Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее
Шрифт:
Масса электрона: me = 9,1093897(54).10-31 кг = =0,51099906(15) МэВ
Масса протона: mp = 1836,152701(37)me = 938,27231 (28) МэВ?1,673.10–27 кг
Масса нейтрона: mn = 939,56563(28) МэВ?1,675.10–27 кг
Комптоновский радиус электрона: we = ћ /meс = 3,86159323(35).10-13 м
Боровский радиус атома водорода: aB= ћ2/mee2 = =0,529177249(24).10–10 м
Масса Земли: М€=5,977(4).1024 кг
Средний радиус
Ускорение свободного падения g= 9,80665 м/с2 на поверхности Земли: (45° широты, на уровне моря)
Масса Солнца: М€ = 1,9892(25).1030 кг » 2.1030 кг
Средний радиус Солнца: R€ = 6,9599(7).108 м » 7.105 км
Гравитационный радиус Солнца: Rg€= 2GM€/c2 » 2,95 км (гравитационные радиусы других звезд удобно вычислять по приближенной формуле Rg » 3(M/M€))
Светимость Солнца: L€ = 3,826(8).1026 Ватт
Видимая звездная величина Солнца: M€ = -26,77
Абсолютная звездная величина Солнца: M€= 4,79
Масса Галактики: Мгал » 1,5.1011 М€
Радиус Галактики: Rгал » 2.104 пс
Радиус ядра Галактики: Rядра » 10 пс
Характерное космологическое время: T = 1/H = 1,96.1010 лет (при значении функции Хаббла Н = 50 км/сМпс)
Сидерический год: 1 год = 3,1558.107 с » .107 с
Галактический год для Солнца: 1 гал. год » 2,75.108 лет
Астрономическая единица: 1 а. е. = 1,4959787066(2).1011 м » 1,5.108 км (среднее расстояние между Землей и Солнцем)
Световой год: 1 св. г. = 9,46.1015 м? 6,324.104 а.е. = 0,3066 пс
Парсек: 1 пс = 3,0856775806.1016 м? 3,2616 св. г.? 2,06.105 а.е.
Ангстрем: 1 A = 10–10 м
Электронвольт: 1 эВ = 1,60217733(49).10–19 Дж
Джоуль (единица энергии в СИ): 1 Дж = 107 эрг? 6,24.1018 эВ
Ватт (единица мощности в СИ): 1 Вт = 1 Дж/с = 107эрг/с
Атто (а) — 10– 18
фемто (ф) — 10– 15
пико (п) — 10– 12
нано (н) — 10– 9
микро (мк) — 10– 6
милли (м) — 10– 3 с
анти (с) — 10– 2
деци (д) — 10– 1
дека (да) — 101
гекто (г) — 102
кило (К) — 103
мега (М) — 106
гига (Г) — 109
тера (Т) — 1012
пета (П) — 1015
экса (Э) — 1018
Таким образом, наносекундные импульсы имеют характерную длительность 10– 9 секунды, сантисветовая ракета способна достичь скорости 10– 2 с » 3.108 см/с, а «Тэвный ускоритель» соответствует энергиям разогнанных в нем элементарных частиц порядка 1012 эВ. Слова типа «микромир» (для элементарных частиц) или «мегамир» (для космических масштабов — от галактик и выше) употребляют просто по традиции, не связываясь соответствующими множителями.
Длина: lP = 2G ћ /c3 » 2,286.10–33 см
Время: tP = 2G ћ /c5 » 7,624.10–44 с
Скорость: vP = c » 2,998.108 м/с
Масса: mР = ћ c /2G » 1,540.10– 8 кг
EP = mРc2 = ћ c5 /2G » 1,384.109 Дж = 8,637.1027 эВ
Мощность LP = c5/2G » 1,815.1059 эрг/с = 1,815.1052 Ватт (светимость):
Частота: P = c5 /2G ћ » 1,312.1043 c– 1
Температура: TP = EP/k =k– 1 ћ c5 /2G » 1,002.1032 K
Плотность массы: P = mР/4 lP3 /3 = 3c5/16 ћG2 » 6,158.1092 г/см3
Ускорение: aP = vP/ tP = c7 /2G ћ » 3,932 .1051 м/с2 » 4.1050g~a
Сила: FP = c4/2G = 6,053.1043 Н
Используя планковскую систему, нетрудно представить все уравнения физики в полностью безразмерной форме — все входящие в них величины приобретают абсолютный масштаб. Формально это можно сделать, полагая ћ = с = 2G = кБольц = 1. Читатель, затративший некоторое время на такую работу, будет вознагражден хотя бы довольно ясным ощущением того, что все наши знания о мире звезд и элементарных частиц соответствуют обломкам какой-то правильной теории, точнее, ее пределам при x » lP, t » tP, L « LP, 1/2 « 1/2 P и т. п. Единственный параметр, по которому современная физика умеет приближаться к планковской области — скорость (v (c). Разумеется, в физике, химии и биологии довольно свободно обращаются с массами m ~ mP » 15 микрограмм (водяная капелька радиусом порядка 0,15 мм), но по всем остальным параметрам (плотность, температура, размер и т. д.) соответствующие объекты крайне далеки от планковской области, и пока даже непонятно, может ли обусловить близость массы объекта к mP какие-то особые эффекты в макроскопическом мире. Удивительна, например, близость описанной водяной капельки к характерным параметрам биологических клеток (характерный размер одноклеточного эукариота, амебы, порядка 0,1 мм).
Пpиложeниe 2
Элементарные частицы и фундаменатальные силы
До сих пор все выглядит так, как если бы было построено по принципу колесиков внутри колес, мы ищем самое сокровенное колесико. Но все может быть совсем не так. И тогда вы ищете, не зная, что за чертовщина вам попадется.
1. Классификация
Под элементарными частицами подразумеваются объекты, из которых на современном уровне эксперимента не выделены какие-либо более простые и самостоятельно регистрируемые сущности. Такое определение позволяет включить в число элементарных частиц все объекты, реально интересующие физику высоких энергий, не ограничиваясь теми, которые пока считаются бесструктурными (фотон, лептоны, кварки, глюоны). Первая элементарная частица (электрон) была открыта в 1897 г. английским физиком Дж. Дж. Томсоном, и несколько сотен аналогичных частиц, обнаруженных с тех пор, можно назвать «кирпичиками мироздания» — похоже, что из них построено все вещество наблюдаемой Вселенной. Неуверенность, что это вещество построено только из них, и подозрение, что они сами выстроены из чего-то более простого и фундаментального, исключительно сильно стимулируют исследовательскую активность.