Фрэнк Вильчек - Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной

Здесь есть возможность читать онлайн «Фрэнк Вильчек - Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной» — ознакомительный отрывок электронной книги совершенно бесплатно, а после прочтения отрывка купить полную версию. В некоторых случаях можно слушать аудио, скачать через торрент в формате fb2 и присутствует краткое содержание. Город: Москва, Год выпуска: 2021, ISBN: 2021, Жанр: Прочая научная литература, Физика, foreign_edu, на русском языке. Описание произведения, (предисловие) а так же отзывы посетителей доступны на портале библиотеки ЛибКат.

Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной: краткое содержание, описание и аннотация

Предлагаем к чтению аннотацию, описание, краткое содержание или предисловие (зависит от того, что написал сам автор книги «Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной»). Если вы не нашли необходимую информацию о книге — напишите в комментариях, мы постараемся отыскать её.

Книга лауреата Нобелевской премии по физике с объяснением 10 основополагающих концепций современной науки. Для всех, кто хочет приблизиться к пониманию устройства Вселенной. Наше понимание устройства Вселенной с научной точки зрения является неполным и постоянно развивается. Самое, казалось бы, ясное представление о каждом из основных принципов радикально изменилось всего за последние 100 лет. В то же время новые знания быстро входят в нашу жизнь и становятся фундаментом для следующих революционных открытий и научных достижений. Вчерашняя сенсация – это сегодняшняя норма и завтрашняя история.
Один из лучших популяризаторов науки Фрэнк Вильчек в доступной форме описывает основные составляющие физической реальности – пространство, время, материю, энергию и динамическую сложность. Они относятся к тому, «что у нас есть». Помимо этого вы узнаете о том, «каким образом то, что у нас есть, образовалось» – о теории Большого взрыва и возникновении Вселенной. Наконец, самое увлекательное и захватывающее – знакомство с одними из крупнейших проектов современности, расширяющими горизонт наших знаний и раздвигающими границы того, что мы умеем: охота на частицу Хиггса и поиск гравитационных волн, положивших начало новому виду «многоканальной» астрономии. Как ни парадоксально, принципы квантовой механики применимы не только для познания окружающего мира, но и могут помочь человеку решить проблему восприятия самого себя, по-новому и глубже узнать себя и других.
Мир прост и сложен, логичен и странен, закономерен и хаотичен. Благодаря этой книге мы сможем оглянуться назад и восхититься успехами, достигнутыми поколений ученых, живших в разные эпохи и в разных странах, а также познакомиться с научно обоснованными предположениями о возможном развитии науки в будущем.
Почему решили издать • Автор – лауреат Нобелевской премии по физике
• 10 основных концепций современной физики
• Уроки, которые мы можем извлечь из изучения физического мира
От автора Я встречал многих людей, интересующихся устройством физического мира и жаждущих узнать, как его объясняет современная физика. Среди них были юристы, врачи, художники, студенты, учителя, родители и просто любопытные. Это умные люди, но им не хватает знаний. В этой книге я попытался рассказать об основных идеях современной физики как можно проще и при этом не пожертвовать точностью. Когда я писал эту книгу, я постоянно мысленно беседовал со своими любознательными друзьями и вспоминал их вопросы.
Для меня эти основные уроки – гораздо больше, чем голые факты, описывающие то, как устроен и функционирует физический мир. Безусловно, сами по себе эти факты и убедительны, и удивительно красивы. Но и способ размышлений, позволивший нам обнаружить эти факты – тоже огромное достижение. И важно понять, что именно эти основные принципы говорят о том, как мы – люди – вписываемся в общую картину мира.
Я выбрал десять общих принципов, которые мне представляются основными. Каждый составляет тему одной главы. В основной части каждой главы я сначала объясняю тему этой главы и рассматриваю ее с разных точек зрения, а затем делаю некоторые обоснованные предположения о ее будущем развитии. Строить эти предположения было развлечением, и я надеюсь, что и их чтение будет увлекательным занятием. Кроме того, я надеюсь с их помощью донести еще одну важную мысль: наше понимание физического мира все еще меняется и расширяется. Оно – живое существо.
Я старательно проводил различие между предположениями и фактами, а, говоря о фактах, указывал способ их наблюдения и вид экспериментов, в которых были получены соответствующие результаты. Возможно, наиболее фундаментальный вывод состоит в том, что мы и в самом деле очень глубоко понимаем многие свойства физического мира. Как сказал Альберт Эйнштейн: «То, что [Вселенная] постижима, – это чудо». Это открытие тоже далось человечеству ценой больших усилий.
Для кого эта книга Для всех, кто хочет приблизиться к пониманию устройства нашей Вселенной – времени, пространства, материи, энергии, сложности и удивительно красивых физических законов.
Для студентов, преподавателей и всех, кто хочет изучать физику с удовольствием и интересом.
Для всех, кто хочет получить доступные, но в то же время научные ответы на интересные вопросы об устройстве мира.
Для всех, кто мечтает понимать физику.
Для всех: те, кто мало знаком с физикой, познакомятся с ней близко, а те, кто физику любит, с удовольствием почитают об одной из главных наук.
На русском языке публикуется впервые.

Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной — читать онлайн ознакомительный отрывок

Ниже представлен текст книги, разбитый по страницам. Система сохранения места последней прочитанной страницы, позволяет с удобством читать онлайн бесплатно книгу «Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной», без необходимости каждый раз заново искать на чём Вы остановились. Поставьте закладку, и сможете в любой момент перейти на страницу, на которой закончили чтение.

Тёмная тема
Сбросить

Интервал:

Закладка:

Сделать

Чтобы с помощью GPS выяснить свое местоположение, вы устанавливаете связь с системой передающих сигналы искусственных спутников. Они расположены высоко над Землей и знают свои координаты. (Мы потом расскажем, как это происходит.) Сегодня больше тридцати таких спутников летают по определенным орбитам вокруг земного шара. Их радиосигналы не преобразуются в речь или музыку. Вместо этого в цифровом, приспособленном специально для компьютеров формате спутники посылают простые сообщения о том, где находятся. Эти сообщения включают дату и время отправки (на борту каждого спутника имеются точные атомные часы). Затем происходит следующее.

1. Ваш GPS-приемник перехватывает сигналы некоторых спутников. Это устройство, имеющее еще и доступ к разветвленной сети наземных часов, вычисляет время, которое потребовалось для поступления сигналов от разных спутников. Поскольку сигналы распространяются с известной скоростью (скоростью света), время передачи каждого из них можно использовать для определения расстояния до спутника.

2. Используя эти расстояния, координаты спутников и геометрию Евклида, компьютер с помощью триангуляции (разбиения на треугольники) однозначно определяет положение приемника – то есть ваше.

3. Компьютер сообщает результат, и вы узнаете, где находитесь.

В системе GPS много дополнительных особенностей и возможностей, но основные принципы действия таковы, как описано выше. И они поразительно напоминают мысленный эксперимент Альберта Эйнштейна с системами отсчета, изложенный в его работе по специальной теории относительности. В 1905 году Эйнштейн предложил использовать световые лучи и время их прохождения для определения местоположения. Эйнштейна привлекла эта идея, потому что она опиралась на фундаментальный принцип физики – фиксированную скорость света – для выяснения местоположения предметов в пространстве. Современные технологии позволили реализовать этот мысленный эксперимент на практике.

Потренируйте воображение: представьте, что для определения вашего местоположения достаточно знать расстояния от вас до четырех спутников, координаты каждого из которых известны. Подсказка: точки, расположенные на заданном расстоянии от спутника, лежат на сфере, центром которой он является. Если взять две сферы с разными спутниками-центрами, они, возможно, пересекутся по окружности. Поскольку вы находитесь где-то на пересечении, они обязаны это сделать! Теперь рассмотрите, в каких двух точках пересекается с ними третья сфера. И наконец, сфера, относящаяся к четвертому спутнику, захватит одну из этих точек.

Теперь вернемся к вопросу, откуда спутники GPS знают, где они находятся. Технические детали сложны, но основная идея проста: спутники стартуют из известных точек, а затем отслеживают свое движение. Исходя из этой информации, они рассчитывают свое местоположение.

Более подробно: спутники мониторят свое движение с помощью бортовых гироскопов и акселерометров наподобие тех, которые установлены на вашем iPhone. Исходя из данных этих приборов, компьютер спутника с помощью законов механики Ньютона определяет свое ускорение, а математический анализ позволяет рассчитать, куда спутник переместился. Фактически именно для решения подобных задач Ньютон и изобрел математический анализ.

Если вернуться к сказанному выше, ясно, что разработчики спутниковой навигационной системы основывались на большом числе неочевидных предположений – например, о постоянстве скорости света. Точное время определяется по атомным часам, устройство и интерпретация данных которых основаны на последних результатах квантовой теории. По этим данным положение спутника рассчитывается методами классической механики. А еще вводится поправка на слабую зависимость скорости хода часов от их вращения вокруг Земли. Этот эффект предсказывает общая теория относительности: вблизи Земли, где гравитационное поле сильнее, ход часов замедляется.

В основе спутниковой навигационной системы лежит не только геометрия Евклида. Система GPS устроена очень сложно, так что с ее помощью мы проверяем множество других концепций.

Своим успехом GPS обязана целому набору взаимосвязанных предположений. Любое из них может быть неправильным или, выражаясь более дипломатично, приблизительно правильным. Если бы одно из этих предположений было существенно ошибочным, результаты работы GPS оказались бы несовместимыми, например на разных спутниках расчет координат на основе триангуляции давал бы разные результаты. Сложности при использовании технологии часто могут выявить скрытые недостатки.

Читать дальше
Тёмная тема
Сбросить

Интервал:

Закладка:

Сделать

Похожие книги на «Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной»

Представляем Вашему вниманию похожие книги на «Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной» списком для выбора. Мы отобрали схожую по названию и смыслу литературу в надежде предоставить читателям больше вариантов отыскать новые, интересные, ещё непрочитанные произведения.


Фрэнк Солтис - Основы AS/400
Фрэнк Солтис
Фрэнк Вильчек - Основы реальности
Фрэнк Вильчек
Отзывы о книге «Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной»

Обсуждение, отзывы о книге «Основы реальности. 10 Фундаментальных принципов устройства вселенной» и просто собственные мнения читателей. Оставьте ваши комментарии, напишите, что Вы думаете о произведении, его смысле или главных героях. Укажите что конкретно понравилось, а что нет, и почему Вы так считаете.

x