Абсолютный минимум. Как квантовая теория обясняет наш мир
Абсолютный минимум. Как квантовая теория обясняет наш мир читать книгу онлайн
Физика — это сложнейшая, комплексная наука, она насколько сложна, настолько и увлекательна. Если отбросить математическую составляющую, физика сразу становится доступной любому человеку, обладающему любопытством и воображением. Мы легко поймём концепцию теории гравитации, обойдясь без сложных математических уравнений. Поэтому всем, кто задумывается о том, что делает ягоды черники синими, а клубники — красными; кто сомневается, что звук распространяется в виде волн; кто интересуется, почему поведение света так отличается от любого другого явления во Вселенной, нужно понять, что всё дело — в квантовой физике. Эта книга представляет (и демистифицирует) для обычных людей волшебный мир квантовой науки, как ни одна другая книга. Она рассказывает о базовых научных понятиях, от световых частиц до состояний материи и причинах негативного влияния парниковых газов, раскрывая каждую тему без использования специфической научной терминологии — примерами из обычной повседневной жизни. Безусловно, книга по квантовой физике не может обойтись без минимального набора формул и уравнений, но это необходимый минимум, понятный большинству читателей. По мнению автора, книга, популяризирующая науку, должна быть доступной, но не опускаться до уровня читателя, а поднимать и развивать его интеллект и общий культурный уровень. Написанная в лучших традициях Стивена Хокинга и Льюиса Томаса, книга популяризирует увлекательные открытия из области квантовой физики и химии, сочетая представления и суждения современных учёных с яркими и наглядными примерами из повседневной жизни.
Внимание! Книга может содержать контент только для совершеннолетних. Для несовершеннолетних чтение данного контента СТРОГО ЗАПРЕЩЕНО! Если в книге присутствует наличие пропаганды ЛГБТ и другого, запрещенного контента - просьба написать на почту [email protected] для удаления материала
Электрон
Субатомная частица с отрицательным зарядом, одна из фундаментальных составляющих атомов и молекул. Отрицательный заряд электрона равен положительному заряду протона, но противоположен по знаку. Атом содержит одинаковое число электронов и протонов, так что в целом он не имеет электрического заряда. Добавление электрона к атому превращает его в анион с единичным отрицательным зарядом. Отдавая электрон, атом становится катионом с единичным положительным зарядом.
Энергетические уровни
В атомах, молекулах и других квантовых абсолютно малых системах энергия не является непрерывной величиной. Изменения энергии могут происходить только дискретными шагами. Каждое отдельное дискретное значение энергии называется энергетическим уровнем.
Комментарии
1
Сёрен Кьеркегор (1813–1855) — датский философ и писатель. — Примеч. пер.
2
Отождествлять массу и вес не вполне корректно. Масса — это скалярная характеристика, присущая объекту самому по себе, а вес — векторная величина (сила), зависящая от состояния, в котором объект находится. Однако для объектов, покоящихся на поверхности Земли, масса и вес пропорциональны друг другу, и в обиходе между ними часто не делают различия. — Примеч. пер.
3
Строго говоря, эта величина называется размахом колебания, а амплитудой обычно называют половину этой величины, то есть отклонение пиков от среднего уровня. — Примеч. пер.
4
В приведённых примерах в качестве обозначений используются первые буквы английских слов velocity (скорость), distance (расстояние) и time (время). Однако нередко буквы выбираются совершенно произвольно. — Примеч. пер.
5
По вертикали. — Примеч. пер.
6
О таких волнах говорят, что они находятся в противофазе. — Примеч. пер.
7
Эдвард Уильямс Морли (1838–1923) — американский физик и химик, с высочайшей точностью определивший атомную массу кислорода. — Примеч. пер.
8
Колебаться. — Примеч. пер.
9
В нашей стране эта игра носит название «Али-Баба». — Примеч. пер.
10
Более известен в России как Луи де Бройль. — Примеч. пер.
11
Точнее, эти функции (комплекснозначные), заданные на трёхмерном пространстве. — Примеч. пер.
12
За пределами видимого диапазона о цвете излучения можно вести речь лишь условно. Корректнее говорить о длине волны света. — Примеч. пер.
