütlen teile, mida ja kuidas, nii et parem on seda mitte sirvida

Miks maailmas on midagi ja mitte midagi? Miks tulevik ei ole sama mis minevik? Miks tuleb tõsine inimene selliste küsimuste peale?

Reeglite järgi liigub piiskop malelaual ainult diagonaalselt. Võime järeldada, et ükskõik kui palju liigutusi ka ei teeks, üks piiskop jääb alati valgele ruudule... Ja nii see jääbki, ja päris pikaks ajaks - aga äkki avastame, et piiskop sattus mustale ruudule. (tegelikult juhtus nii: selleks korraks söödi piiskop ära, aga üks ettur jõudis viimasesse ritta ja sai piiskopiks mustal ruudul). Sama ka füüsikaga. Meil on 1 Parem kui “Feynmani füüsikaloengute” lugemine on lihtsalt nende kuulamine. Tsitaat on võetud helisalvestisest loengust, mille Feynman pidas California Tehnoloogiainstituudis. Tegelikult kavatses ta esmakursuslastele loenguid pidada, kuid semestri lõpuks olid kõik kohad ilmselt kolleegide käes.

on seadus, mis kehtib universaalselt pikka-pikka aega, isegi kui me ei suuda kõiki detaile jälgida, ja siis saabub hetk, mil saame avastada uue seaduse.

Ütleme nii, et ruum ja aeg pole sugugi nii erinevad, kui võib tunduda. Nad on nagu liblika parem ja vasak tiib. Nende sarnasus pani aluse erirelatiivsusteooriale - ja andis aluse kogu füüsika kuulsaima valemi tekkele. Ilmselt füüsikaseadused ajas ei muutu – see sümmeetria lubab järeldada, et energia säilib. Ja see on ka hea: tänu energia säästmisele suudab meie hiiglaslik aku - Päike - toita kogu elu Maal.

Paljude meist (okei, füüsikud) jaoks on füüsilise universumi uurimisel leitud sümmeetriaseadused sama ilusad kui teemandi, lumehelbe sümmeetria või täiuslikult sümmeetrilise inimnäo idealiseeritud esteetika.

Matemaatik Marcus du Sautoy kirjutab sellest kaunilt:

Vaid kõige tugevamatel ja tervematel taimedel on energiavaru, mis võimaldab neil säilitada tasakaalu oma vormi loomisel. Sümmeetriline lill on parem kui asümmeetriline ja see väljendub selles, et see toodab rohkem nektarit ja see nektar on suurema suhkrusisaldusega. Sümmeetria maitseb magusalt.

Väljakutsed, mida sümmeetria meile esitab, on meie meeltele uskumatult meeldivad. Ameerika ristsõnad on reeglina mustvalgete ruutude muster, mis ei muutu, kui keerate kogu pilti pool pööret või vaatate seda peeglist. Paljud maalikunsti ja arhitektuuri meistriteosed on üles ehitatud sümmeetriale – püramiidid, Eiffeli torn, Tadž Mahal.

Tasub otsida oma mõtteid ja tõenäoliselt mäletate viit platoonilist tahkist. Regulaarseid identsete tahkudega polüeedreid on ainult viis: tetraeeder (neli tahku), kuup (kuus), oktaeedr (kaheksa), dodekaeedr (kaksteist) ja ikosaeedr (kakskümmend). Mõni teadusnohik, nagu mina, vaatab lapsepõlvele heldimusega tagasi ja mõistab, et Dungeons & Dragonsi komplekti täringud nägid välja just sellised.

2 tüdinud musta vööhoidjat osutavad sellele, mille unustasin mainida

kümnetahuline stants. Niisiis, teadke, et dekaeeder ei ole platooniline tahkis. See kuulub antibipüramiidide klassi ja seda nimetatakse ka viisnurkseks trapetsieedriks.

