Kurš zinātnieks uzrakstīja īsu laika vēsturi. Īsa laika vēsture

Vakar, 2018. gada 14. martā, nomira Stīvens Hokings. Viens no slavenākajiem zinātniekiem pusgadsimtu bija uzmanības centrā daudzu iemeslu dēļ: cīņa pret slimībām, grāmata " Īss stāsts laiks”, bīstamības paziņojumi mākslīgais intelekts, pētījumi melno caurumu jomā. Lai gan lielāko daļu viņa sasniegumu līdz galam var saprast un novērtēt tikai pasaulslaveni zinātnieki, Hokings paveica pašu svarīgāko – viņš zinātnē ieinteresēja vienkāršus cilvēkus.

Ir aplami uzskatīt, ka Hokings kļuva slavens tikai savas slimības dēļ. Amiotrofiskā laterālā skleroze (ALS) zinātniekam sāka attīstīties studiju laikā. Gadu pēc Oksfordas universitātes absolvēšanas (1962. gadā) ārsti paziņoja, ka Stīvenam atlicis dzīvot mazāk nekā trīs gadus. Nerūpēdamies par dzirdēto, viņš turpināja nodarboties ar zinātni. ALS ir biedējošs, jo tas attīstās lēni, pakāpeniski iznīcinot vienu neironu pēc otra. Tas galu galā noved pie ekstremitāšu mazspējas un paralīzes. Joprojām nav ārstēšanas.

Hokingam savā ziņā paveicās: slimība progresēja lēnāk nekā vairumā gadījumu. Viņš ratiņkrēslā atradās tikai sešdesmito gadu beigās. Taču 1985. gadā notika jauna nelaime: zinātnieks saslima ar pneimoniju. Lai glābtu savu dzīvību, viņam tika veikta traheostoma. Tātad Hokings arī zaudēja balsi. Zinātnieks runāja caur runas sintezatoru. Viņš izmantoja rādītājpirkstu, lai vadītu datoru. labā roka- vienīgais, kurš saglabāja mobilitāti.

Viens no vismaz 20. gadsimta (ja ne cilvēces vēsturē) lielākajiem prātiem, būdams ieslēgts savā ķermenī, formulēja vairākas svarīgas hipotēzes un pieņēmumus, kas var izrādīties pravietiski.
Melnie caurumi

Hokinga aizraušanās bija Visuma izpēte. Viņu īpaši fascinēja melnie caurumi. Lai pēc iespējas vairāk vienkāršotu, tas ir apgabalu nosaukums ar spēcīgu gravitācijas pievilcību, ko nevar pārvarēt neviens objekts.

Elementāro daļiņu emisijas process ar melno caurumu, tas ir, tā “iztvaikošana”, tika nosaukts par godu Hokingam. Process, protams, ir tīri hipotētisks. Tāpat kā lielākā daļa zinātnieka pieņēmumu, viņa teorijas pārskatāmā nākotnē ir vienkārši neiespējami pārbaudīt.

Kāpēc tad tas viss ir vajadzīgs? Vienkārši atcerieties stāstu par Pīteru Higsu. Tālajā 1964. gadā viņš izvirzīja teoriju par eksistenci elementārdaļiņa, kas nosaka bozonu inerciālo masu. Tas tika atklāts tikai gandrīz 50 gadus vēlāk, veicot pētījumus Lielajā hadronu paātrinātājā. Higss, kurš pavadīja pusgadsimtu, cenšoties pierādīt, ka viņam ir taisnība, beidzot saņēma a Nobela prēmija. Interesanti, ka Hokings pēc tam uzlika 100 USD: viņš bija pārliecināts, ka Higsa bozons netiks atklāts.

Var pieņemt, ka Hokinga hipotēzēm būs tāds pats liktenis: tās tiks pierādītas daudzus gadus vēlāk vai arī veidos citu pamatu. zinātniskie atklājumi. Ir paradoksāli, ka Hokings nekad nav saņēmis Nobela prēmiju, lai gan viņa autoritāte zinātnieku aprindās un viņa darba nozīme nekad netika apstrīdēta.

Hokings kopā ar profesoru Džimu Hārtlu izvirzīja Visuma modeli bez robežām telpā un laikā. Zinātnieki salīdzināja Visumu ar Zemi, tikai daudz lielāku - tāpat kā nav iespējams sasniegt Zemes malu (lai gan plakanzemnieki cenšas), Visumam nav sienu.

2015. gadā Hokings izvirzīja jaunu teoriju. Viņš uzskatīja, ka melnie caurumi ir savdabīgi portāli paralēlā pasaule. Pēc zinātnieka domām, objekti un dati, iekrītot melnajā caurumā, nepazūd, bet pāriet uz citu dimensiju.
Cilvēces nākotne

Līdztekus hipotēzēm par melnajiem caurumiem Hokingu interesēja daudz ikdienišķas lietas, piemēram, cilvēces glābšana. Zinātnieks vairākkārt ir norādījis, ka vienīgais veids, kā turpināt mūsu sugas eksistenci, ir pārcelšanās uz citu planētu. Salīdzinot ar citām Stīvena tēzēm, šo joprojām var uzskatīt par saprotamāko un reālistiskāko.

Hokings uzskatīja, ka cilvēki pārāk aktīvi patērē planētas resursus, kas novedīs pie to izsīkšanas un ar to saistītām problēmām.

“Mēs neesam kļuvuši mazāk mantkārīgi vai stulbi. Kopš mūsu pēdējā intervija Pasaules iedzīvotāju skaits ir pieaudzis par pusmiljardu, un tam nav gala. 2100. gadā uz planētas jau būs 11 miljardi,” Hokings sacīja intervijā Lerijam Kingam.

Zinātnieks problēmas saskatīja gandrīz visur: gaisa piesārņojums, klimata pārmaiņas. Vienīgā pestīšanas iespēja ir pārcelties uz citām planētām.

Bet viņš to arī atzina pašreizējā attīstības stadijā līdzīgas misijas neiespējami: "Mums uz Zemes sāk pietrūkt vietas, mums ir jāpārvar tehniskās barjeras, kas neļauj mums dzīvot citur Visumā."

Ceļošana laikā

Ir zināms, ka, studējot universitātē, Hokings bija klasisks nerds: viņš negāja uz ballītēm, nebija iesaistīts apšaubāmās lietās, Brīvais laiks nodarbojies ar grāmatām un klasisko mūziku. Tomēr viņam noteikti bija humora izjūta.

Tātad Hokings nolēma pielikt punktu hipotēzēm par ceļošanu laikā un humoristiskā veidā pierādīja, ka tās nav iespējamas. Zinātnieks sarīkoja ballīti, uz kuru “uzaicināja” laika ceļotājus:

“Es nesūtīju ielūgumus, kamēr ballīte nebija beigusies. Es ilgi gaidīju, bet neviens nenāca,” sacīja Hokings.

Mākslīgais intelekts

Hokings kopā ar Elonu Masku daudzkārt ir runājis par mākslīgā intelekta briesmām. Pēc viņa domām, mākslīgā intelekta izveide būs viens no galvenajiem atklājumiem vēsturē, taču tajā pašā laikā tas pakļaus cilvēkus riskam. Piemēram, kas notiks, ja mākslīgais intelekts kļūs jauna forma dzīvību un uzskata cilvēku par draudu savai eksistencei? Vai arī viņš savus mērķus liks augstāk par cilvēku vajadzībām un norādījumiem? Realitātē tas izrādīsies sava veida “Terminatora” scenārijs.

Zinātnieks sacīja, ka īstermiņā problēma ir tā, kurš kontrolē AI, un ilgtermiņā - vai vispār ir iespējams kontrolēt mākslīgo intelektu.

