НАУЧНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОСТЫМ ЯЗЫКОМ

19.10.2017

Как представить себе чёрную дыру или пространство, в котором больше трёх измерений? Это бывает непросто даже взрослому и вполне образованному человеку. Но как объяснить такие сложные концепции детям?

Что такое физика частиц?

ПОЛ СОРЕНСОН, физик:

«Мы сталкиваем друг с другом маленькие штучки, чтобы разбить их в ещё более маленькие штучки до тех пор, пока мы не получим самую маленькую штучку из возможных. Так мы узнаем, из чего состоит вся материя».

Что такое бозон Хиггса?

НИК ГОТЧ, физик:

«Всё вокруг нас сделано из мельчайших деталей, похожих на Lego. Но сами по себе эти вещи из кубиков двигались бы невероятно быстро, как молния. Мы не смогли бы жить в таком мире, — это было бы полное сумасшествие! Так учёные поняли, что должно быть что-то, что замедляет всё вокруг. Нечто похожее на клей, который не даёт вещам разлетаться быстрее, чем мы могли бы моргнуть глазом. Заметьте, как быстро свет распространяется по комнате, когда мы включаем лампу. Но большинство других вещей не может перемещаться так же быстро. И клей этот очень сложно разглядеть. Для этого использовались гигантские машины, огромное количество энергии — только тогда мы смогли его увидеть и теперь точно знаем, что он существует на самом деле».

Что такое механизм Хиггса?

ДЭВИД МИЛЛЕР, физик:

«Представьте себе коктейльную вечеринку: участвующие в ней политики равномерно распределены по помещению, все общаются со своими ближайшими соседями. В комнату входит бывшая премьер-министр, к которой тут же устремляются ближайшие к ней коллеги, образуя вокруг толпу. <…> Из-за постоянного скопления людей вокруг она приобретает большую массу, чем обычно, то есть обладает большей инерцией при той же скорости перемещения по комнате. После начала движения ей уже будет сложно остановиться, а остановившись — начать двигаться снова. В трёхмерном пространстве и с учётом всех релятивистских усложнений, это и есть механизм Хиггса. Для того чтобы придать элементарным частицам массу, мы вводим дополнительное фоновое поле, которое локально искажается при перемещении частиц через него. Это искажение — кластеризация поля вокруг частицы — и порождает её массу».

Как наглядно показать чёрную дыру?

РОБЕРТ ФРОСТ, специалист по образовательным инструкциям:

«Возьмите большой кусок пищевой плёнки, растяните его в руках и положите в центр небольшой шарик, чтобы тот образовал прогиб из-за своего веса. Капните несколько капель воды на лист и посмотрите, как они скатятся по плёнке прямо к шарику. Это покажет, как работает гравитация. Уберите шарик и дайте ребёнку пальцем почувствовать плёнку и понять — чем сильнее её оттягивать (чем тяжелее объект), тем сильнее получается воронка. Затем попросите ребёнка сделать дыру посередине плёнки, которая будет изображать очень и очень тяжёлый объект. Через это отверстие будут проскакивать капли воды. Выходит, что чёрная дыра — это настолько тяжёлый объект, что он искривляет пространство. Всё, что попадает в него (как капли), никогда не возвращается обратно».

Как представить многомерное пространство Вселенной?

ГРЕГ ЛАНДСБЕРГ, физик:

«Представьте себе, что муравей ползёт по листу бумаги, который вы держите в своей руке. Для муравья его «вселенная» в значительной степени двумерная, так как он не может покинуть поверхность бумаги. Он знает, что есть только Север, Юг, Восток и Запад, но перемещаться вверх и вниз ему нет никакого смысла до тех пор, пока он должен остаться на листе бумаги. В значительной степени и мы точно так же удержаны в трёхмерном мире, который на самом деле является частью более сложной многомерной Вселенной.

Как считают физики, дополнительные пространственные измерения, если они действительно существуют, — свёрнуты. Возвращаясь к примеру с муравьём: мы можем скрутить лист бумаги так, чтобы он образовал цилиндр. В этом случае, если муравей начинает ползти в одном направлении, он в конечном итоге вернётся к той точке, от которой начинал своё движение. Это пример компактифицированного измерения. Если муравей ползёт параллельно длине цилиндра, он никогда не вернётся к исходной точке (особенно если мы представим, что бумажный цилиндр бесконечно длинный). Это пример «плоского» измерения. Согласно теории струн, мы живём в мире, где три знакомые нам измерения пространства — „плоские“; но есть дополнительные измерения, которые скручены в очень малый радиус 10 см в -30 степени или даже меньше».

Источник: v kosmos...