Structura universului - în termeni simpli. „Cea mai scurtă istorie a timpului”

Stephen Hawking, Leonard Mlodinov

Cea mai scurtă istorie a timpului

cuvânt înainte

Doar patru litere disting titlul acestei cărți de titlul celei care a fost publicată pentru prima dată în 1988. O scurtă istorie a timpului a rămas pe lista de bestselleruri Sunday Times timp de 237 de săptămâni și fiecare al 750-lea locuitor al planetei noastre, adult sau copil, l-a achiziționat. Un succes remarcabil pentru o carte care tratează cele mai dificile probleme din fizica modernă. Totuși, acestea nu sunt doar cele mai dificile, ci și cele mai incitante probleme, deoarece ne adresează întrebări fundamentale: ce știm cu adevărat despre Univers, cum am dobândit aceste cunoștințe, de unde a venit Universul și unde este merge? Aceste întrebări au format subiectul principal al O scurtă istorie a timpului și au devenit centrul acestei cărți. La un an după publicarea A Brief History of Time, au început să se reverse răspunsuri de la cititorii de toate vârstele și profesiile din întreaga lume. Mulți dintre aceștia și-au exprimat dorința ca o nouă versiune a cărții să fie publicată, care, deși păstrează esența A Brief History of Time, să explice cele mai importante concepte într-un mod mai simplu și mai distractiv. Deși unii păreau să se aștepte să fie O lungă istorie a timpului, feedback-ul cititorilor a fost inconfundabil: foarte puțini dintre ei sunt dornici să se familiarizeze cu un tratat voluminos care expune subiectul la nivelul unui curs universitar de cosmologie. Prin urmare, în timp ce lucram la Cea mai scurtă istorie a timpului, am păstrat și chiar am extins esența fundamentală a primei cărți, dar în același timp am încercat să-i lăsăm neschimbate volumul și accesibilitatea prezentării. Acesta este într-adevăr cel mai scurt istorie, întrucât am omis unele aspecte pur tehnice, totuși, după cum ni se pare, acest gol este mai mult decât umplut cu o tratare mai profundă a materialului care constituie cu adevărat miezul cărții.

De asemenea, am profitat de ocazie pentru a actualiza informațiile și a include cele mai recente date teoretice și experimentale în carte. Cea mai scurtă istorie a timpului descrie progresul care a fost făcut către o teorie unificată completă în timpurile recente. În special, se ocupă de cele mai recente prevederi ale teoriei corzilor, dualitatea undă-particulă și dezvăluie legătura dintre diverse teorii fizice, indicând faptul că există o teorie unificată. În ceea ce privește cercetările practice, cartea conține rezultate importante ale ultimelor observații obținute, în special, cu ajutorul satelitului COBE (Cosmic Background Explorer) și al telescopului spațial Hubble.

Capitolul întâi

GÂNDIREA LA UNIVERS

Trăim într-un univers ciudat și minunat. Este necesară o imaginație extraordinară pentru a-i aprecia vârsta, mărimea, furia și chiar frumusețea. Locul ocupat de oameni în acest cosmos fără margini poate părea nesemnificativ. Și totuși încercăm să înțelegem cum funcționează întreaga lume și cum arătăm noi oamenii în ea.

Cu câteva decenii în urmă, un om de știință celebru (unii spun că era Bertrand Russell) a ținut o prelegere publică despre astronomie. El a spus că Pământul se învârte în jurul Soarelui și, la rândul său, se învârte în jurul centrului unui vast sistem stelar numit Galaxia noastră. La sfârșitul prelegerii, o bătrână care stătea în spate s-a ridicat și a spus:

Ne-ai spus complet prostii aici. În realitate, lumea este o placă plată sprijinită pe spatele unei broaște țestoase uriașe.

Zâmbind cu un sentiment de superioritate, omul de știință a întrebat:

Pe ce stă țestoasa?

Ești un tânăr foarte deștept, foarte, a răspuns bătrâna. - Stă pe o altă broască țestoasă și așa mai departe, la infinit!

Astăzi, majoritatea oamenilor ar găsi această imagine a universului, acest turn fără sfârșit de țestoase, destul de amuzantă. Dar ce ne face să credem că știm mai multe?