Mõnikord viitab sõna "sümmeetria" igapäevases vestluses lihtsalt sellele, kuidas asjad üksteist "sobivad" või "peegeldavad", kuid tegelikult on sellel mõistel kindlasti täpne määratlus. Sõnastus, millele selle raamatu lehekülgedel tugineme, kuulub matemaatikule Hermann Weylile:

Objekti nimetatakse sümmeetriliseks, kui saate sellega midagi teha ja pärast seda näeb see välja samasugune nagu varem.

Vaatleme võrdkülgset kolmnurka. Selle kolmnurgaga võid teha mida tahad – ja see jääb ikka täpselt samasuguseks nagu enne. Saate seda kolmandiku pöörde võrra pöörata ja see näeb välja sama. Või võite seda peeglisse vaadata – ja peegeldus on täpselt sama, mis originaalil.

Võrdkülgne kolmnurk

Ring on täiuslik sümmeetriline objekt. Erinevalt kolmnurkadest, mis näevad ühesugused välja ainult siis, kui neid teatud nurga all pöörata, saab ringi pöörata mis tahes viisil ja see jääb samaks. Ma ei tahaks seletada ilmselget, aga just sellel põhimõttel ratas töötab.

Ammu enne seda, kui saime aru, kuidas planeedid liiguvad, tegi Aristoteles ettepaneku, et nende orbiidid peaksid olema ringikujulised, just sellepärast, et ring on sümmeetrilise kujuga "täiuslik". Aristoteles eksis – ja pole ka ime: ta eksis peaaegu kõiges, mis puudutab füüsilist maailma.

Kiusatus on suur püherdada magusas enesega rahulolus iidseid inimesi naeruvääristades, kuid ühes väga olulises asjas oli Aristotelesel õigus. Kuigi planeedid tiirlevad ümber Päikese tegelikult ellipsidena, on neid Päikese poole tõmbav gravitatsioonijõud igas suunas ühesugune. Gravitatsioon on sümmeetriline. Sellest oletusest ja geniaalsest arusaamast, kuidas gravitatsioon kaugusega nõrgeneb, järeldas Sir Isaac Newton õigesti planeetide liikumise. Osaliselt sellepärast olete selle nimega nii tuttav, kuigi sellel on palju põhjuseid. Kujundid, mis ei näe välja peaaegu nii täiuslikud kui ring – planeetide elliptilised orbiidid –, on palju sügavama sümmeetria tagajärg.

Sümmeetria juhib meid looduse tõelistele põhimõtetele. Keegi ei saanud aru, kuidas pärilikkus toimis, kuni Rosalind Franklin tegi DNA-st röntgenikiirte, mis võimaldasid James Watsonil ja Francis Crickil avastada topeltspiraalse struktuuri. Ja see struktuur, mis koosneb kahest üksteist täiendavast spiraalsest niidist, võimaldas meil mõista kopeerimise ja pärimise meetodit.

DNA kaksikheeliks

Kui liigute täiesti kontaktist väljas olevate teaduslike vändade ringides, olete ilmselt kuulnud ühte neist nimetamas seda või teist teooriat "loomulikuks" või "ilusaks". Tavaliselt tähendab see, et eeldus, millel teooria põhineb, on nii lihtne, et see peab lihtsalt olema tõsi. Teisisõnu, alustades väga lihtsast reeglist, saate kirjeldada kõikvõimalikke keerulisi süsteeme, nagu gravitatsioon mustade aukude ümber või põhilised loodusseadused.

See on raamat sümmeetriast, sellest, kuidas see looduses avaldub, kuidas see juhib meie intuitsiooni ja kuidas see ilmub sinna, kus te seda ei oota. Nobeli preemia laureaat Phil Anderson väljendas seda kõige lakoonilisemalt:

On vaid kerge liialdus väita, et füüsika on sümmeetriaõpe.