Hokings dzīvoja pusgadsimtu ilgāk, nekā prognozēts. Pagaidām nav iespējams pilnībā aptvert viņa teoriju nozīmi. Viņš iebaroja āķus un iemeta makšķeres, un viņa pēctečiem būs jāiegūst loms – jāpierāda teorijas, jāizpēta pieņēmumi un hipotēzes.

Džeremijs Klārksons izraisīja miljoniem cilvēku interesi par automašīnām un vadītāja apliecība Nē. Hokings darīja to pašu: viņš aizrāva tos, kuriem zināšanas par ķīmiju beidzās ar valences definīciju, bet fizikā ar formulu E = mc² - ar zinātni. Par to es viņam pateicos.

ĪSĀ LAIKU VĒSTURE

Izdevniecība izsaka pateicību literārajām aģentūrām Writers House LLC (ASV) un Synopsis Literary Agency (Krievija) par palīdzību tiesību iegūšanā.

* * *

Veltīts Džeinai

Pateicība

Es nolēmu mēģināt uzrakstīt populāru grāmatu par telpu un laiku pēc Lēba lekciju lasīšanas Hārvardā 1982. gadā. Tolaik jau bija diezgan daudz grāmatu, kas bija veltītas agrīnajam Visumam un melnajiem caurumiem, gan ļoti labas, piemēram, Stīvena Veinberga grāmata “Pirmās trīs minūtes”, gan ļoti sliktas, kuras šeit nav jānosauc. Bet man šķita, ka neviens no viņiem faktiski neskāra jautājumus, kas mudināja mani studēt kosmoloģiju un kvantu teorija: No kurienes radās Visums? Kā un kāpēc tas radās? Vai tas beigsies, un, ja beigsies, kā? Šie jautājumi interesē mūs visus. Bet mūsdienu zinātne ir pilns ar matemātiku, un tikai dažiem speciālistiem tajā ir pietiekami daudz zināšanu, lai to visu saprastu. Tomēr pamatidejas par dzimšanu un nākotnes liktenis Visumu var pasniegt bez matemātikas palīdzības tā, lai tie kļūtu saprotami pat cilvēkiem, kuri nav saņēmuši Speciālā izglītība. Tas ir tas, ko es mēģināju darīt savā grāmatā. Cik ļoti man tas izdevās, lai spriež lasītājs.

Man teica, ka katra formula, kas iekļauta grāmatā, samazinās pircēju skaitu uz pusi. Tad nolēmu iztikt pavisam bez formulām. Tiesa, beigās tomēr uzrakstīju vienu vienādojumu – slaveno Einšteina vienādojumu E = mc². Ceru, ka tas neatbaidīs pusi manu potenciālo lasītāju.

Ja neskaita manu slimību - amiotrofisko laterālo sklerozi - tad gandrīz visā pārējā man paveicās. Palīdzība un atbalsts, ko sniedza mana sieva Džeina un bērni Roberts, Lūsija un Timotijs, ļāva man dzīvot samērā normālu dzīvi un gūt panākumus darbā. Man paveicās ar to, ko izvēlējos teorētiskā fizika, jo tas viss ietilpst galvā. Tāpēc mans fiziskais vājums nekļuva par nopietnu šķērsli. Mani kolēģi bez izņēmuma vienmēr man ir snieguši maksimālu palīdzību.

Mana darba pirmajā, “klasiskajā” posmā mani tuvākie kolēģi un asistenti bija Rodžers Penrouzs, Roberts Džeroks, Brendons Kārters un Džordžs Eliss. Esmu viņiem pateicīgs par palīdzību un sadarbību. Šī fāze vainagojās ar grāmatas The Large-Scale Structure of Spacetime publicēšanu, ko Eliss un es uzrakstījām 1973. gadā. Es neieteiktu lasītājiem pievērsties tai. Papildus informācija: Tas ir pārslogots ar formulām un grūti lasāms. Ceru, ka kopš tā laika esmu iemācījies rakstīt pieejamāk.

Mana darba otrajā, "kvantu" fāzē, kas sākās 1974. gadā, es galvenokārt strādāju ar Geriju Gibonsu, Donu Peidžu un Džimu Hārtlu. Esmu daudz parādā viņiem, kā arī saviem maģistrantūras studentiem, kuri man sniedza milzīgu palīdzību gan šī vārda “fiziskā”, gan “teorētiskā” nozīmē. Nepieciešamība sekot līdzi maģistrantiem bija ārkārtīgi svarīgs motivētājs un, manuprāt, atturēja mani no iestrēgšanas purvā.

Braiens Vits, viens no maniem studentiem, man ļoti palīdzēja šīs grāmatas tapšanā. 1985. gadā, uzskicējot pirmo, aptuvens plāns grāmatas, saslimu ar pneimoniju. Un tad operācija, un pēc traheotomijas es pārstāju runāt, būtībā zaudējot spēju sazināties. Es domāju, ka nevarēšu pabeigt grāmatu. Bet Braiens ne tikai palīdzēja man to pārstrādāt, bet arī iemācīja man to izmantot datorprogramma Living Center, kuru man piešķīra Volts Voltošs no Words Plus, Inc., Saniveilai, Kalifornijā. Ar tās palīdzību es varu rakstīt grāmatas un rakstus, kā arī runāt ar cilvēkiem, izmantojot runas sintezatoru, ko man piešķīris cits Sunnyvale uzņēmums Speech Plus. Deivids Meisons manā ratiņkrēslā uzstādīja šo sintezatoru un nelielu personālo datoru. Šī sistēma mainīja visu: man kļuva vēl vieglāk sazināties nekā pirms manas balss zaudēšanas.

Esmu pateicīgs daudziem, kuri ir lasījuši grāmatas agrīnās versijas, par ieteikumiem, kā to varētu uzlabot. Tādējādi Bantam Books redaktors Pīters Gazardi man sūtīja vēstuli pēc vēstules ar komentāriem un jautājumiem par punktiem, kas, viņaprāt, bija slikti izskaidroti. Jāatzīst, ka biju diezgan nokaitināts, kad saņēmu milzīgu ieteicamo labojumu sarakstu, taču Gazzardi bija pilnīga taisnība. Esmu pārliecināts, ka grāmatu padarīja daudz labāku Gazzardi, kurš berzēja manu degunu kļūdās.

Es izsaku visdziļāko pateicību maniem asistentiem Kolinam Viljamsam, Deividam Tomasam un Raimondam Laflamam, manām sekretārēm Džūdijai Fellai, Annai Ralfai, Šerilai Bilingtonei un Sjū Meisijai un manām medmāsām.

Es neko nevarētu panākt, ja visi izdevumi Zinātniskie pētījumi un nepieciešamo medicīnisko palīdzību nesniedza Gonville un Caius koledža, Zinātniskās un tehniskās pētniecības padome un Leverhulme, MacArthur, Nuffield un Ralph Smith fondi. Esmu viņiem visiem ļoti pateicīgs.

1987. gada 20. oktobris
Stīvens Hokings

Pirmā nodaļa
Mūsu priekšstats par Visumu

Reiz slavens zinātnieks (viņi saka, ka tas bija Bertrāns Rasels) nolasīja publisku lekciju par astronomiju. Viņš stāstīja, kā Zeme riņķo ap Sauli, bet Saule savukārt riņķo ap centru milzīgai zvaigžņu kopai, ko sauc par mūsu Galaktiku. Kad lekcija tuvojās beigām, maza veca kundze piecēlās no pēdējās rindas un teica: “Viss, ko tu mums teici, ir muļķības. Patiesībā mūsu pasaule ir plakana plāksne, kas atrodas milzu bruņurupuča mugurā. Atlaidīgi smaidīdams, zinātnieks jautāja: "Ko atbalsta bruņurupucis?" "Tu esi ļoti gudrs, jaunekli," atbildēja vecā dāma. "Bruņurupucis atrodas uz cita bruņurupuča, tas arī ir uz bruņurupuča, un tā tālāk, un tā tālāk."

Ideja par Visumu kā nebeidzamu bruņurupuču torni lielākajai daļai no mums šķitīs smieklīga, bet kāpēc mēs domājam, ka zinām labāk? Ko mēs zinām par Visumu un kā mēs to uzzinājām? No kurienes radās Visums un kas ar to notiks? Vai Visumam bija sākums, un, ja tā, tad kas notika? pirms sākuma? Kāda ir laika būtība? Vai tas kādreiz beigsies? Fizikas sasniegumi pēdējos gados, ko zināmā mērā esam parādā fantastiskām jaunajām tehnoloģijām, ļauj mums beidzot iegūt atbildes uz vismaz dažiem no šiem jautājumiem, kas jau sen ir mūsu priekšā. Paies laiks, un šīs atbildes, iespējams, būs tikpat drošas kā fakts, ka Zeme griežas ap Sauli, un, iespējams, tikpat smieklīgas kā bruņurupuču tornis. Tikai laiks (lai kāds tas būtu) izšķirs.

Vēl 340. gadā pirms mūsu ēras. e. Grieķu filozofs Aristotelis savā grāmatā “Par debesīm” sniedza divus pārliecinošus argumentus par labu tam, ka Zeme nav plakana kā plāksne, bet apaļa kā bumba. Pirmkārt, Aristotelis to uzminēja mēness aptumsumi rodas, kad Zeme atrodas starp Mēnesi un Sauli. Zeme vienmēr met apaļu ēnu uz Mēnesi, un tas var notikt tikai tad, ja Zeme ir sfēriska. Ja Zeme būtu plakans disks, tās ēnai būtu iegarenas elipses forma – ja vien aptumsums vienmēr nenotiek tieši tajā brīdī, kad Saule atrodas tieši uz diska ass. Otrkārt, no jūras braucienu pieredzes grieķi zināja, ka dienvidu reģionos Ziemeļzvaigzne debesīs atrodas zemāk nekā ziemeļu reģionos. (Tā kā Polaris ir augstāk Ziemeļpols, tas atradīsies tieši virs Ziemeļpolā stāvoša novērotāja galvas, un cilvēkam pie ekvatora šķitīs, ka tas atrodas pie horizonta.) Zinot atšķirību šķietamajā stāvoklī PolārzvaigzneĒģiptē un Grieķijā Aristotelis pat spēja aprēķināt, ka ekvatora garums bija 400 000 stadionu. Ar ko stadions bija vienāds, nav precīzi zināms, bet tas bija aptuveni 200 metri, un tāpēc Aristoteļa aplēses bija aptuveni 2 reizes lielāka vērtība, pieņemts tagad. Grieķiem bija arī trešais arguments par labu Zemes sfēriskajai formai: ja Zeme nav apaļa, tad kāpēc mēs vispirms redzam virs horizonta paceļamies kuģa buras un tikai pēc tam pašu kuģi?

Aristotelis uzskatīja, ka Zeme ir nekustīga, un Saule, Mēness, planētas un zvaigznes riņķo ap to riņķveida orbītās. Saskaņā ar saviem mistiskajiem uzskatiem par Visuma centru viņš uzskatīja Zemi un par vispilnīgāko apļveida kustību. 2. gadsimtā Ptolemajs attīstīja Aristoteļa ideju līdz galam. kosmoloģiskais modelis. Zeme atrodas centrā, to ieskauj astoņas sfēras, kurās atrodas Mēness, Saule un piecas tolaik zināmās planētas: Merkurs, Venera, Marss, Jupiters un Saturns (1.1. att.). Pašas planētas, pēc Ptolemaja domām, pārvietojās mazākos apļos, kas savienoti ar attiecīgajām sfērām. Tas izskaidro ļoti sarežģīto ceļu, pa kuru mēs redzam planētas. Pēdējā sfērā atrodas fiksētās zvaigznes, kuras, viena pret otru paliekot vienā pozīcijā, pārvietojas pa debesīm visas kopā kā vienots veselums. Kas atradās aiz pēdējās sfēras, netika izskaidrots, taču jebkurā gadījumā tā vairs nebija daļa no Visuma, ko novēro cilvēce.

Rīsi. 1.1

Ptolemaja modelis ļāva diezgan labi paredzēt pozīciju debess ķermeņi debesīs, bet par precīza prognoze viņam nācās samierināties, ka dažviet Mēness trajektorija iet 2 reizes tuvāk Zemei nekā citās. Tas nozīmē, ka vienā pozīcijā Mēnesim vajadzētu parādīties 2 reizes lielākam nekā citā! Ptolemajs apzinājās šo trūkumu, taču viņa teorija tika atzīta, lai gan ne visur. kristiešu baznīca pieņēma Ptolemaja Visuma modeli kā tādu, kas nav pretrunā ar Bībeli: šis modelis bija labs, jo atstāja daudz vietas ellei un debesīm ārpus fiksēto zvaigžņu sfēras. Tomēr 1514. gadā poļu priesteris Nikolajs Koperniks ierosināja vēl vienkāršāku modeli. (Sākumā, iespējams, baidīdamies, ka Baznīca viņu pasludinās par ķeceri, Koperniks savu modeli popularizēja anonīmi.) Viņa ideja bija tāda, ka Saule centrā stāvēja nekustīgi, un Zeme un citas planētas riņķo ap to riņķveida orbītās. Pagāja gandrīz gadsimts, līdz Kopernika ideja tika uztverta nopietni. Divi astronomi - vācietis Johanness Keplers un itālis Galilejs Galilejs - izteica atbalstu Kopernika teorijai, neskatoties uz to, ka Kopernika paredzētās orbītas precīzi neatbilda novērotajām. Aristoteļa-Ptolemaja teorija tika atzīta par nepieņemamu 1609. gadā, kad Galilejs sāka vērot nakts debesis, izmantojot nesen izgudrotu teleskopu. Pavēršot savu teleskopu uz planētu Jupiters, Galileo atklāja vairākus mazus pavadoņus jeb pavadoņus, kas riņķo ap Jupiteru. Tas nozīmēja, ka ne visiem debess ķermeņiem obligāti jāgriežas tieši ap Zemi, kā uzskatīja Aristotelis un Ptolemajs. (Protams, joprojām varētu pieņemt, ka Zeme atrodas Visuma centrā, un Jupitera pavadoņi pārvietojas pa ļoti sarežģītu ceļu ap Zemi, tā ka šķiet, ka tie tikai riņķo ap Jupiteru. Tomēr Kopernika teorija bija daudz vienkāršāk.) Tajā pašā laikā Johanness Keplers modificēja Kopernika teoriju, pamatojoties uz pieņēmumu, ka planētas pārvietojas nevis pa apļiem, bet gan pa elipsēm (elipse ir iegarens aplis). Visbeidzot, tagad prognozes sakrita ar novērojumu rezultātiem.

