Книга: Вселенная. Руководство по эксплуатации

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

В раздел «Специальная литература» мы включили работы, которые порадуют разве что специалиста (или мазохиста).

Galileo.Dlaloguea Concerning Two New Sciences. Trans. Henry Crew and A. de Salvio. New York: Dover Publica-tions Inc., 1968.

«Диалоги» Галилея — основополагающая работа, где среди прочего говорится о том, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Кроме того, эта книга стала основой «принципа относительности Галилея», согласно которому не существует опыта, который показал бы различие между неподвижностью и движением с постоянной скоростью.

Einstein, Albert.On the Electrodynamics of Moving Bo-dies. Annalen Der Physik 17 (June 30,1905): 891–921.

Классическая работа, в которой Эйнштейн выдвигает специальную теорию относительности.

Barrett, М. D., Chiaverini, J., Schaetz, Т., Britton, J., Itano, W. M.,Jost, J.D., et al. Deterministic Quantum Teleportation of Atomic Qubits. Nature 429 (2004): 737.

Одна из первых телепортаций отдельных атомов.

Bohrn, David. A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of «Hidden» Variables, I and II. Physical Review 85 (1952): 166–193.

Bouwmeeater, D., Pan, J.-W., Mattie, K., Eibl, М., Wein-furter, H. and Zeilinger, A. Experimental Quantum Teleportation. Nature 390 (1995): 575–579.

Первая телепортация фотона.

Crisp, M. D., Jaynes, E. T. Radiative Effects in Semiclassical Theory. Physical Review 179 (1969): 1253.

Одна из нескольких работ, в которых показано, что знаменитый фотоэффект Эйнштейна не доказывает, что свет состоит из частиц-фотонов.

Einstein, Albert. On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light. Annalen der Physik 17 (1905): 132–148.

Статья Эйнштейна, в которой доказывается, что свет ведет себя как частицы (интересное дополнение к ней см. выше в статье Crisp, Jaynes). Нобелевскую премию а 1921 году Эйнштейн получил именно за эту работу, а не за теорию относительности.

Everett, Hugh. «Relative state» formulation of quantum mechanics. Review of Modem Physics 29 (1957): 454–462.

В этой работе Эверетт описывает интерпретацию квантовой механики посредством «множественных миров». Мы возвращаемся к ней в главе 5.

Feynman, Richard P. The Space-Time Formulation of Nonrelativistic Quantum Mechanics. Review of Modern Physics 20 (1948): 367–387.

Фейнман описывает модель квантовой механики как «интеграл по траектории» — согласно этой модели, частица избирает сразу все возможные траектории.

Goldstein, Sheldon. Bohmian Mechanics. The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2008 Edition), Edward N. Zalta (ed.). http://plato.stanford.edu/archives/fall2008/entries/qm-bohm/

Heisenberg, Werner. Uber den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik. Zeitschrift f?r Physik 43 (1927): 172–198.

Это было первое описание «принципа неопределенности» Гейзенберга.

Huygens, Christiaan. Treatise on Light, Trans. Silvanius Thompson. Chicago: University of Chicago Press, 1678.

Riebe, M., Haffner, H., Roos, C. F., Hansel, W., Ruth, M., Benhelm, J., et al. Deterministic Quantum Teleportation with Atoms. Nature 429 (2004): 734–737.

Первая экспериментальная телепортация отдельных атомов.

Schr?dinger, Erwin. Die gegenw?rtige Situation in der Quantenmechanik. Naturwissenschaften November, 1935.

В своем коротком сообщении Шредингер рассказывает о знаменитом мысленном эксперименте с котом.

Tonomura, A. Endo, J. Matsuda, Т., Kawasaki, Т., Еха-wa, Н. Demonstration of single electron buildup of an interference pattern. American Journal of Physics, 57 (1995): 117.

Опыт с двумя щелями, проведенный с участием отдельных электронов.

Vaidman, Lev. Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics. The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2008 Edition), Edward N. Zalta (ed.). http://plato.stan-ford.edu/archives/fall2008/entries/qm-manyworlds/

Zee, A, Quantum Theory in a Nutshell. Princeton: Princeton University Press, 2003.

Отменное техническое введение в квантовую теорию поля для физиков.

Aspect, Alain, Grangier, Philippe, Roger, Gerard. Experimental Realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Ge-dankenexperiment: A New Violation of Bell’s Inequalities. Phys. Rev. Lett. 49 (1982); 91,

Эспект и его коллеги убедительно доказывают, что эйнштейновская интерпретация квантовой механики была ошибочной. На квантовом уровне Вселенная по-настоящему случайна.

