Александр Потупа - Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

на поверхности Земли: (45° широты, на уровне моря)

Масса Солнца: М( = 1,9892(25).1030 кг ? 2.1030 кг

Средний радиус Солнца: R( = 6,9599(7).108 м ? 7.105 км

Гравитационный радиус Солнца: Rg(= 2GM(/c2 ? 2,95 км (гравитационные радиусы других звезд удобно вычислять по приближенной формуле Rg ? 3(M/M())

Светимость Солнца: L( = 3,826(8).1026 Ватт

Видимая звездная величина Солнца: m?( = -26,77

Абсолютная звездная величина Солнца: M?( = 4,79

Масса Галактики: Мгал ?1,5.1011 М(

Радиус Галактики: Rгал ? 2.104 пс

Радиус ядра Галактики: Rядра ?10 пс

3. ЕДИНИЦЫ ВРЕМЕНИ, РАССТОЯНИЙ И ЭНЕРГИИ

Характерное космологическое время: T = 1/H = 1,96 .1010 лет

(при значении функции Хаббла Н = 50 км/сМпс)

Сидерический год: 1 год = 3,1558.107 с ? ?.107 с

Галактический год для Солнца: 1 гал. год ? 2,75.108 лет

Астрономическая единица: 1 а.е. = 1,4959787066(2).1011 м ? 1,5.108 км

(среднее расстояние между Землей и Солнцем)

Световой год: 1 св. г. = 9,46.1015 м ? 6,324.104 а.е. = 0,3066 пс

Парсек: 1 пс = 3,0856775806.1016 м ? 3,2616 св. г. ? 2,06.105 а.е.

Ангстрем: 1 A = 10-10 м

Электронвольт: 1 эВ = 1,60217733(49).10-19 Дж

Джоуль (единица энергии в СИ): 1 Дж = 107 эрг ? 6,24.1018 эВ

Ватт (единица мощности в СИ): 1Вт = 1 Дж/с = 107эрг/с

4. ПРИСТАВКИ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ЕДИНИЦ

Атто (а) - 10-18

фемто (ф) - 10-15

пико (п) - 10-12

нано (н) - 10-9

микро (мк) - 10-6

милли (м) - 10-3

санти (с) - 10-2

деци (д) - 10-1

дека (да) - 101

гекто (г) - 102

кило (К) - 103

мега (М) - 106

гига (Г) - 109

тера (Т) - 1012

пета (П) - 1015

экса (Э) - 1018

Таким образом, наносекундные импульсы имеют характерную длительность 10-9 секунды, сантисветовая ракета способна достичь скорости 10-2 с ? 3.108 см/с, а "Тэвный ускоритель" соответствует энергиям разогнанных в нем элементарных частиц порядка 1012 эВ. Слова типа "микромир" (для элементарных частиц) или "мегамир" (для космических масштабов - от галактик и выше) употребляют просто по традиции, не связываясь соответствующими множителями.

5. ПЛАНКОВСКАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ

Длина: lP = v2G h /c3 ? 2,286 .10-33 см

Время: tP = v2G h /c5 ? 7,624 .10-44 с

Скорость: vP = c ? 2,998 .108 м/с

Масса: mР = v h c /2G ? 1,540 .10-8 кг

Энергия: EP = mРc2 = v h c5 /2G ? 1,384.109 Дж = 8,637.1027 эВ

Мощность LP = c5/2G ? 1,815 .1059 эрг/с = 1,815 .1052 Ватт

(светимость):

Частота: ?P = v c5 /2G h ? 1,312 .1043 c-1

Температура: TP = EP/k =k-1v h c5 /2G ? 1,002 .1032 K

Плотность массы: ?P = mР/4? lP3 /3 = 3c5/16 ? hG2 ? 6,158.1092 г/см3

Ускорение: aP = vP/ tP = v c7 /2G h ? 3,932 .1051 м/с2 ? 4.1050g(

Сила: FP = c4/2G = 6,053 .1043 Н

Используя планковскую систему, нетрудно представить все уравнения физики в полностью безразмерной форме - все входящие в них величины приобретают абсолютный масштаб. Формально это можно сделать, полагая h = с = 2G = кБольц = 1. Читатель, затративший некоторое время на такую работу, будет вознагражден хотя бы довольно ясным ощущением того, что все наши знания о мире звезд и элементарных частиц соответствуют обломкам какой-то правильной теории, точнее, ее пределам при x " lP, t " tP, L " LP, ( " (P и т. п. Единственный параметр, по которому современная физика умеет приближаться к планковской области - скорость (v ( c). Разумеется, в физике, химии и биологии довольно свободно обращаются с массами m ~ mP ? 15 микрограмм (водяная капелька радиусом порядка 0,15 мм), но по всем остальным параметрам (плотность, температура, размер и т. д.) соответствующие объекты крайне далеки от планковской области, и пока даже непонятно, может ли обусловить близость массы объекта к mP какие-то особые эффекты в макроскопическом мире. Удивительна, например, близость описанной водяной капельки к характерным параметрам биологических клеток (характерный размер одноклеточного эукариота, амебы, порядка 0,1 мм).

П p и л о ж e н и e 2

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ФУНДАМЕНАТАЛЬНЫЕ СИЛЫ

До сих пор все выглядит так, как если бы было построено по принципу колесиков внутри колес, мы ищем самое сокровенное колесико. Но все может быть совсем не так. И тогда вы ищете, не зная, что за чертовщина вам попадется.

Р. Фейнман

1. КЛАССИФИКАЦИЯ

Под элементарными частицами подразумеваются объекты, из которых на современном уровне эксперимента не выделены какие-либо более простые и самостоятельно регистрируемые сущности. Такое определение позволяет включить в число элементарных частиц все объекты, реально интересующие физику высоких энергий, не ограничиваясь теми, которые пока считаются бесструктурными (фотон, лептоны, кварки, глюоны). Первая элементарная частица (электрон) была открыта в 1897 г. английским физиком Дж. Дж. Томсоном, и несколько сотен аналогичных частиц, обнаруженных с тех пор, можно назвать "кирпичиками мироздания" - похоже, что из них построено все вещество наблюдаемой Вселенной. Неуверенность, что это вещество построено только из них, и подозрение, что они сами выстроены из чего-то более простого и фундаментального, исключительно сильно стимулируют исследовательскую активность.