Mõnikord on sümmeetria nii ilmne, et tundub täiesti banaalne, kuid viib uskumatult vastupidiste tulemusteni. Vuoristoraga sõites ei suuda keha eristada, kas seda surub istmesse gravitatsioon või käru kiirendus: tunne on sama. Kui Einstein väitis, et "tunneb sama" tähendab "on sama", järeldas ta gravitatsiooni toimimise seadused, mis viisid hiljem mustade aukude olemasolu hüpoteesini.

Või näiteks tõsiasi, et kahte sama tüüpi osakest saab vahetada, viib paratamatult meie Päikese saatuse mõistmiseni ja salapärase Pauli välistusprintsiibini ning lõpuks neutrontähtede ja kogu keemia toimimiseni maailmas. .

Aja kulg seevastu tundub sama ilmselgelt asümmeetriline. Minevik erineb tulevikust, see on kindel. Kummalisel kombel ei tea füüsikaseadused ajateljest midagi – nad unustasid neile sellest rääkida. Mikroskoopilisel tasandil läheb peaaegu iga mõeldav katse mõlemas suunas märkimisväärselt hästi.

Lihtne on alistuda soovile üldistada ja eeldada, et kõik maailmas on sümmeetriline. Mina, lugeja, pole sinuga tuttav ja seetõttu olen valmis tegema kõige solvavamaid oletusi. Kas olete keskkoolis või kolledžis vähemalt korra osalenud meelt lahutavas vestluses teemal "Mis siis, kui, poisid, meie universum on lihtsalt aatom mõnes tohutus tohutus universumis?"

Kas teil on õnnestunud sellest ajast peale suureks saada? Tunnistage, te teate väga hästi, millest film "Mehed mustas" räägib, ja meenutate hea sõnaga, kuidas lugesite lapsepõlves "Elevant Horton kuuleb kedagi" – kuid isegi praegu ei jõua te ära imestada, kas seda on. t miniatuurne universum seal kusagil, mis ulatub meie tajumisest kaugele kaugemale.

Ei, mu sõber, vastus on eitav – aga siin peaksime esitama veidi sügavama küsimuse: miks?

Kui midagi saab suurendada või vähendada ilma seda muutmata, siis on meil teatud tüüpi sümmeetria. Need, kes on Gulliverit lugenud, mäletavad ilmselt, et niipea, kui kohtusime liliputitega, on liliputid kõigis mõõtmetes kaksteist korda väiksemad kui Gulliver. Kümnega korrutamine ja jagamine on palju lihtsam, nii et lihtsuse huvides otsustasin kõik ümardada ja lihtsustada. Sa ei pea mind tänama.

Jonathan Swift alustab pikka ja üksikasjalikku arutelu kõige üle, mis tuleneb Gulliveri ja liliputide ning seejärel Gulliveri ja Brobdingnagi hiiglaste kõrguste erinevusest. Siin pingutas Swift selgelt üle – ta kirjutab maailma kõige suuruste suhte, alates sammu pikkusest kuni kohalike loomade arvuni, keda Gulliveril oli vaja, et saada piisavalt.

Kuid juba Swifti ajal ei kahelnud keegi, et selliste riikide ja rahvaste olemasolu (rääkivatest hobustest üldiselt vaikin) on vastuolus füüsikaseadustega. Sajand varem kirjutas Galileo Galilei "Kaks uut teadust", milles ta uuris hiiglaste olemasolu võimalust teaduslikust vaatenurgast. Pärast pikka mõtlemist jõudis ta järeldusele, et oletus oli vale – jättes seega tulevastelt põlvedelt võimaluse lõbutseda. Häda on selles, et kahekordse pikkusega luu muutub kaheksa korda raskemaks ja selle pind suureneb vaid neli korda. Nii et see puruneb, ei suuda oma raskust taluda. Galileo ise kirjutab sellest järgmiselt:

Kahesaja küünart kõrgune tamm ei suudaks oma oksi toetada, kui need jaotuvad samamoodi nagu tavalise kõrgusega puul; ja loodus ei saa toota kakskümmend korda suuremat hobust kui tavaline hobune või kümme korda tavalisest inimesest suuremat hiiglast, välja arvatud juhul, kui ime läbi või tema keha proportsioone, eriti luude, mis peavad olema väga suured, muutes. tavalisest suurendatud.