Uită pentru o clipă ceea ce știi – sau crezi că știi – despre spațiu. Privește pe cerul nopții. Ce vi se par toate aceste puncte luminoase? Poate sunt lumini mici? Ne este greu să ghicim care sunt ele cu adevărat, deoarece această realitate este prea departe de experiența noastră de zi cu zi.

Dacă privești adesea cerul nopții, atunci probabil că ai observat o licărire de lumină chiar deasupra orizontului în amurg. Acesta este Mercur, o planetă foarte diferită de a noastră. O zi pe Mercur durează două treimi din an. Pe partea insorita, temperatura depaseste 400°C, iar in toiul noptii scade la aproape -200°C.

Dar oricât de diferit este Mercur de planeta noastră, este și mai greu de imaginat o stea obișnuită - un infern colosal care arde milioane de tone de materie în fiecare secundă și este încălzit în centru la zeci de milioane de grade.

Un alt lucru care este greu de învățat în jurul meu este distanțele până la planete și stele. Vechii chinezi au construit turnuri de piatră pentru a le vedea de aproape. Este destul de firesc să credem că stelele și planetele sunt mult mai aproape decât sunt de fapt, pentru că în viața de zi cu zi nu intram niciodată în contact cu distanțe cosmice uriașe.

Aceste distanțe sunt atât de mari încât nu are sens să le exprimăm în unități obișnuite - metri sau kilometri. În schimb, sunt folosiți ani-lumină (un an lumină este calea pe care o parcurge lumina într-un an). Într-o secundă, un fascicul de lumină parcurge 300.000 de kilometri, deci un an lumină este o distanță foarte mare. Cea mai apropiată stea de noi (după Soare) - Proxima Centauri - se află la aproximativ patru ani lumină distanță. Aceasta este atât de departe încât cea mai rapidă navă spațială proiectată în prezent ar zbura către ea timp de aproximativ zece mii de ani. Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au încercat să înțeleagă natura Universului, dar nu au avut posibilitățile pe care știința modernă, în special matematica, le deschide. Astăzi avem la dispoziție instrumente puternice: cele mentale, cum ar fi matematica și metoda științifică a cunoașterii, și cele tehnologice, cum ar fi computerele și telescoapele. Cu ajutorul lor, oamenii de știință au strâns împreună o cantitate imensă de informații despre spațiu. Dar ce știm cu adevărat despre univers și de unde l-am știut? De unde a venit ea? În ce direcție se dezvoltă? A avut un început și, dacă a avut, ce a fost? inainte de l? Care este natura timpului? Se va termina? Este posibil să ne întoarcem în timp? Descoperirile fizice majore recente, realizate parțial de noile tehnologii, oferă răspunsuri la unele dintre aceste întrebări vechi. Poate că într-o zi aceste răspunsuri vor deveni la fel de evidente ca revoluția Pământului în jurul Soarelui - sau poate la fel de curioase ca un turn de țestoase. Doar timpul (orice ar fi) va spune.

Ieri, 14 martie 2018, Stephen Hawking a încetat din viață. Unul dintre cei mai renumiți oameni de știință a rămas în centrul atenției timp de o jumătate de secol dintr-o varietate de motive: lupta împotriva bolilor, cartea „O scurtă istorie a timpului”, declarații despre pericolele inteligenței artificiale, cercetări în domeniul negrului. găuri. Deși majoritatea realizărilor sale pot fi pe deplin înțelese și apreciate doar de oamenii de știință de renume mondial, Hawking a făcut principalul lucru - i-a interesat pe oamenii obișnuiți în știință.

Este greșit să credem că Hawking a devenit faimos doar din cauza bolii sale. Scleroza laterală amiotrofică (ALS) a început să se dezvolte la om de știință în timpul studiilor sale. La un an de la absolvirea Universității Oxford (1962), medicii au spus că lui Stephen mai are mai puțin de trei ani de trăit. Fără să-i pese de ce a auzit, a continuat să studieze știința. ALS este teribilă deoarece se dezvoltă lent, distrugând treptat un neuron după altul. Acest lucru duce în cele din urmă la insuficiență a membrelor și paralizie. Încă nu există leac.

