Закрученные пассажи: Проникая в тайны скрытых размерностей пространства.

Фермион. Частица с полуцелым спином ¹/₂, ³/₄ и т. д. (одна из двух категорий частиц, допускаемых квантовой механикой; другой категорией является бозон). Примерами фермионов служат кварки и лептоны.

Физика частиц. Раздел физики, изучающий самые фундаментальные строительные блоки материи.

Фотино. Суперпартнер фотона.

Фотон. Элементарная частица, осуществляющая передачу электромагнитного взаимодействия; квант света.

Функция вероятности. Квадрат модуля волновой функции, определяющий вероятность обнаружения частицы в данном месте.

Хиггсовское поле. Поле, участвующее в механизме Хиггса, ответственном за нарушение симметрии, связанной с электрослабым взаимодействием.

ЦЕРН. Вошедшая в обиход аббревиатура, построенная по первым латинским буквам названия Европейской организации ядерных исследований (Conseil Europ'een pour la Recherche Nucl'eaire — CERN) в Женеве (Швейцария). ЦЕРН является международным ускорительным центром высоких энергий, где в ближайшее время вступит в строй Большой адронный коллайдер (БАК) — самый мощный ускоритель на встречных пучках протонов.

Черная дыра. Компактный объект, который настолько плотен, что ничто не может вырваться из окружающего этот объект гравитационного поля.

Черное тело. Идеализированое тело, поглощающее всю теплоту и энергию и излучающее ее по закону, определяемому только температурой.

эВ (электронвольт). Энергия, требуемая для преодоления электроном разности потенциалов 1 В.

Электромагнетизм. Одно из четырех известных взаимодействий; электромагнетизм совместно описывает электричество и магнетизм.

Электрон. Очень легкая элементарная частица с отрицательным зарядом.

Электрослабая теория. Теория, включающая как электромагнитное, так и слабое взаимодействие; существенный компонент Стандартной модели физики частиц.

Энергия вакуума. Энергия, которой обладает вакуум; состояние, в котором отсутствуют частицы; также известна как космологическая постоянная.

Эфир. Гипотетическая невидимая среда (в наши дни полностью развенчанная), колебания которой, как считалось, являются электромагнитными волнами.

Эффективная теория. Теория, описывающая те элементы и взаимодействия, которые в принципе наблюдаемы на расстоянии или в масштабе энергий, выше которых она применима.

Эффективная теория поля. Квантовая теория поля, определенная при некоторой энергии и описывающая те частицы и взаимодействия, которые относятся к энергиям, при которых эта теория применима.

Ядро. Твердый, плотный центральный компонент атома.

D — брана. В теории струн брана, на которой заканчиваются открытые струны.

М-теория. Гипотетическая всеобъемлющая теория, объединяющая все известные версии десятимерной теории струн и одиннадцатимерной супергравитации.

р-брана. Решение уравнений тяготения Эйнштейна, продолжающееся бесконечно далеко в некоторых пространственных измерениях, но в оставшихся измерениях ведущее себя как черная дыра, захватывающая слишком близко подошедшие тела.

T-дуальность. Эквивалентность между физическими явлениями во вселенной с малым скрученным измерением и другой вселенной с большим измерением (величина радиуса свернутого измерения заменяется на обратную величину).

Математические примечания

1. Это замечание на самом деле не математическое, но «мальчик субботнего вечера» трехмерен (рис. M1).

2. Метрика пространства может иметь вид

ds² — а_х dx² + а_у dy² + a_z dz²,

где x,y,z — три координаты точки в пространстве, а_х, а_у, a_z могут быть числами или функциями от х, у, z. Метрика определяет длины, расстояния и углы между прямыми. Например, длина вектора, исходящего из начала координат в точку с координатами {х, у, z}, равна

(а_хх² + а_уу² + a_zz²)^1/2.

Если a_x= a_y = a_z = 1, это соответствует плоскому пространству, так что расстояния и длины будут измеряться обычным способом. Например, длина вектора, исходящего из начала координат в точку {х, у, z}, будет равна (х² + у² + z²)^1/2.

В более сложных метриках могут появляться перекрестные члены типа dxdy. В этом случае метрика должна описываться тензором с двумя индексами, которые определяют коэффициенты a_ij каждого слагаемого метрики вида dx_i dx_j. Позднее, при обсуждении теории относительности, у метрики появится слагаемое dt², а также возможные слагаемые вида dt dx_i.

3. Гиперсфера определяется уравнением

x₁² + x₂² +… + x_n² = r²

Здесь x_iобозначает i-ю координату (местоположение в i-м измерении), а r есть радиус гиперсферы. Сечение гиперсферы, когда она пересекает фиксированное положение в п-м измерении x_n = d, описывается уравнением

x₁² + x₂² +… + x_{n — 1}² = r² - d²

Это уравнение гиперсферы, размерность которой на единицу меньше, а радиус равен (г² — d²)^1/2. Так, например, когда п = 3 и сфера пересекает Флатландию, ее жители флатландцы будут видеть окружности. (Они будут видеть диски, если будут смотреть на окружности и на то, что внутри этих окружностей, что математически описывается неравенством.)