Красота физики. Постигая устройство природы

Я благодарен моему родному Массачусетскому технологическому институту за надежную поддержку, которая сделала эту авантюру возможной, а также Университету штата Аризона за поддержку на завершающей стадии. Самая важная часть книги была написана во время моей поездки в Китай, особенно – во время волшебной недели на Западном озере. Влияние этой недели можно почувствовать во многих местах, начиная с фронтисписа. Я бы хотел поблагодарить Винсента Лю, Бяо У и Сюн Хунвэя за организацию этой поездки.

Хронология

I: Доквантовая физика

Ок. 525 г. до н. э. Пифагор (570–495 гг. до н. э.) разрабатывает численные законы геометрии и музыкальной гармонии.

Ок. 369 г. до н. э. Друг Платона (429–347 гг. до н. э.) Теэтет разрабатывает теорию правильных платоновых многогранников.

Ок. 360 г. до н. э. В диалоге «Тимей» Платон выдвигает атомистическую теорию и некоторые космологические представления.

Ок. 300 г. до н. э. «Начала» Евклида (323–283 гг. до н. э.) развивают геометрию как систему, выводимую путем умозаключений.

Ок. 1400 г. н. э. Филиппо Брунеллески (1377–1446) разрабатывает проективную геометрию как основу для художественной перспективы.

Ок. 1500 г. Леонардо да Винчи (1452–1519) предвосхищает слияние искусства, инженерного дела и науки.

1543 г. Николай Коперник (1473–1543) в трактате «Об обращении небесных сфер» предлагает гелиоцентрическую систему, основанную на математической эстетике.

1596 г. Иоганн Кеплер (1571–1630) в труде «Тайна мироздания» представляет коперниканскую модель Солнечной системы, основанную на платоновых телах. В его последующих работах были сформулированы эмпирические законы движения планет.

1610 г. Галилео Галилей (1564–1642) в «Звездном вестнике» сообщает о «мини-коперниканской» системе спутников Юпитера и заявляет, что поверхность Луны во многом напоминает земную, основываясь на наблюдениях с использованием своего первого телескопа.

1666 г. Исаак Ньютон (1642–1727) разрабатывает основополагающие теории в области математического анализа, механики и оптики.

1687 г. Ньютон в «Математических началах натуральной философии» разрешает загадки небесных и земных законов тяготения в соответствии с математическими принципами.

1704 г. Ньютон в «Оптике» сообщает об экспериментах и своих размышлениях о природе света.

1831 г. Открытие Майклом Фарадеем (1791–1867) электромагнитной индукции.

1850-е и 1860-е гг. С 1855 г. Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) начинает публикацию работ о цветовом зрении. За ними следуют значительные работы по электродинамике: «О силовых линиях Фарадея» (1855), «О физических силовых линиях» (1861), «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864).

1887 г. Опыты Генриха Герца (1857–1894) по созданию и обнаружению электромагнитных волн подтверждают индукцию Максвелла и становятся теоретической основой для создания радио и, в конце концов, других видов дистанционной связи.

II: Квантовая физика, симметрия и ядро

1871 г. Работы Софуса Ли (1842–1899) вводят понятия непрерывного преобразования и симметрии, которые он развивает и улучшает в дальнейших работах.

1899 г. Эрнест Резерфорд (1871–1937) открывает ядерный распад с излучением электронов («бета-распад») как особую форму радиоактивности, что положило начало экспериментальному изучению слабого взаимодействия.

1900 г. Макс Планк (1858–1947) вводит квантование для обмена энергией между веществом и светом.

1905 г. Альберт Эйнштейн (1879–1955) предлагает концепцию, в соответствии с которой сам свет существует в виде дискретных единиц (квантов, фотонов).

1905 г. Специальная теория относительности и общая теория относительности (1915) Эйнштейна – мощные физические теории, основанные на допущении симметрии. Они подготовили почву для более поздних работ по жесткой (глобальной) и анаморфной (локальной) симметрии соответственно.

1913 г. Ганс Гейгер (1882–1945) и Эрнест Марсден (1889–1970) по предположению Эрнеста Резерфорда проводят эксперименты по рассеянию, чтобы доказать существование атомного ядра.

1913 г. Нильс Бор (1885–1962) представляет успешную модель атома, основанную на квантовых идеях.

1918 г. Теорема Эмми Нётер (1882–1935) устанавливает связь между непрерывной симметрией и законами сохранения.

1924 г. Шатьендранат Бозе (1894–1974) выдвигает концепцию, в соответствии с которой фотоны – это примеры того, что мы сейчас называем бозонами.

1925 г. Вольфганг Паули (1900–1958) вводит свой принцип запрета.

1925 г. Энрико Ферми (1901–1954) и Поль Дирак (1902–1984) выдвигают концепцию, в соответствии с которой электроны – это примеры того, что мы сейчас называем фермионами.

1925 г. Вернер Гейзенберг (1901–1976) представляет современную квантовую теорию, в которой идеи Бора облечены в математически согласованную форму.