Первые три минуты, стр. 36
Примечание . Энергия покоя — это та энергия, которая высвободилась бы, если бы вся масса частицы превратилась в энергию. Пороговая температура равна энергии покоя, деленной на постоянную Больцмана; это та температура, выше которой частица может свободно рождаться из теплового излучения. «Эффективное число разновидностей» дает относительный вклад каждого типа частиц в полные энергию, давление и энтропию при температуре много выше пороговой. Это число написано как произведение трех множителей: первый множитель равен 2 или 1, соответственно тому, имеет ли данная частица отличную от себя античастицу или нет; второй множитель есть число возможных ориентаций спина частицы; последний множитель равен 7/8 или 1, соответственно тому, подчиняется частица принципу исключения Паули или нет. Среднее время жизни есть средний интервал времени, который живет частица прежде, чем она испытает радиоактивный распад на другие частицы.
Как бы ни разрешились все эти проблемы, и какая бы космологическая модель ни оказалась правильной, ни в одной из них мы не находим утешения. Для человеческих существ почти неизбежна вера в то, что мы имеем какое-то особое отношение к Вселенной, и что человеческая жизнь есть не просто более или менее нелепое завершение цепочки случайностей,
160
VIII. Эпилог: перспективы 160
Излучение Длина волны, см Энергия фотонов, эВ Температура черного тела, К
Радио (до УВЧ) Микроволновое Инфракрасное Видимое Ультрафиолетовое Рентгеновское Гамма-излучение > 10 0,01–10 0,0001-0,01 1?10"5-10"4 10"7–2 ? Ю-5 10"9-10"7 <10"9 < 0,00001 0,00001-0,01 0,01-1 1–6 6-1000 1000-100 000 > 100 000 < 0,03 0,03–30 30-3000 3000-15 000 15 000-3 ? 106 3 ? 106-3 ? 108 > 3 ? 108
ведущей начало от первых трех минут, а что наше существование было каким-то образом предопределено с самого начала. Случилось так, что, когда я писал это, я находился в самолете по дороге домой из Сан-Франциско в Бостон и летел на высоте 30 000 футов над Вайомингом. Земля подо мной выглядела очень нежной и уютной — легкие облачка здесь и там, снег, ставший ярко-розовым, когда садилось Солнце, дороги, лентами протянувшиеся по всей стране от одного города к другому. Очень трудно осознать, что все это — лишь крошечная часть ошеломляюще враждебной Вселенной. Еще труднее представить, что эта сегодняшняя Вселенная развилась из невыразимо незнакомых начальных условий, и что ей предстоит будущее угасание в бескрайнем холоде или невыносимой жаре. Чем более постижимой представляется Вселенная, тем более она кажется бессмысленной.
Примечание. Каждый тип излучения характеризуется определенным интервалом длин волн, которые даны здесь в сантиметрах. Этому интервалу длин волн соответствует интервал энергий фотонов, которые даны здесь в электронвольтах. Температура черного тела есть та температура, при которой излучение черного тела будет иметь максимум по энергии, сконцентрированной вблизи данной длины волны; эта температура дана здесь в градусах Кельвина. (Например, длина волны, на которую настроились Пензиас и Вилсон в своих наблюдениях космического фона излучения, равнялась 7,35 см, так что это — микроволновое излучение; энергия фотонов, испускаемых при радиоактивных превращениях ядер, обычно порядка миллиона электронвольт, так что это — гамма-излучение; поверхность Солнца имеет температуру 5800 К, так что Солнце испускает видимый свет.) Конечно, нет резких границ между отдельными типами излучения и не существует единого соглашения по поводу различных интервалов длин волн.
Но если и нет утешения в плодах нашего исследования, есть, по крайней мере, какое-то утешение в самом исследовании. Мужчины и женщины не склонны убаюкивать себя сказками о богах и великанах или замыкаться мыслями в повседневных делах; они строят телескопы, спутники и ускорители и нескончаемые часы сидят за своими столами, осмысливая собранные данные. Попытка понять Вселенную — одна из очень немногих вещей, которые чуть приподнимают человеческую жизнь над уровнем фарса и придают ей черты высокой трагедии.
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
А
Абсолютная светимость.Полная энергия, излучаемая любым астрономическим телом за единицу времени.
Адрон.Любая частица, принимающая участие в сильных взаимодействиях. Адроны делятся на барионы (такие, как нейтрон и протон), которые подчиняются принципу исключения Паули, и мезоны, которые не подчиняются этому принципу.
Ангстрем(единица длины). Одна стомиллионная доля сантиметра (10 -8см). Обозначается А. Типичные атомные размеры составляют несколько ангстрем, типичные длины волн видимого света — несколько тысяч ангстрем.
Античастица.Частица с теми же массой и спином, как и другая частица, но с равными по величине и противоположными по знаку электрическим зарядом, барионным числом, лептонным числом и т. п. Для каждой частицы имеется соответствующая античастица, за исключением нескольких чисто нейтральных частиц вроде фотона и ?°-мезона, которые сами являются своими античастицами. Антинейтрино есть античастица для нейтрино; антипротон есть античастица для протона и т. д. Антивещество состоит из антипротонов, антинейтронов и антиэлектронов, или позитронов.
Асимптотическая свобода. Свойство ряда полевых теорий сильных взаимодействий, заключающееся в том, что силы становятся все более слабыми на малых расстояниях.
Б
Барионы. Класс сильновзаимодействующих частиц, включающий нейтроны, протоны и нестабильные адроны, известные как гипероны. Барионное число есть полное число, имеющихся в системе, барионов минус полное число антибарионов.
В
Водород. Легчайший и самый распространенный химический элемент. Ядро обычного водорода состоит из одного протона. Существуют также два более тяжелых изотопа — дейтерий и тритий. Атомы любого типа водорода состоят из ядра и одного электрона; в положительно заряженных ионах водорода электрон отсутствует.
Видимая светимость. Полная энергия, принимаемая от любого астрономического тела за единицу времени на единицу площади поверхности.
Г
Галактика. Большое связанное силами тяготения скопление звезд, содержащее до 10 12солнечных масс. Нашу галактику иногда называют Галактикой. Обычно галактики классифицируют в соответствии с формой и делят на эллиптические, спиральные, спиральные с перемычкой и иррегулярные.
Гелий. Второй (в таблице Менделеева) легчайший и второй по распространенности химический элемент. Существуют два стабильных изотопа гелия, ядро 4Не содержит два протона и два нейтрона, а ядро 3Не содержит два протона и один нейтрон. Атомы гелия имеют вокруг ядра два электрона.
Гидроксила ион. Ион ОН -, образованный из атома кислорода, атома водорода и одного лишнего электрона.
Голубое смещение. Смещение спектральных линий в сторону более коротких длин волн, вызванное эффектом Доплера для приближающегося источника.