Kas attiecas uz Kepleru, viņa eliptiskās orbītas bija mākslīga (ad hoc) hipotēze un turklāt “negracioza”, jo elipse ir daudz mazāk perfekta figūra nekā aplis. Gandrīz nejauši atklājis, ka eliptiskās orbītas labi saskan ar novērojumiem, Keplers nekad nav spējis saskaņot šo faktu ar savu ideju, ka planētas griežas ap Sauli magnētisko spēku ietekmē. Izskaidrojums nāca daudz vēlāk, 1687. gadā, kad Īzaks Ņūtons publicēja savu grāmatu “Dabas filozofijas matemātiskie principi”. Tajā Ņūtons ne tikai izvirzīja teoriju par materiālo ķermeņu kustību laikā un telpā, bet arī izstrādāja sarežģītas matemātiskas metodes, kas nepieciešamas debess ķermeņu kustības analīzei. Turklāt Ņūtons postulēja likumu universālā gravitācija, saskaņā ar kuru ikviens ķermenis Visumā tiek piesaistīts jebkuram citam ķermenim tā, ka lielāks spēks, jo lielāka ir šo ķermeņu masa un mazāks attālums starp tiem. Tas ir tas pats spēks, kas liek ķermeņiem nokrist zemē. (Stāsts, ka Ņūtonu iedvesmojis ābols, kas uzkritis viņam uz galvas, gandrīz noteikti ir neuzticams. Pats Ņūtons tikai teica, ka ideja par gravitāciju viņam ienāca prātā, kad viņš sēdēja “apcerīgā noskaņojumā” un “notikums bija kritiens no ābola ".) Ņūtons tālāk parādīja, ka saskaņā ar viņa likumu Mēness gravitācijas spēku ietekmē pārvietojas eliptiskā orbītā ap Zemi, un Zeme un planētas griežas eliptiskās orbītās ap Sauli.

Kopernika modelis palīdzēja atbrīvoties no Ptolemajiem debess sfēras, un tajā pašā laikā no idejas, ka Visumam ir kaut kāda dabiska robeža. Tā kā “fiksētās zvaigznes” nemaina savu atrašanās vietu debesīs, izņemot to apļveida kustību, kas saistīta ar Zemes griešanos ap savu asi, bija dabiski pieņemt, ka fiksētās zvaigznes ir objekti, kas līdzīgi mūsu Saulei, tikai daudz vairāk. tālu.

Ņūtons saprata, ka saskaņā ar viņa gravitācijas teoriju zvaigznēm ir jāpievelkas vienai pie otras un tāpēc, šķiet, tās nevar palikt pilnīgi nekustīgas. Vai viņiem nevajadzētu krist viens otram virsū, kaut kad tuvojoties? 1691. gadā vēstulē Ričardam Bentlijam, tā laika vadošajam domātājam, Ņūtons teica, ka tas patiešām notiktu, ja mums būtu tikai ierobežots skaits zvaigžņu ierobežotā telpas apgabalā. Bet, Ņūtons sprieda, ja zvaigžņu skaits ir bezgalīgs un tās ir vairāk vai mazāk vienmērīgi sadalītas bezgalīgā telpā, tad tas nekad nenotiks, jo nav tāda centrālā punkta, kur tām būtu jānokrīt.

Šie argumenti ir piemērs tam, cik viegli ir iekulties nepatikšanās, runājot par bezgalību. Bezgalīgā Visumā par centru var uzskatīt jebkuru punktu, jo abās tā pusēs zvaigžņu skaits ir bezgalīgs. Tikai daudz vēlāk viņi saprata, ka pareizāka pieeja ir izvēlēties ierobežotu sistēmu, kurā visas zvaigznes krīt viena uz otru, tiecoties uz centru, un redzēt, kādas izmaiņas notiktu, ja mēs pievienotu arvien vairāk zvaigznes, kas sadalītas aptuveni. vienmērīgi ārpus apskatāmā reģiona. Saskaņā ar Ņūtona likumu papildu zvaigznes vidēji nekādā veidā neietekmēs sākotnējās zvaigznes, tas ir, zvaigznes ar tādu pašu ātrumu nokritīs izvēlētā apgabala centrā. Neatkarīgi no tā, cik zvaigznes mēs pievienojam, tās vienmēr būs centrā. Mūsdienās ir zināms, ka bezgalīgs statisks Visuma modelis nav iespējams, ja gravitācijas spēki vienmēr paliek savstarpējas pievilkšanās spēki.

Interesanti, kāds bija vispārējais zinātniskās domas stāvoklis pirms divdesmitā gadsimta sākuma: nevienam neienāca prātā, ka Visums varētu paplašināties vai sarukt. Ikviens uzskatīja, ka Visums vai nu vienmēr pastāvēja nemainīgā stāvoklī, vai arī tika izveidots kādā pagātnes brīdī, aptuveni tāds, kāds tas ir tagad. Daļēji to var izskaidrot ar cilvēku tieksmi ticēt mūžīgām patiesībām, kā arī ar īpašo pievilcību domai, ka, lai arī viņi paši noveco un mirst, Visums paliks mūžīgs un nemainīgs.

Pat tie zinātnieki, kuri saprata, ka Ņūtona gravitācijas teorija padarīja statisku Visumu neiespējamu, nedomāja par Visuma paplašināšanās hipotēzi. Viņi mēģināja modificēt teoriju, padarot gravitācijas spēku atgrūdošu ļoti lielos attālumos. Tas praktiski nemainīja prognozēto planētu kustību, taču ļāva bezgalīgajam zvaigžņu sadalījumam saglabāties līdzsvarā, jo tuvējo zvaigžņu pievilcību kompensēja atgrūšanās no tālajām. Bet tagad mēs uzskatām, ka šāds līdzsvars būtu nestabils. Patiesībā, ja kādā apgabalā zvaigznes nedaudz pietuvosies, tad pievilcības spēki starp tām palielināsies un kļūs stiprāki par atgrūdošiem spēkiem, tā ka zvaigznes turpinās tuvoties. Ja attālums starp zvaigznēm nedaudz palielinās, tad atgrūšanas spēki būs lielāki un attālums palielināsies.

Parasti tiek piedēvēts vēl viens iebildums pret bezgalīgā statiskā Visuma modeli Vācu filozofs Heinrihs Olberss, kurš 1823. gadā publicēja šim modelim veltītu darbu. Patiesībā daudzi Ņūtona laikabiedri strādāja pie vienas un tās pašas problēmas, un Albersa raksts nebija pat pirmais, kas izteica nopietnus iebildumus. Viņa bija pirmā, kas tika plaši citēta. Iebildums ir šāds: bezgalīgā statiskā Visumā jebkuram redzes staram jābalstās uz kādu zvaigzni. Bet tad debesīm, pat naktī, vajadzētu spīdēt spilgti, piemēram, Saulei. Olbersa pretarguments bija tāds, ka gaisma, kas pie mums nāk no tālām zvaigznēm, ir jāsamazina, absorbējot vielu savā ceļā. Bet šajā gadījumā šai vielai pašai vajadzētu uzkarst un spoži spīdēt kā zvaigznēm. Vienīgais veids, kā izvairīties no secinājuma, ka naksnīgās debesis spīd spoži, tāpat kā Saule, ir pieņemt, ka zvaigznes ne vienmēr spīdēja, bet gan iedegās kādā noteiktā laika posmā pagātnē. Tad absorbējošajai vielai, iespējams, vēl nebija laika sasilt, vai arī tālu zvaigžņu gaisma mūs vēl nav sasniegusi. Taču rodas jautājums: kāpēc iedegās zvaigznes?

Protams, Visuma rašanās problēma cilvēku prātus nodarbina ļoti ilgu laiku. Saskaņā ar vairākām agrīnām kosmogonijām un jūdu, kristiešu un musulmaņu mītiem mūsu Visums radās kādā konkrētā un ne pārāk tālā pagātnes brīdī. Viens no šādu uzskatu iemesliem bija nepieciešamība atrast Visuma pastāvēšanas “pirmo cēloni”. Jebkurš notikums Visumā tiek izskaidrots, norādot tā cēloni, tas ir, citu notikumu, kas noticis agrāk; šāds paša Visuma pastāvēšanas skaidrojums ir iespējams tikai tad, ja tam būtu sākums. Vēl vienu pamatojumu savā esejā “Par Dieva pilsētu” izvirzīja Svētais Augustīns. Viņš norādīja, ka civilizācija progresē, un mēs atceramies, kurš to vai citu izdarījis un kurš ko izdomājis. Tāpēc cilvēce un līdz ar to, iespējams, arī Visums, visticamāk, nepastāvēs ļoti ilgi. Svētais Augustīns uzskatīja par pieņemamu Visuma radīšanas datumu, kas atbilst Genesis grāmatai: aptuveni 5000. gadu pirms mūsu ēras. e. (Interesanti, ka šis datums nav tik tālu no pēdējās dienas beigām ledus laikmets– 10 000 BC pirms mūsu ēras, ko arheologi uzskata par civilizācijas sākumu.)

