Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

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.