Bell, J. S. On the problem of Hidden Variables in Quantum Mechanics. Review of jtfodern Physics. 38 (1966): 447.

Белл выводит свои неравенства.

Bennett, С. Н., Brassard, G., Сгереаи, С., Jozsa, К, Peres, A., Wootters, W. Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and EPR Channels. Phys. Rev. Lett. 70 (1993): 1895–99.

Теоретическое обоснование того, как на практике создать устройство для телепортации.

Greenstein, G. The Quantum Challenge: Modern Research on the Foundations of Quantum Mechanics, 2nd ed. New York: Jones and Bartlett, 2005.

Отличный учебник дня студентов старших курсов, где говорится о многих важных вопросах и экспериментах в современной квантовой механике.

Einstein, A., Podolosky, В., Rosen, N. Can a quantum mechanical description of physical reality be considered complete? Phys. Rev. 47 (1935): 777.

В этой статье рассказывается о знаменитом ЭПР-парадоксе.

Le Treat, Н? Somerville, R., Cubasch, U., et al. 2007: Historical Overview of Climate Change // Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., Qin, D., Manning, М., Chen, Z., Marquis, М., Averyt, К. B., Ti-gnor М., Miller H. L. (eds.)J. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

Blaizot, J. P., Iliopoulog, J., Madsen, J., Ross, G. G.. Sonderegger, P.. Specht, H. J. Study of Potentially Dangerous Events During Heavy-Ion Collisions at the LHC. CERN. Geneva. CERN-2003-001.

Ellis, John, Giudlce, Gian. Mangano, Michelangelo, Tkachev, Igor, WUdetnann, Urs. Review of the Safety of LHC ColIiBions. Cern Technical Document: CERN-PHTH/ 2008–136, 2008.

Самый свежий внутренний обзор, посвященный вероятности того, что БАК способен создавать черные дыры, страпельки или что похуже.

Nostradamus, Michel. Traite des fardemens et des confitures (1555,1556,1557),

Overbye_f Dennis. Asking a Judge to Save the world, and Maybe a Whole Lot More. New York Times, March 29, 2008.

Один из множества примеров стараний общественности остановить запуск БАК, так как он чреват опасностями для всего мира. tittp://www.thepetit(onsite.com/1/the-LHC

Rutherford, Е. The scattering of alpha and beta Particles by Matter and the Structure of the Atom. Philos. Mag. 6 (1911): 21.

Резерфорд открывает атомное ядро.

Einstein, Albert. Die Grundlage der allgemeinen Rela-tivitatetheorie. Annalen der Physik 1916: 49.

Первая статья об общей теории относительности.

Feynman, Richard P., Leighton, Robert В., Sands, Matthew. The Feynman Lectures in Physics. New York: Addison Wesley, 1971.

В 1962 году Ричард Фейнман разработал курс лекций по общей физике для первокурсников Калифорнийского технологического института. В некотором смысле фейнмановские лекции были направлены не на ту аудиторию — они значительно опережали возможности студентов, для которых были предназначены. Однако на лекции ходили студенты-старшекурсники, вольнослушатели и преподаватели, и опубликованные впоследствии записи этих лекций входят в число самых увлекательных книг для любого физика, который хорошо знает математику, но при этом хочет глубже чувствовать именно физическую сторону дела[153].

Ghez, A. M. et al. The First Measurement of Spectral Lines in a Short-Period Star Bound to the Galaxy’s Central Black Hole: A Paradox of Youth. Astrophysical Journal 586 (2003): L127-L131.

Одна из первых статей, где определенно говорится о том, что в центре нашей Галактики находится черная дыра.

Ghez, А. М.,et al. Stellar Orbits Around the Galactic Center Black Hole. The Astrophysical Journal 625 (2005): L51.

Gott, J. Richard III, Freedman, D. A Black Hole Life Preserver, http://arxiv.org/abs/astro-ph/0308325 (2003). В этой работе Готт и Фридман показывают, что между тем, как почувствуешь легкое недомогание, и тем, как тяготение черной дыры разорвет тебя в клочки, пройдет примерно 0,2 секунды.

Gott, J. Richard III. Closed timelike curves produced by pairs of moving cosmic strings: Exact Solutions. Physical Review Letters 66 (1991): 1126–29.

Это техническая статья, где описывается «машина времени Готта». Если вам не нравится, что статья перегружена уравнениями и формулами, загляните в Time Travel in Einstein's Universe (см. дополнительную литературу).

