Диалоги о бозоне Хиггса и странной физике микромира. Часть первая.

Если бы ваш ребенок однажды спросил вас про бозон Хиггса - смогли бы вы ему ответить что-нибудь вразумительное? Отец семилетнего Джимми на это решился, и сегодня мы предлагаем вам посмотреть, что же из этого вышло. А, может, вы хотите вначале почитать о Большом Адронном Коллайдере?

Джимми: “Пап, я слышал, как в новостях говорили про Частицу Бога. А что это такое?”

Папа: “Это, должно быть, бозон Хиггса.”

Джимми: “Что еще за Хиггс?”

Папа: “Для тебя он мистер Хиггс. Он предположил существование этого бозона.”

Джимми: ”А что такое бозон?”

Столкновение на БАКе.

Папа: “Смотри, Джимми, всего существуют два типа частиц. Поведение одних было открыто мистером Ферми, а других -- мистером Бозе. Поэтому эти частицы назвали по фамилиям открывших их ученых -- первые фермионами, вторые -- бозонами. ”

Джимми: “И что они делают?”

Папа: “Ох. Чтобы ответить на этот вопрос, мне нужно использовать много страшных слов. Но, на самом деле, понять их довольно легко.”

Джимми: “Договорились, я готов слушать!”

Папа: “Бозоны мистера Хиггса помогают объяснить, почему масса-энергия и пространственно-временной континуум на самом деле не так уж различны и представляют собой, скорее, два взгляда на единое поле.”

Джимми: “Погоди-погоди. У меня три вопроса. Что такое масса-энергия, что такое пространственно-временной континуум и что такое единое поле?”

Папа: “Единое поле - это то, что существует на самом деле, а масса-энергия и пространственно-временной континуум это две концепции, на которые разделяют единое поле теоретики, чтобы объяснять свои взгляды.”

Джимми: “Ну хорошо, но что такое ПО СУТИ масса-энергия?”

Альберт Эйнштейн о массе и энергии.

Папа: “Масса-энергия это объединение двух Ньютоновских идей о массе и об энергии. Аналогично, пространство-время это объединение двух Ньютоновских идей о пространстве и времени.”

Джимми: “Ньютоновские?”

Папа: “Я говорю о мистере Ньютоне. Этот человек объяснил всё, что мы знаем о мире с помощью четырех ключевых слов: пространство, время, масса и энергия.”

Джимми: “Пространство - это расстояние между объектами, а время - между событиями, верно? Как я понимаю, энергия - это способность изменить расстояние между объектами с течением времени, ведь так?”

Папа: “Разумеется, я ведь рассказывал тебе это вчера.”

Джимми: “Но что насчет массы?”

Папа: “Если ты будешь плавно двигать чашку, то она будет перемещаться вслед за рукой, но если ты с такой же силой будешь двигать стол - то он сместится совсем чуть-чуть.”

Джимми: “Стол тяжелее чашки.”

Папа: “Конечно, потому что у него больше масса.  А твоя мощность делится на массу.”

Джимми: “Хм, так масса это просто вес. Именно от него зависит, насколько крепко вещи держатся вместе.”

Папа: “Да, но масса не просто делает перемещение вещей труднее, иногда и легче. Например, если ты захочешь потянуть вниз ветку дерева, то  масса Земли поможет тебе это сделать, даже если ты ее сломаешь и она вовсе не будет связана с Землей.”

Джимми: “Ты имеешь ввиду гравитацию? А как вообще масса Земли может влиять на вещи, которые не присоединены к ней?”

Гравитация

Папа: “У Ньютона не было мыслей по этому поводу. Он просто записывал те наблюдения, что видел вокруг себя. А затем пришел  мистер Эйнштейн и сказал, что масса и энергия это не независимые явления, это два способа восприятия единого понятия о массе-энергии. Это всё, что я могу сказать о том, какое отношения имеет масса к энергии.”

Джимми: “И почему все объекты имеют эту самую массу-энергию?”

Папа: “Также, как и Ньютон, Эйнштейн не смог этого объяснить. Он просто записал свои наблюдения. И этими наблюдениями были то, что масса и энергия -- эквивалентны.”

Джимми: “Это означает, что всё, что я знаю об энергии применимо и к массе?”

Папа: “Да. На самом деле, ты можешь поменять массу и энергию местами в любом уравнении и обратно.”

Джимми: “Серьезно? Но на прошлой неделе ты сказал что E=масса*ускорение*расстояние, и если мы можем заменить  массу на энергию мы получим E=E*ускорение*расстояние, т.е. ускорение*расстояние это единица...”

Папа: “Хм...”

Джимми: “Ты хочешь сказать, что ускорение умноженное на пройденное расстояние всегда единица?”

Папа: “Ускорение это D/t^2, так что произведение ускорения на дистанцию это D^2/t^2. Другими словами, когда ты говоришь произведение ускорения на расстояние, это тоже самое что и квадрат расстояния в какой-то промежутке времени.”

Джимми: “Если  (D/t)^2 это единица, то расстояние эквивалентно времени.”

Папа: “Ну да, потому что пространство и время это не отдельные понятия, а два способа восприятия пространства-времени,  и ты можешь в любом уравнении поменять местами расстояние и время, и наоборот.”

Джимми: “Хорошо, эту часть я, вроде бы, понял но что такое бозон Хиггса?”

Папа: “Сынок, уже поздно, давай продолжим этот разговор завтра…”

P.S. Не забудьте заглянуть завтра за продолжением этого замечательного диалога! Оригинальный текст диалога на английском можно прочитать здесь. И вообще - присоединяйтесь к нашему сообществу!

Комментарии: