Як уявити собі чорну діру або простір, в якому більше трьох вимірів? Це буває непросто навіть дорослому і цілком освіченій людині. Але як пояснити такі складні концепції дітям? 8 доступних пояснень фахівців допоможуть освіжити в пам'яті деякі наукові поняття.

Що таке фізика частинок?

Пол Соренсон, фізик:

«Ми зіштовхуємо один з одним маленькі штучки, щоб розбити їх у ще більш маленькі штучки до тих пір, поки ми не отримаємо найменшу штучку з можливих. Так ми дізнаємося, з чого складається вся матерія».

Що таке бозон Хіггса?

Нік Готч, фізик:

«Все навколо нас зроблено з найдрібніших деталей, схожих на Lego. Але самі по собі ці речі з кубиків рухалися б неймовірно швидко, як блискавка. Ми не змогли б жити в такому світі, - це було б повне божевілля! Так учені зрозуміли, що повинно бути щось, що уповільнює все навколо. Щось схоже на клей, який не дає речам розлітатися швидше, ніж ми могли б моргнути оком. Зауважте, як швидко світло поширюється по кімнаті, коли ми включаємо лампу. Але більшість інших речей не може переміщатися так само швидко. І клей цей дуже складно розгледіти. Для цього використовувалися гігантські машини, величезна кількість енергії - тільки тоді ми змогли його побачити і тепер точно знаємо, що він існує насправді».

Що таке механізм Хіггса?

Девід Міллер, фізик:

«Уявіть собі коктейльну вечірку: беруть участь в ній політики рівномірно розподілені по приміщенню, всі спілкуються зі своїми найближчими сусідами. До кімнати входить колишня прем'єр-міністр, до якої тут же спрямовуються найближчі до неї колеги, утворюючи навколо натовп. <...> Через постійне скупчення людей навколо вона набуває велику масу, ніж зазвичай, тобто володіє більшою інерцією при тій же швидкості переміщення по кімнаті. Після початку руху їй вже буде складно зупинитися, а зупинившись - почати рухатися знову. У тривимірному просторі і з урахуванням всіх релятивістських ускладнень, це і є механізм Хіггса. Для того щоб надати елементарним часткам масу, ми вводимо додаткове фонове поле, яке локально спотворюється при переміщенні частинок через нього. Це спотворення - кластеризація поля навколо частинки - і породжує її масу».

Як працює імунітет і що таке лектини типу С

Анна Лобато, імунолог:

«Наше тіло не дуже-то любить гостей, особливо тих, хто не схожий на друзів. Коли хтось потрапляє всередину, наші клітини «дивляться» на них різними видами очей. Різні «очі» бачать різні фігури і форми, тому вони можуть зрозуміти, що це за прибульці і як з ними вчинити. Вони не схожі на звичайні очі, а діють як маленькі ручки, які чіпають предмети. Я вивчаю тільки один тип цих «очей», який «бачить» дивні речі, схожі на цвіль, зростаючу на зіпсованій їжі. Але ці «очі» не роблять все поодинці. У них багато друзів-помічників, і чим їх більше, тим краще. Всі разом вони нападають на незнайомця і з'їдають його. Після того, як поїдять, вони показують залишки друзям, щоб і ті знали, з якими поганими хлопцями варто воювати. Таким чином наше тіло захищає нас від хвороб».

Наскільки потужним може бути квантовий комп'ютер?

Умеш Вазірані, професор Каліфорнійського університету:

«Є стародавня легенда. По-моєму, вона про Бірбалу - великого візира при дворі могольского імператора Акбара. Імператор був настільки задоволений його службою, що запитав, яким подарунком він міг би його віддячити. Міністр у відповідь побажав рис. Він попросив на першу клітку шахівниці покласти одне зерно, на другу - два, на третю - чотири і т. д. Скарбник почав відраховувати зерна рису, і, перш ніж вони дійшли до кінця шахової дошки, вся комора спорожніла. Точно так само квантовий алгоритм числень показує приріст потужності по експоненті».

Як наочно показати чорну діру?

Роберт Фрост, фахівець з освітнім інструкцій:

«Візьміть великий шматок харчової плівки, розтягніть його в руках і покладіть в центр невелику кульку, щоб той утворив прогин через своєї ваги. Капніть кілька крапель води на лист і подивіться, як вони скочуються по плівці прямо до кульки. Це покаже, як працює гравітація.