Hawking, într-un fel, a fost norocos: boala a progresat mai lent decât apare în majoritatea cazurilor. A ajuns într-un scaun cu rotile abia spre sfârșitul anilor șaizeci. Dar în 1985, se întâmplă o nouă nenorocire: omul de știință a făcut pneumonie. A suferit o traheostomie pentru a-și salva viața. Așa că și Hawking și-a pierdut vocea. Omul de știință a vorbit printr-un sintetizator de vorbire. Pentru a controla computerul, a folosit degetul arătător al mâinii drepte - singurul care și-a păstrat mobilitatea.

În timp ce era închis în corpul său, una dintre cele mai mari minți ale cel puțin secolului XX (dacă nu din istoria omenirii) a formulat unele dintre cele mai importante ipoteze și presupuneri care se pot dovedi a fi profetice.
Găuri negre

Pasiunea lui Hawking a fost explorarea universului. Era mai ales fascinat de găurile negre. Pentru a simplifica cât mai mult, acesta este numele zonei cu cea mai puternică atracție gravitațională, pe care niciun obiect nu o poate învinge.

În onoarea lui Hawking, a fost numit procesul de radiație de către o gaură neagră de particule elementare, adică „evaporarea” acesteia. Procesul, desigur, este pur ipotetic. La fel ca majoritatea ipotezelor omului de știință, este pur și simplu imposibil să-i testăm teoriile în viitorul apropiat.

Atunci de ce este necesar? Este suficient să ne amintim povestea lui Peter Higgs. În 1964, el a prezentat o teorie despre existența unei particule elementare, care determină masa inerțială a bosonilor. Acest lucru a fost găsit abia după aproape 50 de ani în timpul cercetărilor la Large Hadron Collider. Higgs, care a petrecut o jumătate de secol încercând să-și demonstreze cazul, a primit într-adevăr Premiul Nobel în 2013. Interesant este că Hawking a pierdut atunci 100 de dolari: era sigur că bosonul Higgs nu poate fi descoperit.

Se poate presupune că ipotezele lui Hawking vor avea aceeași soartă: vor fi dovedite mulți ani mai târziu sau vor sta la baza altor descoperiri științifice. Este paradoxal că Hawking nu a primit niciodată Premiul Nobel, deși autoritatea sa în comunitatea științifică și importanța lucrării sale nu au fost niciodată contestate.

Hawking, împreună cu profesorul Jim Hartle, au prezentat un model al universului fără limite în spațiu și timp. Oamenii de știință au comparat universul cu Pământul, doar mult mai mare - așa cum este imposibil să ajungi la marginea Pământului (deși pământenii plat încearcă), Universul nu are pereți.

În 2015, Hawking a prezentat o nouă teorie. El credea că găurile negre sunt un fel de portaluri către un univers paralel. Potrivit omului de știință, obiectele și datele nu dispar atunci când cad într-o gaură neagră, ci se mută într-o altă dimensiune.
Viitorul umanității

Alături de ipotezele din jurul găurilor negre, Hawking era ocupat cu lucruri mai banale, cum ar fi salvarea umanității. Omul de știință a afirmat în repetate rânduri că singura modalitate de a continua existența speciei noastre este să ne mutăm pe o altă planetă. În comparație cu celelalte teze ale lui Stephen, aceasta poate fi considerată în continuare cea mai înțeleasă și mai realistă.

Hawking credea că oamenii au început să consume prea activ resursele planetei, ceea ce ar duce la epuizarea acestora și la toate problemele aferente.

„Nu am devenit mai puțin lacomi sau proști. De la ultimul nostru interviu, populația lumii a crescut cu jumătate de miliard și nu are sfârșit. Până în 2100, vom fi 11 miliarde pe planetă”, a spus Hawking într-un interviu cu Larry King.

Omul de știință a văzut probleme aproape peste tot: poluarea aerului, schimbările climatice. Singura opțiune pentru mântuire este să te muți pe alte planete.

Dar el a recunoscut și că în stadiul actual de dezvoltare, astfel de misiuni sunt imposibile: „Locul de pe Pământ se epuizează, trebuie să depășim barierele tehnice care ne împiedică să trăim altundeva în Univers”.

Calatorie in timp

Se știe că în timp ce studia la universitate, Hawking a fost un botanist clasic: nu mergea la petreceri, nu era implicat în treburi dubioase, își ocupa timpul liber cu cărți și muzică clasică. Cu toate acestea, cu siguranță avea simțul umorului.