Hawking, S. W. Black hole explosions? Nature 248 (1974): 30.

Hawking, S. W. Chronology protection conjecture. Phys. Rev. D. 46 (1992): 603.

Хокинг утверждает, что законы физики не допускают возникновения «замкнутых времениподобных кривых», то есть машин времени. Пэтт и Ли (см. главу о Большом взрыве) показали, что на самом деле общая теория относительности допускает такое решение.

Matson, John. Fermilab Provides More Constraints on the Elusive Higgs Boson. Scientific American. March 13, 2009.

Morris, M. S., Thorne, К. S., Yurtsever, U. Wormholes, time machines, and the weak energy condition. Phys. Rev. Letters 61 (1988): 1446.

Моррис и его сотрудники разработали модель машины времени на основе кротовых нор. Торн описывает это в популярном виде в своей книге Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy(см. дополнительную литературу).

Novikov, I. D.Time machine and self-consistent evolution in problems with self-interaction. Phys. Rev. D 45 (1992): 1989–94.

Это не первая формулировка «теоремы Новикова», однако в этой статье он разбирает много примеров того, как машины времени подтверждают единую историю Вселенной.

Pound, R. V., Rebka Jr. G. A.Gravitational Red-Shift in Nuclear Resonance. Physical Review Letters 3 (1959): 439–441.

Проверка общей теории относительности с поверхности Земли.

Sckodel, R.. et al. A star in a 15,2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way. Nature 419 (2002): 694–96.

Одна из первых гипотез о том, что а центре Галактики находится черная дыра.

Akerib, D. S., et al. Exclusion Limits on the WIMP-Nucleon Cross-Section from the First Run of the Cryogenic Dark Matter Search in the Soudan Underground Lab. Phys. Rev. D 72 (2005): 052009.

Asztaloa, S., et al. Large-scale microwave cavity search for dark-matter axlons. Nucl. Instr. Meth. A444 (1999): 569.

Описание эксперимента по поиску аксионной темной материи (Axion Dark Matter Experiment, ADMX).

Bondi, Hermann. Cosmology. Cambridge: Cambridge University Press, p. 13. 1952.

Считается, что это первое упоминание о «космологическом принципе».

Bradac, Maruea, et al. Strong and Weak Lensing United. III. Measuring the Mass Distribution of the Merging Galaxy Cluster 1ES 0657-558. Astrophysical Journal 652 (2006): 937-47.

Брадач и ее коллеги проделали анализ наблюдений так называемого скопления «Пуля» на основе гравитационных линз. В этой статье они обнаруживают гигантские скопления материи, которые пространственно не связаны с наблюдаемым барионным веществом. Многие, в том числе и мы, считают это первым «прямым» наблюдением темной материи.

Casimir, H.G.B. On the attraction between two perfectly conducting plates. Proc. Kon. Nederland. Akad. We-tensch. B51 (1948): 793.

Copernicus, Nicolaus. On the Revolutions of the Heavenly Spheres. Trans. Abbot Newton. New York: Barnes amp; Noble. 1976.

Коперник предположил, что Земля вращается вокруг Солнца, впоследствии это доказал Галилей, а затем окончательно сформулировал Ньютон. На сегодняшний день «принцип Коперника» в широком смысле слова гласит, что Земля (и человечество) не занимают во Вселенной центрального места.

Cornish, Neil, Spergel, David, Starkman, Glenn. Circles in the Sky: Finding Topology with the Microwave Background Radiation. Classical Quantum Gravity 15 (1998): 2657–2670.

В этой работе рассматривается возможность того, что Вселенная — всего лишь бесконечная пространственная петля, нечто вроде тора. Группе исследователей, поискав «круги в небесах» и не обнаружив их, доказала, что если Вселенная имеет форму тора, то лишь в масштабах гораздо больше нынешнего горизонта.

Hinshaw, Gary, et al. Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results. Astrophysical Journal Supplement 180 (2009): 225–245.

Спутник WMAP исследует «фоновое излучение» Вселенной и таким образом дает нам картину того, какой была Вселенная на очень ранних стадиях развития. Эти наблюдения с поразительной точностью соответствуют нынешней космологической модели. В работе рассказывается о самых последних данных, полученных в этом эксперименте.

Lense, J.Thirring, Н. Uber den Einfluas der Eigenrota-tion der Zentralkorper auf die Bewegung der Planeten und Monde nach der Eineteinschen Gravitationstheorie. Phy-sikalische. Zeitschrift 19(1918): 156-63.