4 Tema aja ja annete väärikas kasutamine, pehmelt öeldes.

Seetõttu võib väike koer mõnikord ka kahte-kolme omasuurust koera selga kanda, aga ma usun, et hobune ei suuda kanda isegi ühte sama suurt hobust.

Seetõttu on Spider-Man nii halvasti kujundatud. Ta ei saanud kuidagi olla ämbliku proportsionaalselt suurenenud jõudu. Vastasel juhul oleks ta nii massiliselt ehitatud, et teda poleks pidanud isegi pressima. Gravitatsioon teeks kõik ise. Nagu bioloog J. B. S. Haldane kirjutab oma essees “Õige suurusest olemisest”:

5 On juba ammu tõestatud, et kui sa teadlasega piisavalt kaua räägid, rikub ta kõik ära, jõudes asja põhja. Seetõttu on meile nii sageli ette nähtud üksildased õhtud.

Seetõttu ei karda putukas gravitatsiooni - ta võib kukkuda ja jääda vigastamata, üllatavalt vähese vaevaga lakke klammerduda... Maailmas on aga jõud, mida putukas kardab täpselt nagu imetaja gravitatsiooni. . See on pindpinevus... Putukas, kes otsustab juua, on samasuguses ohus kui inimene, kes ripub toitu otsides põhjatu kuristiku serval. Kui putukas jääb vee pindpinevusse kinni – st saab lihtsalt märjaks –, ei saa ta suure tõenäosusega sealt enam välja ja upub.

Tegelikult on probleem palju sügavam kui hiiglaslike luude tõmbetugevus ja putukate proportsionaalne tugevus. Kõiki inimese suurusega võrreldavaid objekte saab näiliselt proportsionaalselt vähendada ja suurendada ilma suurema kahjuta – kuuemeetrine tapjarobot töötab ilmselt täpselt sama seadmega kui tema kolmemeetrine mudel – aga kui lülituda aatomite ja molekulide skaalale, ei õigusta enam kõik ennustused. Aatomite maailm on ühtlasi ka kvantmehaanika maailm, mis tähendab, et meie makroskoopilise eksistentsi konkreetsus asendub ühtäkki määramatusega.

Teisisõnu, skaleerimisel endal pole looduse sümmeetriaga midagi pistmist. Galaktikate kosmilise võrgustiku kaart näeb tõepoolest pisut välja nagu neuronite pilt, kuid see pole mingi suur universaalne sümmeetria. See on juhus. Ma võiksin jätkata erinevate sümmeetriajuhtude kirjeldamist üksteise järel, kuid loodan, et olen üldiselt selgitanud, mis on mis. Mõned muudatused on olulised, teised mitte. Selles raamatus otsustasin võtta sellise lähenemise: pühendada iga peatükk eraldi küsimusele, millele, nagu hiljem selgub, on olemas vastus, kuigi kaudne, ja selle annavad universumi fundamentaalsed sümmeetriad.

Teisest küljest erineb isegi inimese parem käsi vasakust. Üks peamisi mõistatusi, mille üle inimesed mõtisklevad, on see, et mõnes mõttes ei ole universum sümmeetriline. Su süda on rinna vasakus servas, tulevik pole sama, mis minevik, sa oled valmistatud mateeriast, mitte antiainest. Nii et see raamat on ka raamat murtud ja ebatäiuslikust sümmeetriast, võib-olla isegi rohkem kui ideaalsest sümmeetriast. Levinud tarkus ütleb, et Pärsia vaip on täiuslik oma ebatäiuslikkuses ja ideaalne oma ebatäiuslikkuses. Päris traditsiooniliste vaipade mustrid on vaid veidi kõrvale kaldunud ja sümmeetria rikkumine annab kogu tükile isikupära. Sama juhtub loodusseadustega – ja see on suurepärane: täiesti sümmeetriline universum oleks kohutavalt igav. Kuid meie universumit ei saa nimetada igavaks.