Aristotelim un lielākajai daļai citu grieķu filozofu ideja par Visuma radīšanu nepatika, jo tā bija saistīta ar dievišķo iejaukšanos. Tāpēc viņi uzskatīja, ka cilvēki un apkārtējā pasaule pastāv un pastāvēs mūžīgi. Senatnes zinātnieki apsvēra argumentu par civilizācijas progresu un nolēma, ka pasaulē periodiski notiek plūdi un citas kataklizmas, kas visu laiku atgrieza cilvēci civilizācijas sākuma punktā.

Jautājumus par to, vai Visums radās kādā sākotnējā laika posmā un vai tas ir ierobežots telpā, vēlāk ļoti rūpīgi aplūkoja filozofs Imanuels Kants savā monumentālajā (un ļoti neskaidrajā) darbā “Tīrā prāta kritika”, kas tika publicēts 1781. Šos jautājumus viņš nosauca par tīra saprāta antinomijām (t.i., pretrunām), jo redzēja, ka vienlīdz neiespējami pierādīt vai atspēkot gan tēzi par Visuma sākuma nepieciešamību, gan antitēzi par tā mūžīgo esamību. Kanta tēze tika argumentēta ar to, ka, ja Visumam nebūtu sākuma, tad pirms katra notikuma būtu bezgalīgs laika periods, un Kants to uzskatīja par absurdu. Atbalstot antitēzi, Kants teica, ka, ja Visumam būtu sākums, tad pirms tā būtu bijis bezgalīgs laika periods, un tad rodas jautājums, kāpēc Visums pēkšņi radās vienā laika punktā, bet citā ne. ? Faktiski Kanta argumenti ir praktiski vienādi gan tēzei, gan antitēzei. Tas izriet no klusējot izteikta pieņēmuma, ka laiks ir bezgalīgs pagātnē neatkarīgi no tā, vai Visums pastāvēja vai nepastāvēja mūžīgi. Kā redzēsim tālāk, pirms Visuma rašanās laika jēdziens ir bezjēdzīgs. Uz to pirmais norādīja svētais Augustīns. Uz jautājumu, ko Dievs darīja pirms Visuma radīšanas, Augustīns nekad neatbildēja, ka Dievs gatavo elli tiem, kas uzdeva šādus jautājumus. Nē, viņš teica, ka laiks ir Dieva radīta Visuma neatņemama īpašība un tāpēc nebija laika pirms Visuma rašanās.

Kad lielākā daļa cilvēku ticēja statiskam un nemainīgam Visumam, jautājums par to, vai tam ir sākums vai nē, būtībā bija metafizikas un teoloģijas jautājums. Visas novērojamās parādības var izskaidrot vai nu ar teoriju, saskaņā ar kuru Visums pastāvēja mūžīgi, vai ar teoriju, saskaņā ar kuru Visums tika izveidots kādā noteiktā laika brīdī tā, ka viss izskatījās tā, it kā tas būtu pastāvējis mūžīgi. Taču 1929. gadā Edvīns Habls veica epohālu atklājumu: izrādījās, ka neatkarīgi no tā, kādu debesu daļu cilvēks novēro, visas tālās galaktikas strauji attālinās no mums. Citiem vārdiem sakot, Visums paplašinās. Tas nozīmē, ka vairāk agrīnie laiki visi objekti bija tuvāk viens otram nekā tagad. Tas nozīmē, ka bija laiks, apmēram pirms desmit vai divdesmit tūkstošiem gadu, kad tie visi atradās vienuviet, tā ka Visuma blīvums bija bezgala liels. Habla atklājums radīja jautājumu par to, kā Visums sākās, zinātnes jomā.

Habla novērojumi liecināja, ka pastāvēja laiks, tā sauktais Lielais sprādziens, kad Visums bija bezgala mazs un bezgala blīvs. Šādos apstākļos visi zinātnes likumi kļūst bezjēdzīgi un neļauj mums paredzēt nākotni. Ja vēl agrākos laikos kaut kādi notikumi notika, tie tomēr nekādi nevarēja ietekmēt to, kas notiek tagad. Tā kā nav novērojamas sekas, tās var vienkārši atstāt novārtā. Lielo sprādzienu var uzskatīt par laika sākumu tādā nozīmē, ka agrāki laiki vienkārši nebūtu definēti. Uzsvērsim, ka šāds sākuma punkts laikam ļoti atšķiras no visa, kas tika ierosināts pirms Habla. Laika sākums nemainīgā Visumā ir kaut kas tāds, kas jānosaka kaut kam, kas pastāv ārpus Visuma; Visuma sākumam nav fiziskas nepieciešamības. Visuma radīšanu, ko veicis Dievs, var attiecināt uz jebkuru pagātnes brīdi. Ja Visums paplašinās, tam var būt fiziski iemesli. Jūs joprojām varat iedomāties, ka tas bija Dievs, kurš radīja Visumu – Lielā sprādziena brīdī vai pat vēlāk (bet it kā Lielais sprādziens būtu noticis). Tomēr būtu absurdi teikt, ka Visums radās pirms Lielā sprādziena. Paplašinošā Visuma ideja neizslēdz radītāju, taču tā uzliek ierobežojumus iespējamajam viņa darba datumam!

Lai varētu runāt par Visuma būtību un to, vai tam bija sākums un vai būs beigas, ir labi jāsaprot, kas vispār ir zinātniskā teorija. Es pieturēšos vienkāršākais punkts viedoklis: teorija ir Visuma vai kādas tā daļas teorētisks modelis, kas papildināts ar noteikumu kopumu, kas savieno teorētiskos lielumus ar mūsu novērojumiem. Šis modelis pastāv tikai mūsu galvās, un tam nav citas realitātes (neatkarīgi no tā, kādu nozīmi mēs piešķiram šim vārdam). Teorija tiek uzskatīta par labu, ja tā atbilst divām prasībām: pirmkārt, tai precīzi jāapraksta plaša novērojumu klase modelī, kurā ir tikai daži patvaļīgi elementi, un, otrkārt, teorijai ir jāsniedz ļoti precīzas prognozes par turpmāko novērojumu rezultātiem. Piemēram, Aristoteļa teorija, ka viss sastāv no četriem elementiem – zemes, gaisa, uguns un ūdens, bija pietiekami vienkārša, lai to sauktu par teoriju, taču tā nesniedza nekādas konkrētas prognozes. Ņūtona gravitācijas teorija balstījās uz vēl vienkāršāku modeli, kurā ķermeņi tiek piesaistīti viens otram ar spēku, kas ir proporcionāls noteiktam daudzumam, ko sauc par to masu, un apgriezti proporcionālu attāluma kvadrātam starp tiem. Taču Ņūtona teorija ļoti precīzi paredz Saules, Mēness un planētu kustību.

Jebkurš fizikālā teorija vienmēr ir īslaicīgs tādā nozīmē, ka tā ir tikai hipotēze, kuru nevar pierādīt. Neatkarīgi no tā, cik reizes teorija sakrīt ar eksperimentālajiem datiem, nevar būt drošs, ka nākamajā reizē eksperiments nebūs pretrunā ar teoriju. Tajā pašā laikā jebkuru teoriju var atspēkot, atsaucoties uz vienu novērojumu, kas nesaskan ar tās prognozēm. Kā norādīja filozofs, zinātnes filozofijas jomas speciālists Karls Popers, labas teorijas nepieciešama iezīme ir tā, ka tā sniedz prognozes, kuras principā var eksperimentāli falsificēt. Ikreiz, kad jauni eksperimenti apstiprina teorijas prognozes, teorija parāda savu vitalitāti un mūsu ticība tai kļūst stiprāka. Bet, ja kaut viens jauns novērojums nesaskan ar teoriju, mums tas ir vai nu jāatmet, vai jāatkārto. Tāda ir vismaz loģika, lai gan, protams, jums vienmēr ir tiesības šaubīties par novērojumu veicēja kompetenci.

Praksē bieži izrādās, ka jauna teorija patiesībā ir iepriekšējās paplašinājums. Piemēram, ārkārtīgi precīzi planētas Merkurs novērojumi ir atklājuši nelielas neatbilstības starp tās kustību un Ņūtona gravitācijas teorijas prognozēm. Saskaņā ar Einšteina vispārējo relativitātes teoriju, Merkūram vajadzētu kustēties nedaudz savādāk nekā Ņūtona teorijā. Fakts, ka Einšteina prognozes sakrita ar novērojumu rezultātiem, bet Ņūtona prognozes nesakrita, kļuva par vienu no izšķirošajiem apstiprinājumiem. jauna teorija. Tiesa, praksē mēs joprojām izmantojam Ņūtona teoriju, jo gadījumos, ar kuriem mēs parasti sastopamies, tās prognozes ļoti maz atšķiras no vispārējās relativitātes teorijas prognozēm. (Ņūtona teorijai ir arī liela priekšrocība, ka ar to ir daudz vieglāk strādāt nekā Einšteina teorijai.)

Zinātnes galvenais mērķis ir izveidot vienotu teoriju, kas aprakstītu visu Visumu. Risinot šo problēmu, lielākā daļa zinātnieku to sadala divās daļās. Pirmā daļa ir likumi, kas dod mums iespēju uzzināt, kā Visums laika gaitā mainās. (Zinot, kā Visums izskatās vienā laika brīdī, mēs varam izmantot šos likumus, lai noskaidrotu, kas ar to notiks jebkurā vēlākā brīdī.) Otrā daļa ir Visuma sākuma stāvokļa problēma. Daži uzskata, ka zinātnei būtu jānodarbojas tikai ar pirmo daļu, un uzskata, ka jautājums par to, kas bija sākumā, ir metafizikas un reliģijas jautājums. Šī viedokļa piekritēji saka, ka, tā kā Dievs ir visvarens, viņa griba bija “vadīt” Visumu pēc saviem ieskatiem. Ja viņiem ir taisnība, tad Dievam bija iespēja likt Visumam attīstīties pilnīgi nejauši. Dievs acīmredzot deva priekšroku tam, lai tas attīstītos ļoti regulāri, saskaņā ar noteiktiem likumiem. Bet tad ir tikpat loģiski pieņemt, ka pastāv arī likumi, kas regulē Visuma sākotnējo stāvokli.

Izrādās, ka ir ļoti grūti uzreiz izveidot teoriju, kas aprakstītu visu Visumu. Tā vietā mēs sadalām problēmu daļās un veidojam daļējas teorijas. Katrs no tiem apraksta vienu ierobežotu novērojumu klasi un izsaka par to prognozes, neņemot vērā visu pārējo lielumu ietekmi vai attēlojot pēdējo. vienkārši komplekti cipariem. Iespējams, ka šī pieeja ir pilnīgi nepareiza. Ja Visumā viss fundamentāli ir atkarīgs no visa pārējā, tad iespējams, ka, atsevišķi pētot problēmas daļas, nevar tikt tuvāk pilnīgam risinājumam. Tomēr iepriekš mūsu progress ir bijis šāds. Klasisks piemērs atkal ir Ņūtona gravitācijas teorija, saskaņā ar kuru gravitācijas spēks, kas iedarbojas starp diviem ķermeņiem, ir atkarīgs tikai no katra ķermeņa vienas īpašības, proti, tā masas, bet nav atkarīgs no tā, no kādas vielas ķermeņi ir izgatavoti. Līdz ar to, lai aprēķinātu orbītas, pa kurām pārvietojas Saule un planētas, nav nepieciešama to uzbūves un sastāva teorija.

Tagad ir divas galvenās daļējas teorijas, lai aprakstītu Visumu: vispārējā relativitāte un kvantu mehānika. Tie abi ir 20. gadsimta pirmās puses zinātnieku milzīgo intelektuālo darbu rezultāts. Vispārējā teorija relativitāte apraksta Visuma gravitācijas mijiedarbību un liela mēroga struktūru, tas ir, struktūru mērogā no dažiem kilometriem līdz miljonam miljoniem miljonu (vienam seko divdesmit četras nulles) kilometru jeb līdz novērojamā izmēra lielumam. daļa no Visuma. Kvantu mehānika nodarbojas ar parādībām ārkārtīgi mazos mērogos, piemēram, viena miljonā centimetra miljonā daļa. Un šīs divas teorijas, diemžēl, nav savienojamas – tās nevar būt vienlaikus pareizas. Viena no galvenajām mūsdienu fizikas pētījumu jomām un galvenā tēmaŠī grāmata ir jaunas teorijas meklējumi, kas apvienotu divas iepriekšējās vienā – gravitācijas kvantu teorijā. Šādas teorijas vēl nav, un, iespējams, vēl būs ilgi jāgaida, taču mēs jau zinām daudzas īpašības, kurām tai vajadzētu būt. Nākamajās nodaļās jūs redzēsiet, ka mēs jau zinām daudz par to, kādām prognozēm vajadzētu izrietēt no gravitācijas kvantu teorijas.

Ja jūs uzskatāt, ka Visums neattīstās patvaļīgi, bet pakļaujas noteiktiem likumiem, tad galu galā jums būs jāapvieno visas daļējās teorijas vienā pilnīgā, kas aprakstīs visu Visumā. Tiesa, šādas vienotas teorijas meklējumos ir viens fundamentāls paradokss. Viss iepriekš teiktais par zinātniskās teorijas pieņem, ka esam saprātīgas būtnes, mēs varam veikt jebkādus novērojumus Visumā un izdarīt loģiskus secinājumus, pamatojoties uz šiem novērojumiem. Šādā shēmā ir dabiski pieņemt, ka principā mēs varētu nonākt vēl tuvāk to likumu izpratnei, kas valda mūsu Visumā. Bet, ja vienota teorija patiešām pastāv, tad droši vien arī tai vajadzētu kaut kā ietekmēt mūsu rīcību. Un tad pašai teorijai vajadzētu noteikt mūsu meklēšanas rezultātu! Kāpēc viņai jau iepriekš būtu jānosaka, ka mēs no novērojumiem izdarīsim pareizos secinājumus? Kāpēc lai viņa tikpat viegli nenovestu mūs pie nepareiziem secinājumiem? Vai arī vispār neviena?