Приберіть кульку і дайте дитині пальцем відчути плівку і зрозуміти - чим сильніше її відтягувати (чим важче об'єкт), тим сильніша виходить воронка. Потім попросіть дитину зробити дірку посередині плівки, яка буде зображувати дуже і дуже важкий об'єкт. Через цей отвір будуть проскакувати краплі води. Виходить, що чорна діра - це настільки важкий об'єкт, що він викривляє простір. Все, що потрапляє в нього (як краплі), ніколи не повертаються назад».

Чому звалився банк Lehman Brothers (відправна точка світової економічної кризи 2008 року)?

Нетан Майерс, економіст:

«Один хлопець купив 10« Снікерсів »в магазині по $ 1 кожен і за день в школі продав їх по $ 1,5. Він подумав, що якщо це було так легко, то наступного дня він міг би продати 100 шоколадок. Щоб купити 100 «Снікерсів», йому довелося зайняти у друзів по $ 10. Але коли він прийшов у школу на наступний день, в холі вже стояв вендінговий автомат, який продавав шоколадки по 75 центів. Зрозуміло, ніхто не хотів купувати у нього їх по $ 1,5, так що йому теж довелося знизити ціну до 75 центів. У підсумку тих грошей, що йому вдалося виручити, не вистачило навіть для того, щоб повернути борги друзям».

Як раптово виникли всі сучасні групи тварин?
Марк Срур, палеонтолог:

«545 млн років тому на планеті раптово виникли всі сучасні групи тварин (крім губок і медуз, які з'явилися раніше). Це явище, зване Кембрійські вибухом, не так просто пояснити, тому що воно пов'язане з безліччю факторів.

По-перше, варто порівняти землю часів кріогенійского і едіакарського періодів. У першому вона нагадувала величезний сніжок, а в другому початку розігріву. У теплому кліматі тваринам стало розвиватися легше. Через те, що між ними тоді не було конкуренції, вони почали приймати найхимерніші форми. Деякі еволюційні експерименти збереглися до нас тільки у вигляді скам'янілостей. Інші виявилися більш успішними, і ці тварини передавали інформацію іншим про те, як краще будувати свої тіла.

Для наочності візьміть п'ять однакових конструкцій з кубиків Lego. Вони будуть позначати тих істот, яких ми знаходимо на початку кембрійського періоду. Потім додавайте до них деталі випадковим чином. Кожен доданий блок буде зображувати успішний еволюційний експеримент. Навіть після того, як ви додасте по три деталі до кожної зі структур, ви побачите, як їх види починають різнитися, і чим більше буде додано кубиків, тим менше ці конструкції будуть подібні один одному.

Це інтуїтивно зрозуміле пояснення тому, що ми називаємо каналізація розвитку, без занурення в наукові нетрі генетики розвитку і макроеволюційного динаміки.

Експеримент з Lego показує, як завдяки природному відбору вкорінюються успішні ознаки і будова тіл тварин необоротно починає відрізнятися. Це і відбулося під час Кембрійського вибуху, який підготував грунт для сучасного біорізноманіття».

Як представити багатовимірний простір Всесвіту?

Грег Ландсберг, фізик:

«Уявіть собі, що мураха повзе по аркушу паперу, який ви тримаєте в своїй руці. Для мурашки її «всесвіт» значною мірою двовимірна, так як вона не може покинути поверхню паперу. Воно знає, що є тільки Північ, Південь, Схід і Захід, але переміщатися вгору і вниз їй немає ніякого сенсу доти, поки вона повина залишитися на аркуші паперу. В значній мірі і ми точно так само утримані в тривимірному світі, який насправді є частиною більш складного багатовимірного Всесвіту.

Як вважають фізики, додаткові просторові виміри, якщо вони дійсно існують, - згорнуті. Повертаючись до прикладу з мурахою: ми можемо скрутити аркуш паперу так, щоб він утворив циліндр. У цьому випадку, якщо мураха починає повзти в одному напрямку, вона в кінцевому підсумку повернеться до тієї точки, від якої починала свій рух. Це приклад компактифицированного вимірювання. Якщо мураха повзе паралельно довжині циліндра, вона ніколи не повернеться до вихідної точки (особливо якщо ми уявимо, що паперовий циліндр нескінченно довгий). Це приклад «плоского» виміру. Відповідно до теорії струн, ми живемо у світі, де три знайомі нам виміри простору - "плоскі"; але є додаткові виміри, які скручені в дуже малий радіус 10 см в -30 ступеня або навіть менше ».