Universum, mida tahavaatepeeglist näeme, on lähemal, kui tundub, ja see muudab kõike. Aga ärgem vaadakem tagasi – me läheme pikale universumituurile. Ja sümmeetria saab meile teejuhiks, aga kui see katki läheb, on meil, millest koju kirjutada.

Peatükk esimene. Antiaine

Millest saame teada, miks maailmas on midagi ja mitte midagi

Ulmefilmide vaatamine lootuses teadusest midagi uut teada saada on üldiselt mõttetu mõte. Muuhulgas saate väga moonutatud ettekujutuse näiteks sellest, kuidas plahvatused kosmoses möirgavad (vaikivad), kui lihtne on saavutada ülivalguskiirust (aga mitte mingil juhul), kui palju on inglise keelt kõnelevaid ja mitte läbinisti humanoidseid , kuid siiski on kuratlikult atraktiivsed tulnukad kosmoses (nad on kõik abielus). Igasugused “Tähesõjad” ja “Tähesõjad” sisendasid meisse aga ühe väga õige mõtte: antiainega ei maksa pisiasja teha.

Antiaine sisaldab nii hämmastavat jõudu, et kiusatusele on lihtsalt võimatu vastu seista ja kui ulmekirjanik soovib oma pruulile lisada “pärisfüüsikat”, sirutab ta peaaegu alati näpuotsakese antiainet: see lisab inimese silmis kaalu. lugejad. Kosmosesüstiku Enterprise mootor töötas aine ja antiaine koosmõjul. Isaac Asimov andis oma robotitele positroonilise aju ja muutis positroni, antiaineosakese, ulmeliseks MacGuffiniks.

Isegi Dan Browni raamatus "Inglid ja deemonid", mis vaevalt kvalifitseerub tõeliseks ulmeks, toimib antiaine omamoodi põrguliku masinana. Kurakad varastavad pool grammi antiainet – ja sellest kogusest piisab, et tekitada plahvatus, mis on võimsuselt võrreldav esimeste tuumapommidega. Kui arvestada tõsiasjaga, et Dan Brown eksis oma aritmeetilistes arvutustes kahekordselt, mõistis ta täiesti valesti, mis osakestekiirendis tegelikult toimus, ja jäi umbes triljon korda mööda, kui ta hindas, kui palju antiainet saab talletada. veetud, tema teadusliku osaga Kõik on korras.

Selgub, et me puutume pidevalt kokku antiainega – aga saame täiesti valesti aru, mis see on. See aine pole sugugi see peatamatu tapja, keda olete nii palju aastaid harjunud umbusaldama. Kui antiainet ei häirita, käitub see üsna rahumeelselt. Antiaine on täpselt nagu tavaline aine, mida tunnete ja armastate – näiteks sellel on sama mass –, see on just vastupidine: vastandlaeng ja vastupidine nimi. See lõhnab praetult ainult siis, kui segate antiainet tavalise ainega.

6 Stsenaristikas on MacGuffin teatud objekt, mille ümber süžee on üles ehitatud – näiteks Graal Arthuri tsüklis või kaksteist tooli Ilfi ja Petrovi “Kaheteistkümnes toolis”. – ca. tõlge

7 Kui antiaine läheb "Bang-Bang", kaob sama kogus ainet. Brown ilmselt unustas selle.

Antiaine pole mitte ainult eksootilisem kui tavaline aine, vaid ka näeb välja ja käitub peaaegu kõigis olulistes olukordades täpselt samamoodi. Kui kõik universumi osakesed asendataks äkki nende antiversiooniga, ei märkaks te midagi. Lihtsamalt öeldes on sümmeetria ka selles, kuidas füüsikaseadused käsitlevad ainet ja antiainet, ja ometi peaksid need olema veidi erinevad: lõppude lõpuks pole teie ja kõik, keda te teate, mitte antiainest, vaid tavalisest ainest.