Așa că, Hawking a decis să pună capăt ipotezelor despre călătoria în timp și a demonstrat într-un mod comic că acestea sunt imposibile. Omul de știință a organizat o petrecere la care a „invitat” călători în timp:

„Nu am trimis invitații decât după ce petrecerea sa terminat. Am așteptat mult, dar nu a venit nimeni”, a spus Hawking.

Inteligență artificială

Hawking, împreună cu Elon Musk, a vorbit de multe ori despre pericolele inteligenței artificiale. În opinia sa, crearea IA va fi una dintre principalele descoperiri din istorie, dar va pune și oamenii în pericol. De exemplu, ce se va întâmpla dacă inteligența artificială devine o nouă formă de viață și consideră o persoană o amenințare la adresa existenței sale? Sau își va pune el obiectivele mai presus de nevoile și instrucțiunile oamenilor? Se va dovedi a fi un fel de scenariu Terminator în realitate.

Omul de știință a spus că problema pe termen scurt este cine controlează AI și, pe termen lung, dacă este chiar posibil să țină sub control inteligența artificială.

Hawking a trăit cu o jumătate de secol mai mult decât se prevedea. Nu este încă posibil să înțelegem întreaga semnificație a teoriilor sale. A momeat cârligele și a abandonat undițele, iar urmașii săi vor trebui să obțină captura - să demonstreze teorii, să exploreze presupuneri și ipoteze.

Jeremy Clarkson a atras milioane de oameni care nici măcar nu au permis de conducere interesați de mașini. Hawking a făcut același lucru: i-a dus cu știința pe cei pentru care cunoștințele în chimie s-au încheiat cu definiția valenței, iar în fizică - cu formula E \u003d mc². Îi mulțumesc pentru asta.

10. O scurtă istorie a timpului

Ideea de a scrie o carte de știință populară despre univers mi-a venit pentru prima dată în 1982. O parte din scopul meu a fost să câștig bani pentru a plăti studiile fiicei mele. (De fapt, când a apărut cartea, ea era deja în ultima clasă.) Dar motivul principal pentru care am scris cartea a fost că am vrut să explic cât de departe cred că am ajuns în înțelegerea universului: cât de aproape suntem poate fi deja la crearea unei teorii complete care să descrie universul și tot ce se află în el.

Întrucât aveam de gând să investesc timpul și efortul în a scrie o astfel de carte, îmi doream să o citească cât mai mulți oameni. Înainte de asta, cărțile mele pur științifice au fost publicate de Cambridge University Press. Editorul a făcut o treabă bună, dar am simțit că nu va putea ajunge la un public atât de larg pe cât mi-aș dori. Așa că l-am contactat pe agentul literar Al Zuckerman, care mi-a fost prezentat ca cumnatul unuia dintre colegii mei. I-am dat o schiță a primului capitol și i-am explicat dorința de a face o carte asemănătoare cu cele vândute în chioșcurile din aeroport. Mi-a spus că nu există nicio șansă. Oamenii de știință și studenții o vor cumpăra, desigur, dar o astfel de carte nu va pătrunde pe teritoriul lui Jeffrey Archer.

I-am dat prima schiță a cărții lui Zuckerman în 1984. A trimis-o mai multor edituri și le-a recomandat să accepte o ofertă de la Norton, o companie americană de elită de carte. Dar împotriva sfaturilor lui, am acceptat o ofertă de la Bantam Books, o editură destinată cititorului general. Deși Bantam nu era specializat în publicații non-ficțiune, cărțile sale erau disponibile pe scară largă în librăriile din aeroport.

Poate că Bantam a fost interesat de această carte datorită unuia dintre editori, Peter Guzzardi. Și-a luat munca foarte în serios și m-a pus să rescriu cartea ca să fie de înțeles de nespecialiști ca el. De fiecare dată când i-am trimis un capitol revizuit, mi-a răspuns cu o listă lungă de defecte și probleme pe care a simțit că trebuiau clarificate. Uneori am crezut că acest proces nu se va termina niciodată. Dar avea dreptate: rezultatul a fost o carte mult mai bună.

Munca mea la carte a fost întreruptă de pneumonie, pe care am prins-o la CERN. Ar fi fost absolut imposibil să completez cartea dacă nu ar fi fost programul de calculator pus la dispoziție. A fost destul de lent, dar m-am gândit încet la momentul respectiv, așa că a fost destul de potrivit. Cu ajutorul ei, eu, îndemnat de Guzzardi, am rescris aproape complet textul original. Am fost asistat în această revizuire de unul dintre elevii mei, Brian Witt.