Общая теория относительности предсказала «эффект Лензе-Тирринга, а спутник Gravity Probe В провел соответствующие наблюдения. В целом утверждается, что массивное вращающееся тело тащит за собой пространство.

Mach, Ernst. The Science of Mechanics: A Critical and Historical Account of It’s Development. LaSalle, 111.: Open. Court Pub. Co., 1960.

Perlmutter, Saul. Turner, Michael S., White, Martin. Constraining dark energy with SNe la and large-aeale etruc-ture. Phys. Rev. Lett. 83 (1999): 670.

Одно из первых прямых наблюдений ускорения Вселенной, а следовательно, доказательство того, что Вселенная наполнена темной энергией.

Rainse, D. J. Mach’s Principle 1? General Relativity. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 171 (1975): 507.

Rieaa, Adam. G., et al. Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant. Astronomical Journal 116 (1998): Строго говоря, группа Риса опередила группу Перлмуттера (см. выше) и первой опубликовала свои наблюдения расширяющейся Вселенной.

Rubin, Vera. Ford, W. Kent, Jr. Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions. Astrophysical Journal 159 (1970): 379.

Это первые данные о наличии темной материи в галактиках на основе скорости их вращения.

Rutherford, Ernest. Bakerian Lecture: Nuclear Constitution of Atoms. Proc. Roy. Soc. A, 97 (1920): 574.

Одно из первых обсуждений зарождающейся идеи суперсимметрии.

Schmidt, Brian, et al. The High-Z Supernova Search: Measuring Coemic Deceleration and Global Curvature of the Universe Using Type la Supernovae. Astrophys. J. 507 (1998): 46.

Еще одна оценка темной энергии на основе взрывов сверхновых.

Shapley, Harlow. Globular Clusters and Structure of the Galactic System. Publications of the Astronomical Society of the Pacific 30 (1918): 42.

Шапли показал, что наше Солнце не центр Галактики.

Tytler, David, Fan Xiao-Ming, Buries, Scott. Cosmological baryon density derived from the deuterium abundance at redshift z -3,57. Nature. 381 (1998): 207.

Тайтлер и его коллеги измерили количество дейтерия, а это, в свою очередь, дало возможность оценить плотность барионной (то есть обычной) материи во Вселенной.

Gott, J. R., Li, L–X. Can the Universe Create Itself? Phys. Rev. D. 58 (1698): 3501.

Модель, согласно которой Большой взрыв можно свести к повторяющейся временной петле.

Guth,A. Н. The Inflationary Universe: A Possible Solution to the Horizon and Flatness Problems. Phys. Rev. D 23 (1980): 347.

Первая статья Гуса об инфляционной картине ранней Вселенной.

Hinshaw, Gary, et al. Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results. Astrophysical Journal Supplement 180(2009): 225–245.

Спутник WMAP сделал карту горячих и холодных участков Вселенной, показанную в главе 7.

Kaluza, Theodor. Zum Unitatsproblem in der Physik. Sitzungsber. Preuss. Akad. Wiss. Berlin. 1921: 966–972.

Одна из нескольких (независимых) формулировок теории Калужи — Клейна. Основная мысль состоит в том, что законы электромагнетизма можно сформулировать как свойства миниатюрного четвертого измерения.

Klein, Oakar. Quantentheorie und funfdimenaionale Relativit?tstheorie. Zeitschrift f?r Physik 37:12 (1926): 895–906.

Это Клейн из теории Калужи — Клейна.

Реасоек,John A. Cosmological Physics. Cambridge: Cambridge University Press, 1999.

Очень хороший, хотя и технический, обзор космологии на уровне выпускника университета.

Penziaa, А A., Wilson, R.-W. А Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s. Astrophyeicat Journal 142 (1965): 419–421.

Пенаиас и Уилсон получили Нобелевскую премию за наблюдение окружающего нас крайне низкотемпературного излучения — реликта ранней Вселенной.

Steinhardt, Paul J., Turoh, Neil. The Cyclic Model Sim-plified, NewAR 49 (2005): Упрощенная циклическая модель упрощена в том смысле, что ее в состоянии понять обычный физик (не специалист по теории струн). Циклическая вселенная означает, что наша Вселенная — не первая и, в принципе, и не последняя.

Vilenkln, AlexanderCreation of universes from nothing. Physics Leiters В 117 (1982): 25. v Виленкин описывает, как квантовая механика может сформировать Вселенную из случайной флуктуации.

Beaulieu, J.-P., et al. Discovery of a Cool Planet of 5,5 Earth Masses Through Gravitational MicrolensLng. Nature 365 (2006): 623.

