Тотальный ликбез: 10 терминов, которые позволят вам прослыть эрудитом и хоть немного понимать научную тарабарщину

10 научных терминов, понимание которых поможет вам не только расшифровывать иногда непонятный бред, но и лучше ориентироваться в современном научном мире. Признаёмся в комментариях, значение скольких из этих слов было вам известно!

1. Пояс Койпера

Солнечная система вовсе не заканчивается на орбите Плутона. В настоящее время астрономы выделяют целый класс так называемых транснептуновых объектов – то есть небесных тел, которые находятся за орбитой Нептуна, но гравитационно связаны с нашей звездой.

Огромную область (от 4,5 до 8,2 млрд км от Солнца) занимает пояс Койпера – целый класс транснептуновых объектов, состоящих из вещества, сформированного на заре Солнечной системы.

Объекты пояса Койпера представляют большой интерес для ученых. Они состоят в основном из летучих веществ вроде аммиака и метана. Помимо астероидов среди них встречаются карликовые планеты – Плутон тоже относится к поясу Койпера вместе с планетами Хаумеа и Макемаке. Некоторые ученые надеются обнаружить в поясе Койпера и более крупные планеты.

2. Сингулярность

Этот термин довольно многолик. Чаще всего его употребляют при описании физики черных дыр. Согласно выводам Общей теории относительности (ОТО), в космосе могут быть такие объекты (сейчас мы их называем «черные дыры»), искривление пространства-времени в которых достигает бесконечных значений, что делает невозможным физическую интерпретацию процессов, происходящих внутри такого объекта. Другими словами, при помощи стандартных физических теорий узнать то, что происходит в черной дыре, мы не можем – только предполагать, и со времен Эйнштейна так и не было осуществлено ни одного фундаментального прорыва в этой области.
Впрочем, существуют исследования, которые исключительно математическими методами показывают, что гравитационных сингулярностей в нашей Вселенной может вообще не быть. Узнать это наверняка мы, видимо, сможем только тогда, когда удастся провести непосредственные наблюдения объекта, который по внешним признакам будет относиться к черной дыре.

3. Пространство-время

Термин, возникший на блестящем фундаменте Общей теории относительности, объединил три пространственных измерения и одно временное в единую динамическую систему.

Эйнштейну удалось показать, что пространство и время неразрывно связаны друг с другом и представляют собой единое целое, а все взаимодействия с материей этого пространства-времени и являются гравитацией.

Согласно ОТО, пространство-время меняет свою кривизну в зависимости от массы объекта, который в нем находится. Чем больше масса объекта, тем сильнее искривляется ткань пространства-времени вокруг него, что заставляет другие, менее массивные объекты, находящиеся поблизости, притягиваться к нему.

В эту ловушку, кстати, попадает даже свет. Преломление света вблизи массивных астрономических объектов называется гравитационным линзированием.

4. Электромагнитное излучение

Довольно часто в популярной фантастике электромагнитное излучение представляется загадочной силой, которая убивает, трансформирует героев в супергероев, либо перемещает их во времени. Что же это такое на самом деле?

ЭМИ – это потоки фотонов, элементарных частиц, из которых состоит свет. Длина и частота волны фотонов сильно разнится, что привело ученых к необходимости классификации фотонов по отдельным электромагнитным диапазонам.

Человеческий глаз так устроен, что способен видеть лишь очень малую часть всего электромагнитного спектра – так называемое видимое излучение или оптический диапазон. Большая часть ЭМИ оказывается для нас невидимой. Сюда относятся, к примеру, радиоволны (да, это тоже фотоны), рентгеновское излучение, инфракрасное излучение.

5. Спектральный анализ/спектрометрия

Из-за того, что каждый химический элемент по-своему поглощает свет, ученые научились применять анализ спектральных характеристик вещества для определения его состава.

Это один из фундаментальных прорывов, который позволил человечеству сделать огромный скачок вперед во множестве областей – от судебной медэкспертизы (анализ улик) до астрофизики (способность по характеристикам поглощения света определить химический состав объекта, который находится в сотнях миллионов световых лет от Земли).

Метод масс-спектрометрии позволяет даже «взвесить» исследуемое вещество, взаимодействуя с ним только при помощи ионизации.

6. Световой год

0
В астрофизике световой год – это расстояние, которое свет преодолевает за год беспрепятственного пути в вакууме. Поскольку абсолютная скорость света, то есть скорость распространения электромагнитных волн в вакууме, является константой (постоянной величиной), то не трудно подсчитать, что световой год составляет приблизительно 9,46 триллионов км.

Для наглядности: солнечный свет достигает поверхности Земли за 8 световых минут и 20 световых секунд, а расстояние до ближайшей к нам звезды – Альфы Центавра – 4,37 световых лет.

7. Эхолокация

Метод определения расстояния до объекта, в котором по направлению к объекту посылают звуковую или радиоволну, а затем анализируют, через какое время волна вернется, называется эхолокацией.

Эту технологию мы позаимствовали у летучих мышей, которые используют ультразвуковую эхолокацию для ориентации в пространстве. К примеру, даже если летучую мышь ослепить, она все равно будет в полете огибать все предметы.

Эхолокация имеет широкий ряд применений – к примеру, исследование рельефа морского дна. По тому же самому принципу действуют радары.

8. Элементарная частица

Кирпичики, из которых состоит материя и силы, которые приводят к взаимодействию между материей, называются элементарными частицами. В самом буквальном смысле элементарные частицы – это фундамент нашего физического мира. Практически каждый объект во Вселенной, согласно современным представлениям, состоит из них. В настоящий момент существует разветвленная классификация элементарных частиц. Основных классов два: фермионы, из которых состоит материя, и бозоны, которые являются переносчиками фундаментальных взаимодействий между фермионами.

9. Фундаментальное взаимодействие

Между элементарными частицами может происходить четыре основных типа взаимодействий, называемых фундаментальными. Это электромагнитное взаимодействие (происходит между частицами, обладающими электрическим зарядом), сильное и слабое взаимодействия (которые держат элементы атомного ядра вместе), а также наиболее проблематичное для современной физики – гравитационное.

Носителем каждого из этих взаимодействий является определенный бозон. Для электромагнитного взаимодействия это фотоны, для слабого – W и Z бозоны, для сильного – глюоны, а для гравитационного взаимодействия бозон еще не найден (однако уже есть название для него – гравитон).

10. Квантовая гравитация

Уже долгое время физикам не удается прийти к единой теории гравитации. Положения ОТО, довольно точно (судя по наблюдениям) описывающие динамику пространства-времени, попросту не согласуются с другой фундаментальной теорией – квантовой механикой. До сих пор не найдена элементарная частица, ответственная за гравитационное взаимодействие.

По этим причинам физики-теоретики со всего мира уже долгие годы пытаются построить новую теорию гравитации, которая «проквантовала» бы гравитационное взаимодействие. Эта разрабатываемая теория называется квантовой гравитацией.