Coperta primei ediții a O scurtă istorie a timpului

Am fost foarte impresionat de serialul de televiziune The Rise of Man al lui Jacob Bronowski. (Un astfel de nume sexist nu ar fi permis astăzi.) El a dat un simț al realizărilor rasei umane și al dezvoltării ei de la sălbaticii primitivi, care a fost acum doar cincisprezece mii de ani, până la starea noastră actuală. Am vrut să evoc sentimente similare despre progresul nostru către o înțelegere deplină a legilor care guvernează universul. Eram sigur că aproape toată lumea este interesată de modul în care funcționează universul, dar majoritatea oamenilor nu pot înțelege ecuațiile matematice. Mie nu-mi plac foarte mult. Parțial pentru că îmi este greu să le scriu, dar principalul lucru este că nu am un simț intuitiv al formulelor. În schimb, gândesc în imagini vizuale, iar în cartea mea am încercat să exprim aceste imagini în cuvinte, cu ajutorul analogiilor familiare și a unui număr mic de diagrame. Mergând pe această cale, am sperat că majoritatea oamenilor vor putea să-mi împărtășească admirația pe care fizica a făcut-o ca urmare a progresului său uimitor din ultimii cincizeci de ani.

Și totuși, unele lucruri sunt greu de înțeles, chiar dacă eviți calculele matematice. Problema cu care m-am confruntat a fost: ar trebui să încerc să le explic cu riscul de a induce oamenii în eroare sau să mătur gunoiul sub covor, ca să zic așa? Unele noțiuni neobișnuite, cum ar fi faptul că observatorii care se mișcă cu viteze diferite măsoară durate diferite de timp pentru aceeași pereche de evenimente, au fost irelevante pentru imaginea pe care am vrut să o pictez. Așa că am simțit că pot să le menționez fără a intra în detalii. Dar existau și idei complexe care erau esențiale pentru ceea ce încercam să transmit.

Au fost două concepte pe care am simțit că sunt deosebit de importante să le includ în carte. Una dintre ele este așa-numita însumare peste povești. Aceasta este ideea că universul are mai multe povești. Dimpotrivă, există o colecție de toate istoriile posibile ale universului și toate aceste istorii sunt la fel de reale (indiferent ce înseamnă asta). O altă idee necesară pentru a da un sens matematic însumării istoriilor este timpul imaginar. Acum îmi dau seama că ar fi trebuit să depun mai mult efort în explicarea acestor două concepte, deoarece acestea erau punctele din carte cu care oamenii au avut cele mai multe probleme. Cu toate acestea, nu este absolut necesar să înțelegem exact ce este timpul imaginar, este suficient să știm că acesta diferă de ceea ce numim timp real.

Când cartea era pe cale să fie lansată, un om de știință căruia i-a fost trimis o copie în avans pentru a pregăti o recenzie pentru jurnal Natură, a fost îngrozit să găsească un număr mare de erori în el - fotografii plasate incorect și diagrame cu semnături incorecte. L-a sunat pe Bantam, au fost și ei îngroziți și în aceeași zi au rechemat și au distrus toată circulația. (Copiile care au supraviețuit ale acestei prime ediții sunt acum probabil destul de apreciate.) Editorul a petrecut trei săptămâni de muncă grea verificând și corectând întreaga carte și a fost gata la timp să ajungă în magazine la timp pentru data anunțată pentru Păcăleala de Aprilie. ziua nebunilor. Apoi revista Timp a publicat o notă biografică despre mine cu copertă.

Cu toate acestea, Bantam a fost surprins de cererea pentru cartea mea. Ea a rămas pe lista celor mai bine vândute The New York Times timp de 147 de săptămâni și pe lista celor mai bine vândute din Londra ori-într-un record de 237 de săptămâni, a fost tradus în 40 de limbi și vândut în peste 10 milioane de exemplare în întreaga lume.

Inițial am intitulat cartea From the Big Bang to Black Holes: A Short History of Time, dar Guzzardi a schimbat titlul și subtitlul și a înlocuit „short” (scurt) cu „brief” („scurt”). A fost genial și trebuie să fi contribuit foarte mult la succesul cărții. De atunci, au existat multe „scurte istorii” ale uneia sau celeilalte și chiar „A Brief History of Thyme” („A Brief History of Thyme”). Imitația este cea mai sinceră formă de flatare.

