Реклама. ООО «ЛитРес», ИНН: 7719571260.
Введение
Глава 1. Восход: Фундаментальные взаимодействия
Гравитация
Электромагнитная сила
Сильное ядерное взаимодействие
Слабое ядерное взаимодействие
Продолжение истории
Глава 2. Нагревательный элемент: Отчаянный трюк Планка
Световые волны и цвета
Тепло и энергия
Ультрафиолетовая катастрофа
Квантовая гипотеза
Глава 3. Цифровые фотографии: Эвристика клерка из патентного бюро
Эксперимент Герца[58]
Эвристика[60] клерка из патентного бюро
Фотоэлектрические технологии
Глава 4. Будильник: Атом игрока в футбол
Краткая история отсчета времени
Тайна спектральных линий
Самая невероятная вещь внутри атома
Войдите в квантовый мир
Атомные часы
Глава 5. Интернет: Решение проблемы
Мировая паутина до Интернета
Как атомы испускают свет
Что Эйнштейн узнал о свете
История лазера
«Решение, которое ищет проблемы»
Сеть из света[120]
Глава 6. Чувство обоняния: Исключительно химия
Как работает обоняние
Периодическая таблица
От «старой квантовой теории» к современной квантовой механике
Химия как запрет
Спин
От орбит до волн-пилотов[149] к верояности
Современная химия
Глава 7. Твердые предметы: Энергия неопределенности
Определенность неопределенности
Нулевая энергия
Принцип неопределенности
Стабильность атомов
Принцип запрета Паули и твердая материя
Применение к астрофизике
Глава 8. Компьютерные чипы: Интернет создан для котов Шрёдингера
Кошачий парадокс
Химические связи и состояния кота
«Больше означает иначе»
От спектральных линий к энергетическим полосам спектра
Почему существуют провалы между полосами спектра?
Изоляторы и проводники
Полупроводники и их использование
Глава 9. Магниты – как, черт возьми, они работают?
Направляющий магнетизм
Магнитные электроны
Магнитные атомы
Магнитные кристаллы
Магнитное хранилище информации
Глава 10. Детектор дыма: Побег мистера Гамова
Классическая физика детекторов дыма
Загадки радиоактивности
Квантовое туннелирование
Солнечный свет и расщепленные атомы
Глава 11. Шифрование: Окончательная блистательная ошибка
Секрет как хранить секреты
Играя в кости со Вселенной
Квантовая физика и закон заголовков Беттериджа[267]
От Эйнштейна к Беллу[272] и затем к Аспе[273]
Квантовая криптография
Блистательная ошибка
Заключение
Благодарности
Об авторе
Солнце встает незадолго до того, как мой будильник начинает пищать, и я выбираюсь из постели, чтобы начать свой день. В коридоре еще темно, когда я выхожу из спальни, только сигнальный огонек на детекторе дыма отбрасывает слабый свет на стену. Дальше, на кухне я наливаю воду для чая, проверяя, светится ли нагревательный элемент, чтобы убедиться, что я спросонок опять не поставил чайник не на ту конфорку. Я открываю холодильник, чтобы начать завтрак, стараясь при этом быть аккуратным и не сдвинуть множество предметов искусства, прикрепленных к двери холодильника магнитиками. Я засовываю пару кусков хлеба в тостер, встряхиваю его, если хлеб немного прилипает к стенке, и опираюсь на стойку, поджидая.
Мой чай еще слишком горячий, чтобы пить, но я ощущаю его аромат, включаю компьютер, чтобы посмотреть, что происходит в мире. Мои социальные медиа полны обычных мелочей: утренние новости из Европы и Африки, вечерние истории из Азии и Австралии, цифровые фотографии детей и котов от друзей со всего мира. Моя почта, в основном, приходит от студентов, которым нужно помочь с домашними заданиями, плюс пара чеков и уведомлений о покупках через Интернет.
.....
Понимание сильного ядерного взаимодействия требует от нас признания того, что две частицы, из которых состоит обычная материя, протоны и нейтроны, на самом деле собраны из «кварков» – частиц с электрическим зарядом, равным малой доле заряда электрона. Протон сделан из двух «верхних» кварков (каждый с положительным зарядом в две трети от заряда электрона) и одним «нижним» кварком (отрицательный заряд в одну треть от заряда электрона), в то время как нейтрон состоит из одного верхнего и двух нижних кварков. Эти кварки держатся вместе за счет сильного ядерного взаимодействия, похоже, как электромагнитные силы удерживают электроны в атомах. И если «электрический заряд» ассоциируется с электромагнетизмом, то сильное ядерное взаимодействие – с цветом: красный, синий и голубой. Частица, состоящая из трех кварков, такая как протон, будет иметь по одному кварку каждого цвета, что делает ее «бесцветной» (или «белой[18]») подобно тому, как атом, содержащий равное число протонов и электронов, электрически нейтрален.
Композитная природа протонов и нейтронов и природа сильных взаимодействий между кварками помогает объяснить одну из загадочных характеристик материи, а именно, как ядро, составляющее сложный атом, держится вместе, не распадаясь. Атомы углерода, например, имеют шесть протонов в своих ядрах, каждый с положительным зарядом. Как мы знаем из электромагнетизма, эти положительные заряды отталкивают друг друга, создавая огромную силу, которая стремится разорвать ядро на части. Поэтому в школе дети часто задают вопрос, почему ядро не разваливается на части?
.....