Pateicības

Grāmata ir veltīta Džeinai

Es nolēmu mēģināt uzrakstīt populāru grāmatu par telpu un laiku pēc Lēba lekciju lasīšanas Hārvardā 1982. gadā. Tolaik jau bija diezgan daudz grāmatu, kas bija veltītas agrīnajam Visumam un melnajiem caurumiem, gan ļoti labas, piemēram, Stīvena Veinberga grāmata “Pirmās trīs minūtes”, gan ļoti sliktas, kuras šeit nav jānosauc. Bet man šķita, ka neviens no viņiem patiesībā nerisināja jautājumus, kas mudināja mani studēt kosmoloģiju un kvantu teoriju: no kurienes radās Visums? kā un kāpēc tas radās? vai tas beigsies, un, ja beigsies, kā? Šie jautājumi interesē mūs visus. Taču mūsdienu zinātne ir ļoti bagāta ar matemātiku, un tikai dažiem speciālistiem ir pietiekamas zināšanas par pēdējo, lai to saprastu. Taču pamatidejas par Visuma dzimšanu un tālāko likteni var pasniegt bez matemātikas palīdzības, lai tās kļūtu saprotamas arī cilvēkiem, kuri nav saņēmuši zinātniskā izglītība. Tas ir tas, ko es mēģināju darīt savā grāmatā. Par to, cik man paveicas, ir jāspriež lasītājam.

Man teica, ka katra formula, kas iekļauta grāmatā, samazinās pircēju skaitu uz pusi. Tad nolēmu iztikt pavisam bez formulām. Tiesa, beigās tomēr uzrakstīju vienu vienādojumu - slaveno Einšteina vienādojumu E=mc^2. Ceru, ka tas neatbaidīs pusi manu potenciālo lasītāju.

Ja neskaita to, ka saslimu ar amiotrofisko laterālo sklerozi, tad gandrīz visā pārējā man paveicās. Palīdzība un atbalsts, ko saņēmu no sievas Džeinas un maniem bērniem Roberta, Lūsijas un Timotija, ļāva man dzīvot diezgan normālu dzīvi un gūt panākumus darbā. Man paveicās arī ar to, ka izvēlējos teorētisko fiziku, jo tas viss iederas galvā. Tāpēc mans fiziskais vājums nekļuva par nopietnu mīnusu. Mani zinātniskie kolēģi bez izņēmuma vienmēr sniedza man maksimālu palīdzību.

Mana darba pirmajā, “klasiskajā” posmā mani tuvākie palīgi un līdzstrādnieki bija Rodžers Penrouzs, Roberts Džeroks, Brendons Kārters un Džordžs Eliss. Esmu viņiem pateicīgs par palīdzību un strādāt kopā. Šis posms beidzās ar grāmatas “Large-scale structure of space-time” izdošanu, kuru Eliss un es sarakstījām 1973. gadā (S. Hoking, J. Ellis. Large-scale structure of space-time. M.: Mir, 1976).

Mana darba otrajā, "kvantu" fāzē, kas sākās 1974. gadā, es galvenokārt strādāju ar Geriju Gibonsu, Donu Peidžu un Džimu Hārtlu. Esmu daudz parādā viņiem, kā arī saviem maģistrantiem, kuri man sniedza milzīgu palīdzību gan šī vārda “fiziskajā”, gan “teorētiskajā” nozīmē. Nepieciešamība sekot līdzi maģistrantiem bija ārkārtīgi svarīgs motivētājs un, manuprāt, atturēja mani no iestrēgšanas purvā.

Braiens Vits, viens no maniem studentiem, man ļoti palīdzēja, strādājot pie grāmatas. 1985. gadā pēc pirmās aptuvenās grāmatas kontūras ieskicēšanas es saslimu ar pneimoniju. Man bija jāveic operācija, un pēc traheotomijas es pārtraucu runāt un tādējādi gandrīz zaudēju spēju sazināties. Es domāju, ka nevarēšu pabeigt grāmatu. Taču Braiens ne tikai palīdzēja man to pārskatīt, bet arī iemācīja izmantot Living Center datorkomunikāciju programmu, kuru man iedeva Volts Voltošs, Words Plus, Inc. darbinieks Saniveilā, Kalifornijā. Ar tās palīdzību es varu rakstīt grāmatas un rakstus, kā arī runāt ar cilvēkiem, izmantojot runas sintezatoru, ko man piešķīris cits Sunnyvale uzņēmums Speech Plus. Deivids Meisons manā ratiņkrēslā uzstādīja šo sintezatoru un nelielu personālo datoru. Šī sistēma mainīja visu: man kļuva vēl vieglāk sazināties nekā pirms manas balss zaudēšanas.

"Laika īsākā vēsture" ir populārzinātniskās literatūras žanrā rakstīta grāmata. Šis darbs paplašinās jūsu redzesloku un palīdzēs uzzināt daudz interesanta par mūsu Visumu. Rakstīts 1988. gadā. Paredzēts plašam lasītāju lokam.

Stīvens Hokings ir angļu teorētiskais fiziķis. Viņš dzimis Oksfordā Otrā pasaules kara kulminācijā. Beidzis Oksfordas un Kembridžas universitātes. Vēlāk viņš strādāja par skolotāju vienā no tiem. Nesaņēmis matemātikas izglītību, viņš mācīja šo priekšmetu saviem studentiem, apsteidzot tos programmas apguvē tikai par pāris nedēļām. Galu galā viņš pārgāja uz astronomiju un kvantu fiziku, veicot vairākus atklājumus šajā jomā. 1960. gada sākumā viņam uzstādīja šausmīgu diagnozi - centrālās slimības nervu sistēma kuras nevar ārstēt. Laika gaitā viņš kļuva paralizēts un zaudēja spēju runāt. Bet tas viņu nesalauza. Izmantojot mūsdienu attīstību, Stīvens turpina aktīvi darboties sociālajā un zinātniskā dzīve. Ir daudz apbalvojumu. Leonards Mlodinovs - Amerikāņu fiziķis. Dzimis Čikāgā. Kopš skolas laikiem sāku interesēties par matemātiku un ķīmiju. 1973. gadā viņš vienu semestri studēja Izraēlā, kur lasīja lekcijas par fiziku. Beidzis Kalifornijas Universitāti. Vēlāk viņš sāka nodarboties ar zinātnisko izpēti un rakstīt grāmatas. Viņš ir saņēmis apbalvojumus par saviem pētījumiem.

Kā tieši veidojās mūsu Visums? No zinātniskā viedokļa tiek parādīts, no kurienes tieši rodas telpas un laika jēdzieni un kā tie veidojas. Tas stāsta par melno caurumu parādīšanos un esamību - visnoslēpumaināko kosmosa matēriju. Kopš tās rakstīšanas šī grāmata ir kļuvusi par bestselleru. Pēc tam vairāku gadu laikā rakstnieki to rediģēja un papildināja jaunākie pētījumi kosmoloģijas jomā.

Stīvens Hokings

ĪSĀ LAIKU VĒSTURE.

No lielā sprādziena līdz melnajiem caurumiem

Pateicības

Grāmata ir veltīta Džeinai

Es nolēmu mēģināt uzrakstīt populāru grāmatu par telpu un laiku pēc tam, kad 1982. gadā nolasīju Lēba lekcijas Hārvardā. Tolaik jau bija diezgan daudz grāmatu, kas bija veltītas agrīnajam Visumam un melnajiem caurumiem, gan ļoti labas, piemēram, Stīvena Veinberga grāmata “Pirmās trīs minūtes”, gan ļoti sliktas, kuras šeit nav jānosauc. Bet man šķita, ka neviens no viņiem patiesībā nerisināja jautājumus, kas mudināja mani studēt kosmoloģiju un kvantu teoriju: no kurienes radās Visums? kā un kāpēc tas radās? vai tas beigsies, un, ja beigsies, kā? Šie jautājumi interesē mūs visus. Taču mūsdienu zinātne ir ļoti bagāta ar matemātiku, un tikai dažiem speciālistiem ir pietiekamas zināšanas par pēdējo, lai to saprastu. Taču pamatidejas par Visuma dzimšanu un tālāko likteni bez matemātikas palīdzības var pasniegt tā, lai tās kļūtu saprotamas arī zinātnisko izglītību nesaņēmušiem cilvēkiem. Tas ir tas, ko es mēģināju darīt savā grāmatā. Par to, cik man paveicas, ir jāspriež lasītājam.