De ce a fost această carte atât de populară? Îmi este greu să fiu sigur de obiectivitatea mea și aș prefera să citez ceea ce au spus alții. S-a dovedit că majoritatea recenziilor, chiar dacă sunt favorabile, nu clarifică prea multe. Practic, sunt construite după aceeași schemă: Stephen Hawking suferă de boala lui Lou Gehrig(un termen folosit în recenziile americane), sau boala neuronului motor(Recenzii britanice). El este legat în scaun cu rotile, nu poate vorbi și mișcă doar N degete(Unde N a variat de la unu la trei, în funcție de cât de inexact a fost articolul despre mine pe care l-a citit recenzentul). Și totuși a scris această carte despre cea mai mare întrebare dintre toate: de unde venim și unde mergem? Răspunsul oferit de Hawking este că universul nu este creat și nu va fi niciodată distrus - doar este. Pentru a exprima această idee, Hawking introduce conceptul de timp imaginar, pe care eu(adică recenzent) oarecum greu de inteles. Totuși, dacă Hawking are dreptate și găsim o teorie unificată completă, atunci vom înțelege cu adevărat planul lui Dumnezeu.(La etapa de corectare, aproape că am eliminat ultima frază din carte că am înțelege planul lui Dumnezeu. Dacă aș fi făcut asta, vânzările ar fi scăzut la jumătate.)

Mult mai perspicace mi se pare un articol dintr-un ziar londonez Independentul, unde se spune că chiar și o carte științifică atât de serioasă precum A Brief History of Time poate deveni un cult. Am fost foarte flatat de comparația lui cu Zen și arta întreținerii motocicletelor. Sper că, la fel ca ea, cartea mea să le dea oamenilor senzația că nu ar trebui să lase deoparte marile întrebări intelectuale și filozofice.

Fără îndoială, interesul uman pentru povestea cum am reușit să devin un fizician teoretician, în ciuda dizabilității mele, a jucat și el un rol. Dar cei care au cumpărat cartea doar de dragul ei au fost dezamăgiți, pentru că starea mea este menționată acolo doar de câteva ori. Cartea a vrut să fie istoria universului, nu istoria mea deloc. Asta nu l-a împiedicat pe Bantam să fie acuzat că mi-a exploatat cu nerușinare boala și că mă răsfăț, lăsându-mă să-mi pun fotografia pe coperta. De fapt, conform contractului, nu eram îndreptățit să influențez designul husei. Am reușit să conving editorul să folosească o fotografie mai bună pentru ediția britanică decât fotografia urâtă învechită care era în versiunea americană. Cu toate acestea, fotografia de copertă americană a rămas aceeași pentru că, mi s-a spus, publicul american ar identifica fotografia cu cartea în sine.

De asemenea, s-a sugerat că mulți oameni au cumpărat această carte pentru a o expune pe raftul de cărți sau pe măsuța de cafea fără a o citi efectiv. Sunt sigur că așa a fost, deși nu cred că a fost mai mult decât cu numeroase alte cărți serioase. Și totuși știu că cel puțin unii cititori trebuie să-și fi făcut drum prin ea, pentru că în fiecare zi primesc o mulțime de e-mailuri despre această carte, iar multe dintre ele conțin întrebări sau comentarii detaliate, ceea ce arată că oamenilor le place cartea. , chiar dacă nu ai înțeles pe deplin. Mă opresc și pe stradă și îmi spun cât de mult le-a plăcut. Frecvența cu care primesc această expresie de recunoaștere publică (deși sunt, desigur, un foarte diferit, dacă nu chiar cel mai excelent autor) mi se pare că mă convinge că o anumită parte din oamenii care au cumpărat cartea chiar o citesc. .