Это случайное наблюдение звезды, при котором был зафиксирован вторичный сигнал. Этот сигнал оказался планетой с массой примерно в 5,5 раза больше массы Земли — на сегодняшний день это самая легкая планета, обнаруженная вне нашей Солнечной системы.

Carter, В. Anthropic Principle in Cosmology // Current issues, in cosmology / Eds. Jean-Claude Pecker and Jayant Narlikar. Cambridge, 2006.

Gott, J. R. Implications of the Copernjcan Principle for our future prospects. Nature 363 (1993): 315.

Готт при помощи довольно простых вероятностных допущений прогнозирует долговечность самых разных вещей — от человечества до бродвейских постановок.

Kalas. Paul, Graham, James R., Chiang, Eugene, Fitzgerald, Michael P., Clampin, Mark, Kite, Edwin S., Stapelfeldt, Karl, Marois, Christian, Krist, John. Optical Images of an Exosolar Planet 25 Light Years from Earth. Science November 13, 2008.

Одно из первых прямых оптических наблюдений планеты вне Солнечной системы (а не колебаний ее звезды).

Koch, David, Gould, Alan. Kepler Mission. http://kepler.nasa.gov/index.html

Marois, C. Macintosh, B. Barman, Т., Zuckerman, B., Song, I., Patience, J., Lafrenier, D., Doyon, Л. Direct Imaging of Multiple Planet» Orbiting the Star HR 8799. Science Express November 13, 2008.

Schneider, Jean. The Exoplanet Encyclopedia, http://exoplanet.eu

На сегодняшний день это самый полный перечень всех планет, обнаруженных вне Солнечной системы, с описанием обстоятельств их открытия.

Tegmark, Max, Is ’the theory of everything’ merely the ultimate ensemble theory? Annals of Physics 270 (1997).

Bahcall, John N. The Solar-Neutrino Problem. Scientific American 262, (1990): 54–61.

Bekenetein, J. D. Revised gravitation theory for the modified Newtonian dynamics paradigm. Phys. Rev. D 70 (2004): 083509.

Бекенштейн разработал модель гравитации под названием «Модифицированная ньютонова динамика» (Modified Newtonian Dynamics, MONO) — она соответствует теории относительности и идеально соответствует всем наблюдениям, не требуя ни темной материи, ни темной энергии. Эта теория известна как «теория тензора-вектора-скаляра», и именно о ней обычно говорят, когда упоминают о MOND. Вердикт пока не вынесен, но, по нашим представлениям, традиционная общая теория относительности, темная материя и темнея энергия куда как лучше.

Bertone, Gianfranco, Hooper, Dan, Silk, Joseph. Particle Dark Matter: Evidence, Candidates and Constraints. Phys. Rept. 405 (2005): 279–390.

Committee on the Physics of the Universe, National Research Council. Connecting Quarks with the Cosmos: Eleven Science Questions for the New Century. National Academies Press, 2003.

He только у нас накопилась куча вопросов о космологии.

David, R., J г. The Search for Solar Neutrinos. Umschau 5 (1969): 153.

Дэвис несколько десятилетий руководил нейтринной обсерваторией Хоумстейк, где впервые засекли нейтрино с Солнца, и, следовательно, понял (вместе с Джоном Бакаллом, см. выше), что нейтрино не хватает.

Distler, Jacques. Grinstein, Benhamin, Porto. Rafael A., Rothstein, Ira, Z. Falsifying Models of New Physics via WW Scattering. Physical Review Letters (2007): 041601.

Одна из многих попыток подтвердить или опровергнуть теорию струн при помощи экспериментов вроде БАК. Мы относимся к этому с долей скептицизма, поскольку энергии в БАК несравнимо ниже, чем те, при которых начинает играть свою роль теория струн.

Hewett, JaAnne L., Lillie, Ben, Rizzo. Thomas G. Black Holes in many dimensions at the LHC: testing critical string theory. Phys.Rev.Lett. 95 (2005): 261603.

Как и статья Дистлера, очередная попытка опровергнуть теорию струн при низких температурах.

KATRIN collaboration. KATRIN Project Homepage, http://wwwik. fzk.de/~katrin/index. html

Popper, Karl. The Logic of Scientific Diacovery, New York: Basic Books, 1959.

Вероятно, определяющая работа no современной интерпретации научного метода.

Xenon 100 Collaboration. Xenon 100 experiment webpage. http://XBnon.physics.rice.edu/xenonl00.html