Ja neskaita to, ka saslimu ar amiotrofisko laterālo sklerozi, tad gandrīz visā pārējā man paveicās. Palīdzība un atbalsts, ko sniedza mana sieva Džeina un bērni Roberts, Lūsija un Timotijs, ļāva man dzīvot diezgan normālu dzīvi un gūt panākumus darbā. Man paveicās arī ar to, ka izvēlējos teorētisko fiziku, jo tas viss iederas galvā. Tāpēc mans fiziskais vājums nekļuva par nopietnu mīnusu. Mani zinātniskie kolēģi bez izņēmuma vienmēr sniedza man maksimālu palīdzību.

Mana darba pirmajā, “klasiskajā” posmā mani tuvākie palīgi un līdzstrādnieki bija Rodžers Penrouzs, Roberts Džeroks, Brendons Kārters un Džordžs Eliss. Esmu viņiem pateicīgs par palīdzību un sadarbību. Šis posms beidzās ar grāmatas “Large-scale structure of space-time” publicēšanu, ko Eliss un es sarakstījām 1973. gadā (Hawking S., Ellis J. Large-scale structure of space-time. M.: Mir, 1976 ).

Mana darba otrajā, "kvantu" fāzē, kas sākās 1974. gadā, es galvenokārt strādāju ar Geriju Gibonsu, Donu Peidžu un Džimu Hārtlu. Esmu daudz parādā viņiem, kā arī saviem maģistrantiem, kuri man sniedza milzīgu palīdzību gan šī vārda “fiziskajā”, gan “teorētiskajā” nozīmē. Nepieciešamība sekot līdzi maģistrantiem bija ārkārtīgi svarīgs motivētājs un, manuprāt, atturēja mani no iestrēgšanas purvā.

Esmu pateicīgs daudziem, kuri ir lasījuši grāmatas agrīnās versijas, par ieteikumiem, kā to varētu uzlabot. Tādējādi Pīters Gazardi, mans Bantam Books redaktors, sūtīja man vēstuli pēc vēstules ar komentāriem un jautājumiem par fragmentiem, kas, viņaprāt, ir slikti izskaidroti. Jāatzīst, ka biju diezgan nokaitināts, kad saņēmu milzīgu ieteicamo labojumu sarakstu, taču Gazzardi bija pilnīga taisnība. Esmu pārliecināts, ka grāmatu padarīja labāku, kad Gazzardi berzē manu degunu kļūdās.

Es izsaku dziļu pateicību saviem palīgiem Kolinam Viljamsam, Deividam Tomasam un Raimondam Laflamam, manām sekretārēm Džūdijai Fellai, Annai Ralfai, Šerilai Bilingtonei un Sjū Meisijai un manām medmāsām. Es nebūtu varējis neko sasniegt, ja visas zinātniskās izpētes un nepieciešamās medicīniskās aprūpes izmaksas nebūtu segušas Gonvilas un Kaiusa koledža, Zinātnes un tehnoloģiju pētniecības padome un Leverhulme, MacArthur, Nuffield un Ralph Smith Foundations. Esmu viņiem visiem ļoti pateicīgs.

Priekšvārds

Mēs dzīvojam, gandrīz neko nesaprotot par pasaules uzbūvi. Mēs nedomājam par to, kāds mehānisms ģenerē saules gaisma, kas nodrošina mūsu eksistenci, mēs nedomājam par gravitāciju, kas mūs notur uz Zemes, neļaujot tai izmest kosmosā. Mūs neinteresē atomi, no kuriem mēs sastāvam un no kuru stabilitātes mēs paši būtībā esam atkarīgi. Izņemot bērnus (kuri joprojām zina pārāk maz, lai neuzdotu tik nopietnus jautājumus), daži cilvēki prāto, kāpēc daba ir tāda, kāda tā ir, no kurienes radies kosmoss un vai tas vienmēr ir pastāvējis? Vai kādu dienu nevarētu pagriezt laiku atpakaļ, lai sekas būtu pirms cēloņa? Vai cilvēka zināšanām ir nepārvarams ierobežojums? Ir pat bērni (esmu viņus saticis), kuri vēlas uzzināt, kā izskatās melnais caurums, kāda ir matērijas mazākā daļiņa? kāpēc mēs atceramies pagātni, nevis nākotni? Ja pirms tam tiešām bija haoss, tad kā tagad ir iedibināta šķietamā kārtība? un kāpēc Visums vispār pastāv?

Mūsu sabiedrībā ir ierasts, ka vecāki un skolotāji uz šiem jautājumiem atbild, pārsvarā raustot plecus vai saucot pēc palīdzības no neskaidri atceramām atsaucēm uz reliģiskām leģendām. Dažiem cilvēkiem šādas tēmas nepatīk, jo tās spilgti atklāj cilvēka izpratnes šaurību.

Bet filozofijas attīstība un dabas zinātnes progresēja galvenokārt pateicoties līdzīgiem jautājumiem. Arvien vairāk pieaugušo izrāda interesi par viņiem, un atbildes dažreiz viņiem ir pavisam negaidītas. Atšķiroties gan no atomiem, gan zvaigznēm, mēs virzām izpētes apvāršņus, lai aptvertu gan ļoti mazos, gan ļoti lielos.

1974. gada pavasarī, apmēram divus gadus iepriekš kosmosa kuģis Vikings sasniedza Marsa virsmu, es biju Anglijā Londonas Karaliskās biedrības rīkotajā konferencē par meklēšanas iespējām ārpuszemes civilizācijas. Kafijas pauzē pamanīju, ka blakus telpā notiek daudz lielāka sapulce un ziņkārības vadīts iegāju tajā. Tā nu es biju liecinieks senam rituālam – jaunu biedru uzņemšanai Karaliskajā biedrībā, kas ir viena no vecākajām zinātnieku asociācijām uz planētas. Priekšā jauns vīrietis, kurš sēdēja ratiņkrēslā, ļoti lēni ierakstīja savu vārdu grāmatā, kuras iepriekšējās lappusēs bija Īzaka Ņūtona paraksts. Kad viņš beidzot beidza parakstīties, publika izplūda aplausos. Stīvens Hokings jau toreiz bija leģenda.

Hokings šobrīd ir plkst Kembridžas universitāte ieņem matemātikas katedru, kuru savulaik ieņēma Ņūtons, vēlāk P. A. M. Diraks – divi slaveni pētnieki, kuri pētīja vienu – lielāko, bet otru – mazāko. Hokings ir viņu cienīgs pēctecis. Šī pirmā populārā Hokipas grāmata satur daudz noderīgas lietas plašai auditorijai. Grāmata ir interesanta ne tikai ar satura plašumu, tā ļauj redzēt, kā darbojas autora doma. Tajā atradīsit skaidras atklāsmes par fizikas, astronomijas, kosmoloģijas un drosmes robežām.

Bet šī ir arī grāmata par Dievu... vai varbūt par Dieva neesamību. Vārds "Dievs" bieži parādās tās lapās. Hokings meklē atbildi uz Einšteina slaveno jautājumu par to, vai Dievam bija izvēle, kad viņš radīja Visumu. Hokings cenšas, kā viņš pats raksta, atšķetināt Dieva plānu. Vēl jo negaidītāks ir secinājums (vismaz īslaicīgs), kuram šie

Kurš zinātnieks uzrakstīja īsu laika vēsturi. Īsa laika vēsture

Ceļošana laikā

Mākslīgais intelekts

* * *

Pateicība

Pirmā nodaļa Mūsu priekšstats par Visumu

Pateicības

Pirmā nodaļa
Mūsu priekšstats par Visumu