Meile meeldib mõelda, et kokkusattumusi pole olemas, et on mingi globaalne põhjus, miks sa praegu ei istu antiinimeste täis ruumis. Et aru saada, mis siin toimub, läheme sügavamale minevikku.

Kuule, rahvavastased, kust ma tulin?

Selgitamine, kust miski pärineb, võib olla keeruline. Alati pole võimalik kõike täpselt seostada radioaktiivse ämbliku hammustuse, koduplaneedi plahvatuse või isegi surnukeha taaselustamisega (teaduse huvides, saate aru). Meie enda päritolulugu on keeruline, kuid teil on hea meel teada, et meie (nagu Hulk) oleme lõppkokkuvõttes gammakiirgusega kokkupuute tulemus. See on pikk lugu.

Füüsika ei oska veel vastata isegi küsimusele, kust universum ise pärineb, kuid pärast seda juhtunu kohta saame palju öelda. Riskides tekitada eksistentsiaalne kriis, saame vähemalt proovida vastata ühele filosoofia suurele küsimusele, tõelisele suurele löögile selle panteonis: "Miks maailmas on midagi ja mitte midagi?"

Küsimus polegi nii rumal, kui võib tunduda. Kõige selle põhjal, mida me laboris näeme, ei tohiks teid eksisteerida. Ei midagi isiklikku. Ka mind ei tohiks eksisteerida, samuti ei tohiks olla Päikest, Linnutee galaktikat ega Videviku filmi (paljudel põhjustel).

Et mõista, miks teid ei peaks eksisteerima, peame uurima peegeluniversumeid, antiaineuniversume ja meie enda universumit väikseimas skaalas. Alles väikseimas mastaabis ilmneb erinevus mateeria ja antiaine vahel ning isegi siis pole see kaugeltki ilmne.

Universum väikseimas mastaabis on täiesti erinev. Kõik, mida me näeme, koosneb molekulidest, millest väikseimad on umbes miljondikmillimeetri suurused. Kui võrrelda seda inimese skaala väärtustega, siis on juuksekarv ligikaudu sada tuhat molekuli paksune. Jah, molekulid on väga väikesed, kuid ükskõik kui väikesed nad ka poleks, koosnevad nad veelgi väiksematest osakestest. Ja see on ka hea – kui oleme huvitatud maailmast vähemalt korra leidmisest. Kuningliku keemiaühingu andmetel on meile teada umbes 20 miljonit erinevat tüüpi molekule ja uusi ühendeid avastatakse nii sageli, et täpset arvu ei tasu isegi proovida. Kui me ei mõistaks, et molekulid koosnevad millestki veelgi väiksemast, jääksime nende loetlemisse takerdunud.

8 Loodan, et te ei jätnud tutvustusest ilma. Seal on palju häid asju.

9 Ernest Rutherford, kes ausalt öeldes tegi teistest rohkem ära aine ehituse selgitamiseks, nentis sõnu peenestamata: „Kõik teadused jagunevad universaalse korra õnneks, kui võtta järjest väiksemat skaalat, tekivad uued struktuurid. Alla kümne miljardi meetri skaalal hakkame eristama üksikuid aatomeid. Meil on teada vaid 118 keemilist elementi ja enamikku neist looduses üldse ei leidu või leidub neid vaid väikestes kogustes.

See, mida me näeme makroskoopilisel skaalal, ei aita meid üldse ette valmistada selleks, millega me kokku puutume, kui jõuame üksikute aatomite suuruseni, sest just siis tuleb mängu kvantmehaanika. Ma ei hakka veel rääkima reaalsuse kvantloomusest, ütlen vaid üht: seal valitseb ebameeldiv ebakindlus. Praegu võid seda ignoreerida, aga veidi hiljem pead sellesse kõrvuni sohu sattuma.