13
На уровне n=5 не показаны девять g-орбиталей, соответствующих l=4. — Примеч. пер.
14
Квантовое число l называется орбитальным и характеризует момент импульса электрона, называемый также угловым моментом. — Примеч. пер.
15
Другой термин — «отталкивание электронных пар». — Примеч. пер.
16
Первый ряд переходных металлов располагается в четвёртом периоде Периодической системы элементов и охватывает элементы от скандия (Sc) до цинка (Zn). Второй ряд переходных металлов располагается в пятом периоде и охватывает элементы от иттрия (Y) до кадмия (Cd). Подробнее они описываются ниже. — Примеч. пер.
17
В оригинале Aufbau procedure (от нем. Aufbau — «строительство, сборка»). В русскоязычной литературе обычно используется термин «правило Клечковского» или, реже, «правило Маделунга». — Примеч. пер.
18
В 2000 году группа финских химиков в университете Хельсинки сумела синтезировать гидрофторид аргона HArF. Это единственное известное на сегодня соединение аргона. Оно очень нестойкое и существует лишь при температурах порядка 10 K. — Примеч. пер.
19
В последние годы вместо термина «разрыхляющая молекулярная орбиталь» всё чаще используется калька с английского «антисвязывающая молекулярная орбиталь». — Примеч. пер.
20
От англ. spin — вращение, вращаться. — Примеч. пер.
21
Молекула диуглерода (C2) может возникать на короткое время, но она химически очень активна и неустойчива. Диуглерод появляется, например, как промежуточный продукт при горении природного газа. Спектральные линии диуглерода (полосы Свана) придают пламени газовой горелки голубой цвет. — Примеч. пер.
22
Шаростержневые модели молекул являются частным случаем более общего типа моделей, называемых скелетными. — Примеч. пер.
23
Объёмные модели молекул также называют моделями Стюарта-Бриглеба. — Примеч. пер.
24
Строго говоря, этот угол составляет 109,471…°. — Примеч. пер.
25
Эта быстрая реорганизация сети водородных связей лишает смысла всякий разговор о памяти воды, на которую часто ссылаются гомеопаты и околомедицинские шарлатаны. — Примеч. пер.
26
Фолдингом (или укладкой) белка называют процесс самопроизвольного сворачивания аминокислотной цепи белка в уникальную, характерную для неё пространственную структуру. Большинство биологически значимых свойств белков проявляется только в таком сложенном состоянии. — Примеч. пер.
27
Мазут по-английски — heating oil, дословно «топочное масло». Поэтому в английском языке мазут естественным образом встаёт в один ряд с маслом любого вида (oil), бензином (light oil) и нефтью в целом (oil). — Примеч. пер.
28
Точнее, молекула жирной кислоты. В английском языке термин fat (жир) может относиться к жирным кислотам, а не только к состоящим из них триглицеридам (о которых речь в конце главы), как в русском языке. В переводе такое упрощённое словоупотребление сохранено лишь там, где оно не приводит к недоразумениям, то есть в основном в диетологическом контексте. — Примеч. пер.
29
Карбоксильная группа — группа −COOH, характерная для класса карбоновых кислот, к числу которых относятся жирные кислоты. — Примеч. пер.
30
Канола (от англ. canola — Canadian oil) — растительное масло, вырабатываемое в основном из рапса, а также из турнепса. — Примеч. пер.
31
К сожалению, в России на этикетках подсолнечного масла нет информации о содержании разного типа жиров. Поэтому судить о составе можно лишь по отметкам «масло холодного отжима», что означает отсутствие термической обработки и, следовательно, гидрогенизации полиненасыщенных жиров, и «рафинированное», что указывает на обработку, которая устраняет характерные запах и привкус и в то же время значительно повышает содержание в масле насыщенных и мононенасыщенных жиров. Ещё одним косвенным признаком может служить срок хранения. Для рафинированного масла, прошедшего гидрогенизацию, он обычно устанавливается равным 12 месяцам, а для масла холодного отжима, которое не подвергалось гидрогенизации, срок хранения, как правило, короче и составляет от трёх до девяти месяцев. — Примеч. пер.
