Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом - Хелфанд Дэвид

Annotation

Профессор и заведующий кафедрой астрономии Колумбийского университета Дэвид Хелфанд предлагает читателю погрузиться в исследование самого загадочного и одновременно самого элементарного явления во Вселенной – атома. Пройдите путь от зарождения понятия «атом» до современных исследований и экспериментов с его участием. Узнайте, как при помощи атомов происходит экспертиза произведений искусства, почему 65 миллионов лет назад вымер доминирующий на планете вид – динозавры и как человечество перешло от кочевого к оседлому образу жизни.

В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

Дэвид Хелфанд

Благодарности

Вступление

Глава 1

Глава 2

Атомы в Индии

Атомы в Греции и Риме

Атомы в исламском мире

Возвращение Ренессанса

Появление науки об атомах

Глава 3

Иерархия вещества

Температура: мера движения

Те самые «частицы» – атомы и молекулы

Разделить неделимое: строительные блоки атомов

Ядро

Атом

Молекула

Глава 4

Энергия

Энергия связи электрона

Энергия связи ядра

Энергия химической связи

Глава 5

Открытие изотопов

Инвентарь изотопии

Искусственные изотопы

Интересные изотопы

Глава 6

Открытие радиоактивности

В поисках стабильности

Альфа-распад

Бета-распад

Гамма-распад

Спонтанное и вынужденное деление

Время жизни и полураспад

Невозмутимые часы

Глава 7

Безногие стражи

Испанский фальсификатор

Творческое наследие Блейклока

Немецкие подделки и PIXE

Применение PIXE

Глава 8

Датирование пергамента

Откуда берется 14С?

Изменчивая скорость образования частиц

Углеродная «калибровка»

Измерение крошечных образцов

Возраст Корана

Туринская плащаница: исторический обман

Глава 9

Возраст раствора

Аландские церкви

Накопление Свинца

Первое искусство

Древние и древнейшие

Каменные орудия

Датирование экскрементов

Глава 10

Растения – это их пища

C3 против С4

История кукурузы

«Ты есть то, что ты ешь» – новые истории

Другие изотопы и диета

Современное применение изотопных отношений

Путешествие Этци: сила изотопов

Глава 11

Настройка термостата

Откуда взялся новый CO2?

Температуры со времен последнего ледникового периода

Долгосрочные климатические влияния

Температура и атмосфера за минувший миллион лет

Погода и климат

Вулканы, солнечные бури и взрывные звезды

Другие климатические «посредники»

Глава 12

История жизни на Земле

Поиски виновника

Место столкновения

Датирование события

Стремительное изменение климата

87Sr/86Sr в морской воде

Другие свидетельства удара

Глава 13

Химические предшественники

Древнейшая жизнь

Левонаправленная жизнь

Откуда взялась хиральность?

Эволюция с изначальных времен

Глава 14

Первозданная атмосфера

Атмосферные изменения: термический максимум после катастрофы

Атмосферные изменения: конец последнего ледникового периода

Будущее

Глава 15

Сценарий формирования

Древнейшее вещество

День рождения

Прежде начала

Глава 16

Звездные кузницы: все начинается с Гелия

Звездные кузницы: что потом?

Звездные кузницы: вклад массивных звезд

Другие места создания элементов

Глава 17

Эпилог: История кварка

Глоссарий

Примечания

Дэвид Хелфанд

Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

David J. Helfand

THE UNIVERSAL TIMEKEEPERS Reconstructing History Atom by Atom

© David J. Helfand, 2023

© Измайлов В. А., перевод на русский язык, 2024

© Издание на русском языке, оформление. ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2024

КоЛибри®

Благодарности

Недавно я в пятидесятый раз посетил ежегодную встречу выпускников, и будет уместно, если сначала я выражу благодарность факультету физики Амхерст-колледжа, который полвека тому назад, в 1970-х годах, номинировал меня на членство в почетном научном обществе Sigma Xi. Это событие (вкупе с внесением ежегодных взносов) позволило мне шесть раз в год получать журнал The American Scientist. Как я отмечаю в десятой главе, в этом журнале была одна особенно увлекательная статья, которая пробудила мой интерес к тому, как мы можем воссоздать историю – и доисторические времена – при помощи атомов.

По прошествии еще нескольких лет и после прочтения еще нескольких статей в этом журнале и других изданиях я собрал достаточно материала, чтобы разработать курс для студентов Колумбийского университета, изучающих гуманитарные науки. Этот курс я назвал «Летописцы Вселенной». В какой-то момент я даже надеялся, что он, объединивший несколько научных дисциплин, когда-нибудь сумеет развиться в профилирующий предмет, который я на протяжении десятилетий пытался добавить в учебный план Колумбийского университета. Этого не случилось, но цели своей я в конце концов достиг – благодаря курсу, вдохновившему меня на написание последней книги, «Руководство по выживанию в эпоху дезинформации: научные привычки разума» (A Survival Guide to the Misinformation Age: Scientific Habits of Mind). И все же я по-прежнему преподаю «Летописцев», а поэтому должен особо упомянуть моих студентов в осеннем семестре 2022 года – им так пришлась по душе возможность получить бонусные баллы, что они прочли книгу и исправили в ней множество орфографических ошибок, предоставив читателям найти оставшиеся, которых, полагаю, все же будет немного. Самым проницательным корректором, с большим отрывом, оказалась, в частности, Кэролайн Николсон.

Кроме того, я в большом долгу перед двумя анонимными рецензентами, которые предложили мне добавить к книге глоссарий и помогли прояснить ряд описаний, присутствующих в тексте.

Особенно неожиданное и благотворное воссоединение с Нессой Брайс, моей бывшей студенткой из канадского Квест-Юниверсити, и ее сестрой Мэгги привело к одному из наиболее волнительных и радостных моментов в работе над книгой: созданию чудесных иллюстраций. От них обеих я невероятно много узнал о том, как визуализировать научные концепции, и они легко и свободно сочетали научные догадки, техническое мастерство и эстетическое чувство, превращая цифровые данные в настоящие истории. Если вам когда-нибудь потребуется наглядно представить научную идею, рекомендую без промедления связаться с ними на BeyondBoundsCreative.com.

Миранда Мартин, редактор, на протяжении всей работы была неизменно любезна и весела, а Дженнифер Кру из Издательства Колумбийского университета заслуживает отдельной признательности за рекламную историю для публикации – настолько оригинальную, что я не мог и представить подобной. Она сказала: «Мой отец первым из людей увидел атом». (И это правда: Альберт Кру изобрел современный просвечивающий растровый электронный микроскоп.)

И, наконец, как и всегда (по крайней мере на протяжении последних сорока четырех лет), я благодарю Джаду – моего главного критика, эксперта и постоянную спутницу.

Вступление

На 99,9999999999995 % они – это пустое место. Практически идеальное ничто.

Но из них сложено все, что вы видите, осязаете, обоняете и чувствуете. Они питают вас и одевают. Их движение позволяет вам ощущать теплоту и холод. Они рождают ваши надежды, мечты и воспоминания. Они существуют в величественном одиночестве и в сложнейших скоплениях. Они рассказывают о времени. И они могут раскрыть тайны прошлого, которых нам без их помощи ни за что не раскрыть.