Завтрак с Эйнштейном. Экзотическая физика повседневных предметов - Чад Орцель

94

Слово «повторитель» тоже возможно, поскольку это точная калька слова «ретранслятор», но термин «ретранслятор» наиболее широко принят в инженерной среде относительно любых усилителей сигнала в кабельных сетях различных типов. – Прим. пер.

95

Можно представить сердцевину дерева и кору – разные по плотности и структуре, но из одного материала, так и фибер-оптика: «сердцевина» из одного типа стекла, «кора» – из другого. – Прим. пер.

96

Здесь используется принцип полного внутреннего отражения света от границ разных сред при углах меньше определенных для данных сред. Стекла с разным показателем преломления могут считаться такими разными средами, поэтому свет, «ударяясь» о границу между разными типами стекла, полностью отражается и не выходит наружу, т. е. распространяется без потерь. Для этого свет должен всегда «падать» на границу в пределах так называемого угла полного отражения. Это достигается конструктивно за счет соотношения диаметра «сердцевины» и коры. При этом плотность «сердцевины» всегда должна быть больше плотности «коры» или «обкладки». Закон открыл голландский физик Виллеброрд Снеллиус, но не обнародовал его, затем французский философ и математик Рене Декарт, обнаруживший его записи, опубликовал их в своих «Началах философии». – Прим. пер.

97

В российской терминологии применяются два обозначения: ОТО – общая теория относительности и СТО – специальная теория относительности. – Прим. пер.

98

Г р о с с м а н, Марсель (1878–1936) – швейцарский математик, друг А. Эйнштейна и соавтор его первых работ по общей теории относительности. – Прим. ред.

99

Г и л б е р т, Дэвид (1862–1943) – немецкий математик-универсал, был признанным мировым лидером математики своего времени. – Прим. ред.

100

Автор здесь не употребляет слова «простая» по отношению к модели, но из контекста термин basic имеет двойной смысл: настолько базовая, что простая. – Прим. пер.

101

Четвертая возможная ситуация могла бы рассматривать один низкоэнергетический атом, спонтанно изменяющий состояние в отсутствие света, однако это невозможно, поскольку нарушает закон сохранения энергии. – Прим. авт.

102

Применяются термины «вынужденное» или «индуцированное» излучение для этого процесса в российской терминологии. – Прим. пер.

103

В то время как идея, что атомы должны спонтанно излучать свет и переходить на нижние уровни состояний, уже достаточно хорошо укоренилась, но оказалось, что эти процессы очень трудно и непросто объяснить математически. Полное понимание того, почему происходит спонтанное излучение, требует полной теории квантовой механики. Если говорить упрощенно, излучение запускается энергией, существующей в пустом пространстве. Это не было объяснено еще в течение пары десятков лет. Эйнштейн попросту взял спонтанное излучение света из возбужденных атомов как эмпирический факт. – Прим. авт.

104

Такой метод остановки качелей гораздо менее популярен с настоящими детьми на настоящих качелях, чем как мысленный эксперимент. – Прим. авт.

105

К о м n т о н, Артур Холли (1892–1962) – американский физик, лауреат Нобелевской премии (1927). – Прим. ред.

106

Последующие работы показали, что возможно объяснить эффект Комптона с помощью наполовину классической модели света как волны, но картина фотона при этом будет гораздо проще. Существование фотонов как реальных частиц было неопровержимо показано в эксперименте 1977 года, у которого нет классических аналогов. – Прим. авт.

107

В 1997 году Нобелевскую премию по физике получили Стивен Чу из Стэнфорда (позже он работал секретарем по энергетике в администрации Обамы), Клод Коэн-Таннуджи из Высшей нормальной школы в Париже и Уильям Филипс из Национального института стандартов и технологии в Мэрилэнде, куратор по моей докторской диссертации. – Прим. авт.

108

Эта зависимость не абсолютна, так как есть и другие эффекты, которые могут привести к очень длительному времени существования даже для состояний, при которых излучается видимый свет. Но, опять-таки, полное объяснение времени жизни состояний частицы стало возможным только после того, как была создана полная квантовая механика. – Прим. авт.

109

Т а у н с, Чарлз Хард (1915–2015) – американский физик, лауреат Нобелевской премии (1964). – Прим. ред.

110

Л э м б, Уильям Юджин (1913–2008) – американский физик, лауреат Нобелевской премии (1955). – Прим. ред.

111

Не путать с Эрнестом Резерфордом – его фамилия была переведена на русский еще в начале века и традиционно так и переводится. Для русской фонетики обе фамилии невозможно правильно произнести. – Прим. пер.

112

QED – Quantum ElectroDynamics – аббревиатура, принятая для этой отрасли квантовой физики. – Прим. пер.

113

QED – слегка экзотична, чтобы сильно влиять на нашу повседневную жизнь, поэтому мы не будем говорить о ней здесь подробно. Вы можете узнать чуть больше в моей книге How to Toach Quantum Phisics in Your Dog, и гораздо больше из книги: QED: The Strange Theory of Light and Matter by Richard Feynman. – Прим. авт.

114

Важно отметить, что это не равновесное состояние. Поддержание инверсии популяционных населенностей требует постоянной подкачки энергии из какого-то другого источника (в первоначальном мазере Таунса на аммиаке это был источник молекулярного потока), без инверсии работа мазера быстро бы прекратилась, и система бы пришла в равновесное распределение с большинством атомов в низкоэнергетическом состоянии с излучением черного тела при умеренной температуре. – Прим. авт.

115

Ш а в л о в, Артур Леонард (1921–1999) – американский физик, лауреат Нобелевской премии (1981). – Прим. ред.

116

Эта страничка из записной книжки Гула сыграла ключевую роль в судебном процессе, который в конце концов закрепил патенты за ним по ряду существенных лазерных технологий. В интересах более полного изложения я должен заметить, что Гулд был учащимся Юнион-колледжа, где я преподаю, и отделение физики и астрономии имеет специальное кресло в его честь. – Прим. авт.

117

Инверсия населенностей (краткий термин) может осуществляться только при температурах выше абсолютного нуля. – Прим. пер.

118

Современные системы используют полупроводниковые диодные лазеры,