Книга Мир в ореховой скорлупке - Стивен Хокинг

• Кризис спина протона

По первоначальной оценке Европейской группы по мюонному сотрудничеству, на три основных («валентных») кварка протона приходится около 12 % от общего объёма спина. Можно ли пересчитать остаток глюонов, которые связывают кварки, а также образуют «море» пар кварков, которые постоянно создаются и аннигилируют?

• Квантовая хромодинамика (КХД) в непертурбативном режиме

Уравнения КХД остаются нерешёнными на энергетических масштабах, соответствующих описанию атомных ядер, и, среди прочего, в основном численные подходы, кажется, начинают давать ответы на этот предельный случай. Подходит ли КХД для описания физики ядра и его компонентов?

• Удержание цвета

Почему никогда не были зафиксированы свободный кварк или глюон, а только объекты, построенные из них, например, мезоны и барионы? Каким образом эти явления вытекают из КХД?

• Сильная CP-проблема и аксионы

Почему сильное ядерное взаимодействие инвариантно к чётности и зарядовому сопряжению? Является ли теория Печчеи — Квинн решением этой проблемы?

• Гипотетические частицы

Какие из гипотетических частиц, предсказываемых суперсимметричной теорией и другими известными теориями, на самом деле существуют в природе?

Астрономия и астрофизика

• Струи аккреционных дисков

Почему некоторые астрономические объекты, окружённые аккреционным диском, такие как активные ядра галактик, испускают релятивистские струи, излучаемые вдоль полярной оси? Почему у многих аккреционных дисков существуют квази-периодические колебания? Почему период этих колебаний имеет масштаб, обратно пропорциональный массе центрального объекта? Почему иногда существуют обертоны, и почему у разных объектов обертоны имеют различные соотношения частоты?

• Проблема нагрева короны

Почему солнечная корона (атмосферный слой Солнца) намного горячее, чем поверхность Солнца? Почему магнитное пересоединение совершается на много порядков быстрее, чем предсказывают стандартные модели?

• Гамма-всплески

Каково происхождение этих краткосрочных всплесков высокой интенсивности?

• Сверхмассивные чёрные дыры

Какова причина отношения М-сигма между массой сверхмассивной чёрной дыры и дисперсией скорости галактики?

• Сверхновые

Каков точный механизм, посредством которого имплозии умирающих звёзд становятся взрывом?

• Космические лучи сверхвысоких энергий

Почему некоторые космические лучи обладают невероятно высокой энергией (так называемые частицы OMG), учитывая, что вблизи Земли нет источников космических лучей с такой энергией? Почему некоторые космические лучи, испускаемые далёкими источниками, имеют энергию выше предела Грайзена-Зацепина-Кузьмина?

• Замедление времени пульсара

Почему выбросы пульсаров на больших космологических расстояниях не проявляют предсказанное свойство замедления времени?

• Скорость вращения Сатурна

Почему магнитосфера Сатурна проявляет (медленно меняющуюся) периодичность, близкую к той, на которой вращаются облака планеты? Какова истинная скорость вращения глубоких внутренних слоёв Сатурна?

Глоссарий

Абсолютное время

Представление о том, что могут быть универсальные часы. Эйнштейновская теория относительности показала, что таких часов быть не может.

Абсолютный ноль

Наименьшая возможная температура, при которой вещество не обладает тепловой энергией; составляет -273.15 градусов по шкале Цельсия или 0 по шкале Кельвина. При абсолютном нуле энергия теплового движения молекул и атомов вещества должна быть равна нулю, то есть хаотическое движение частиц прекращается, и они образуют упорядоченную структуру, занимая чёткое положение в узлах кристаллической решётки (жидкий гелий составляет исключение). Однако, с точки зрения квантовой физики и при абсолютном нуле температуры существуют нулевые колебания, которые обусловлены квантовыми свойствами частиц и физического вакуума, их окружающего

Амплитуда

Для волны: максимальная высота пика или максимальная глубина впадины.

Античастица

Каждому типу частиц материи соответствуют свои античастицы. Когда частица сталкивается с античастицей, они аннигилируют и остается только энергия.

Антропный принцип

Представление, согласно которому мы видим Вселенную такой, какова она есть, потому что, если бы она была другой, нас бы здесь не было и мы не могли бы ее увидеть.

Атом

Основная единица обычного вещества, состоящая из крошечного ядра (сложенного из протонов и нейтронов), вокруг которого обращаются электроны.

Бесконечность

Неограниченная или безграничная протяженность или число.

Бозон

Частица (или форма колебаний струны), спин которой выражается целым числом.

Большое сжатие

Один из возможных сценариев конца Вселенной, в котором все пространство и материя коллапсируют в сингулярность.

Большой взрыв

Сингулярность в самом начале эволюции Вселенной, около 15 млрд лет назад.

Брана

Фундаментальный элемент М-теории, объект, который может обладать различными пространственными размерностями. В общем случае р-брана имеет протяженность в р направлениях: 1-брана — это струна, 2-брана — поверхность или мембрана и т. д.

Вес

Сила, действующая на тело со стороны гравитационного поля. Вес пропорционален массе, но это не одно и то же.

Виртуальная частица

В квантовой механике: частица, которую никогда нельзя непосредственно зарегистрировать, но чье существование порождает измеримый эффект. См. также эффект Казимира.

Волновая функция

Фундаментальное понятие квантовой механики; числа, заданные в каждой точке пространства и определяющие вероятность того, что данная частица будет обнаружена в данной точке.

Второе начало термодинамики

Закон, утверждающий, что энтропия всегда возрастает и никогда не убывает.

Гипотеза защиты хронологии Представление о том, что законы физики в совокупности не допускают путешествия во времени для макроскопических объектов.

Голая сингулярность

Сингулярность пространства-времени, не окруженная черной дырой (горизонтом событий) и видимая удаленному наблюдателю.