Isegi kui te täpselt ei tea, mis aatomid on, saate neist siiski kasu. Just selle avastas 19. sajandil vene keemik Dmitri Mendelejev. Tõenäoliselt tunned sa tema peamist saavutust, kui oled vähemalt korra elus kooli keemia- või füüsikaklassi sattunud. Mendelejev leiutas perioodilisuse tabeli.

See pole lihtsalt pikk nimekiri. Mendelejev tõestas, et tabeli igas veerus olevatel elementidel on väga sarnased keemilised omadused. Näiteks vask, loomafüüsika ja margikogumine.» Kui kahju pidi talle olema 1908. aastal Nobeli keemiaauhind!

10 Mendelejev on esimene paljudest selle raamatu kangelastest, kellelt Nobeli preemia praktiliselt ära võeti. Tema puhul ei saanud ta 1907. aastal keemiaauhinda poliitiliste intriigide tõttu – hoolimata sellest, et kogu kaasaegse keemia ja aatomifüüsika aluseks on perioodilisustabel.

loto ja hõbe on samas veerus ning need on kõik väga kõrge juhtivusega metallid. Tühjade kohtade täitmisega suutis Mendelejev ennustada elementide omadusi enne, kui need laboris avastati!

Idee, et aatomid moodustavad mateeria nähtamatu aluse, sõnastati juba kaks ja pool tuhat aastat tagasi, kuigi üsna primitiivsel kujul. Leukippos, Demokritos ja Vana-Kreeka atomistid väljendasid seda mõtet 5. sajandil eKr. e., ja võime kergesti eeldada, et oleme viimased kaks tuhat aastat kulutanud, et see lõpuks meieni jõuaks. Isiklikult arvan, et vanadel on liiga palju au.

Üldiselt ütlesid esimesed atomistid vaid, et mateeriat on võimatu lõputult jagada. Neil polnud aimugi, kui väikesed aatomid on, milline on nende struktuur või et neid saab edasi jagada (kuigi sõna "aatom" tähendab sõna-sõnalt "jagamatut").

Oleme aatomite kohta midagi mõistma hakanud alles viimase kahesaja aasta jooksul, mis kulmineerus Einsteini hiilgava analüüsiga Browni liikumise kohta 1905. aastal. 80 aastat varem uuris botaanik Robert Brown mikroskoobi all vedelikus segatud õietolmu. Brown märkis, et hoolimata sellest, kui kaua ta pildi rahunemist ootas, jätkasid õietolmuosakesed suvaliselt askeldamist.

Einstein eeldas õigesti, et üksikud molekulid lükkasid õietolmuosakesi pidevalt juhuslikult erinevatesse suundadesse – ja sellest sai ta järeldada, et aatomid on tegelikkuses olemas, ja isegi hinnata nende suurust.

Lõplik tõend selle kohta, et aatomid peavad eksisteerima, oleks olnud enam kui piisav, et muuta Einstein üheks 20. sajandi suurimaks teadlaseks, kuid arvatakse, et see on vaid kolmas kõige olulisem avastus, mille ta ühe aasta jooksul tegi. Juhtus tõeline ime; võib-olla pole kunagi varem ajaloos juhtunud, et hiilgavad avastused järgnesid üksteise järel sellise sagedusega, ja ilmaasjata ei nimetata 1905. aastat Einsteini eluloos “Imeliseks aastaks” – just siis ilmus sari. avaldati artikleid, milles teadlane mitte ainult ei tõestanud, et aatomid on olemas, vaid näitasid ka, et valgus koosneb osakestest (selle eest sai ta 1921. aastal Nobeli preemia), ning tutvustas ka teadusringkondadele pisiasja, mida nimetatakse "teooriaks relatiivsusteooria”, tänu millele tunned teda suure tõenäosusega Nimi.