Красота физики. Постигая устройство природы - Фрэнк Вильчек

Илл. CC. Физические атомы, описанные математически, являются трехмерными объектами, которые для вдохновленного чувства художника представляются картинами исключительной красоты. Вот перед вами в разрезе электронное облако водорода в возбужденном состоянии. (Для специалистов: в состоянии (n, l, m) = (4, 2, 1).) Поверхности, которые вы видите, – это поверхности равной вероятности, а цветами отображены относительные фазы

Илл. DD. Если наблюдатель находится в быстром относительном движении, световой пучок будет выглядеть как имеющий различные цвета. Здесь изображен пучок света, излученный источником, который движется направо со скоростью в 7/10 скорости света. Если вы находитесь справа и луч приближается к вам, цвет будет синим, а если вы слева и луч удаляется, то он покажется красным. На изображении представлен «мгновенный снимок» волновой картины, источник находится возле его центра

Илл. EE. В анаморфном искусстве отражаются не только изменения под действием перспективы, но и некоторые более общие виды трансформаций. Диапазон возможных изображений, которые могут представлять некоторую сцену, намного больше и включает некоторые очень искаженные варианты

Илл. FF. Сворачивание листа графена различными способами дает много вариантов линейных одномерных молекул – нанотрубок

Илл. GG. Иллюстрация трансформаций в цветовом пространстве. Слева вверху мы видим оригинальное изображение прилавка с конфетами в Барселоне. Справа вверху к нему применено простое жесткое преобразование цветового пространства. На двух нижних рисунках применены два различных локальных преобразования: одно слабое и одно достаточно сильное

Илл. HH. Геометрические фигуры, цвет, симметрия, анаморфия и анахромия порождают удивительную красоту

Илл. II и JJ. Цветной RGB-куб изображает имеющиеся возможности выбора окрашивания элемента изображения (пикселя) в каждой точке. Посредством цветового зрения мы получаем доступ к трем дополнительным измерениям

Илл. KK. Здесь концепция цветового пространства свойств иллюстрируется путем ограничения изображения долями цвета, соответствующими линии и лицу, прежде чем мы обращаемся ко всему кубу. Подписи под рисунками (электромагнитное, слабое и сильное) намекают на тот факт, что наши Главные теории электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий основаны на пространствах свойств размерностью 1, 2 и 3

Илл. LL. Использование объектива типа «рыбий глаз» добавляет второй уровень анаморфии к этому поразительному интерьеру современной мечети

Илл. MM. Кажется, что кваркам нужны какие-то силы, сходные по природе с пружиной или резиновым жгутом, которые усиливаются по мере того, как растягивается соединяющая два кварка связь

Илл. NN. Электрон и позитрон, ускоренные до высоких энергий и двигавшиеся в противоположных направлениях, аннигилировали, и на картинке представлены последствия этого события. Мы видим три группы частиц, движущихся – очень быстро! – в трех различных направлениях. Эти три струи являются аватарами кварка, антикварка и цветного глюона

Илл. OO. «Силовые линии», говоря языком Фарадея, которые соединяют кварк и антикварк, образуют плотную трубку. Эта трубка представляет поток цветового электрического поля, который течет от источника-кварка к поглощающему его антикварку. Поскольку глюоны, которые образуют цветовые электрические поля, «клейкие», они связываются вместе. Это явление – ключ к удержанию кварков

Илл. PP. Эта фигура представляет собой важный вариант предыдущей. Здесь распределение потока соединяет три кварка, и это – основа барионов, например протонов, которые образуют наше вещество «То ты еси» или «Tat tvam asi» на санскрите

Илл. QQ. Существует возможность того, что три силовые трубки соединятся в точке – это специальная черта трехцветной квантовой хромодинамики, «правило обесцвечивания», которое объясняется в тексте. Распределение потоков на вклейке MM, с постера, которым была отмечена моя Нобелевская премия, не вполне верно (см. вклейку PP), но на этом рисунке из лауреатского диплома все точно!