După O scurtă istorie a timpului, am mai scris câteva cărți pentru a aduce cunoștințele științifice unui public cât mai larg. Acestea sunt găuri negre și universuri tinere, lumea pe scurt și design superior. Cred că este foarte important ca oamenii să aibă cunoștințe științifice de bază care să le permită să ia decizii informate într-o lume în care știința și tehnologia joacă un rol din ce în ce mai important. În plus, eu și fiica mea Lucy am scris o serie de cărți pentru copii - adulții de mâine. Acestea sunt povești de aventură bazate pe idei științifice.

autor Strugatsky Boris Natanovici

S. YAROSLAVTSEV, SAU O SCURTĂ ISTORIE A UNUI PSEUDONIM De ce, de fapt, „S. Yaroslavtsev? Nu imi amintesc. Este clar de ce „C”: toate pseudonimele noastre au început cu această scrisoare - S. Berezhkov, S. Vitin, S. Pobedin ... Dar de unde a venit „Iaroslavtsev”? Nu-mi amintesc deloc. În a noastră

Din cartea Ermak autor Skrynnikov Ruslan Grigorievici

Anexa 2 SROMUL ULYANOVICH REMEZOV. ISTORIA SIBERIANĂ. CRONICA SIBERIAN SCURT KUNGUR Istoria Siberiei Din vremuri imemoriale, Creștinul Atotvăzător, Dumnezeul nostru, Creatorul tuturor făpturilor, ziditorul casei Sale și furnizorul de struguri și oi mintale, a fost rânduit dinainte să predice

Din cartea Comentarii asupra trecutului [O altă ediție] autor Strugatsky Boris Natanovici

S. YAROSLAVTSEV, sau O SCURTĂ ISTORIE A UNUI PSEUDONIM De ce, de fapt, „S. Yaroslavtsev? Nu imi amintesc. Este clar de ce „C”: toate pseudonimele noastre au început cu această scrisoare - S. Berezhkov, S. Vitin, S. Pobedin ... Dar de unde a venit „Iaroslavtsev”? Nu-mi amintesc deloc

Din cartea lui William Thackeray. Viața și activitatea sa literară autor Aleksandrov Nikolai Nikolaevici

Capitolul VI. „Istoria lui Pendennis”. „Noi veniti”. Povestea lui Esmond. Virginianii La scurt timp după încheierea Vanity Fair, adică la începutul anului 1849, al doilea mare roman al lui Thackeray, Istoria Pendennis, a început să fie tipărit. În prefața acestei lucrări, Thackeray deplânge faptul că

Din cartea 9 ani de frenezie a gunoiului Corosion of Metal autor Troitsky Serghei

SCURT ISTORIC Istoria lui Korroziya Metalla începe în 1984, chiar la începutul revoluției heavy metal din Rusia. Au fost vremuri de neuitat de cenzură generală și agresiune publică. Una dintre primele toată putriditatea și vulgaritatea existentei atunci

Din cartea Vestul din interior autor Voronel Alexandru Vladimirovici

O SCURTĂ ISTORIE A BANILOR Am fost întotdeauna uimit de unanimitatea cu care lumea neevreiască a asociat noţiunea de caracter evreiesc cu dragostea de bani. Nu am văzut niciodată așa ceva printre evrei. Și în istorie, dragostea evreilor pentru bani nu depășește deloc

Din cartea Scurtă istorie a filosofiei autorul Johnston Derek

Derek Johnston O scurtă istorie a filosofiei

Din cartea Bazhenov autor Pigalev Vadim Alekseevici

SCURT BIBLIOGRAFIE, LITERATURA DESPRE VI BAZHENOV ȘI TIEMUL LUI Borisov S. Bazhenov. M., 1937. Shishko A. Maestru de lucru în piatră. M., 1941. Snegirev V. V. I. Bazhenov. M., 1950. Petrov P., Klyushnikov V. O familie de liber gânditori. SPb., 1872. Cernov E. G., Şişko A. V. Bazhenov. M., Editura Academiei de Științe a URSS, 1949. Yanchuk N. A.

Din cartea Batjocoritoarea de Waugh Evelyn

CAPITOLUL ŞASE O SCURTĂ ISTORIE A RELIGIEI MELE La 18 iunie 1921, am scris în jurnalul meu: „În ultimele săptămâni am încetat să mai fiu creştin. Mi-am dat seama că cel puțin în ultimele două trimestre am fost ateu în toate, cu excepția curajul de a recunoaște asta în fața mea.

Din cartea Genius Scams autor Hvorostuhina Svetlana Alexandrovna

Partea 3 O scurtă istorie a piramidelor financiare Într-adevăr, în acest capitol nu vom vorbi despre istoria binecunoscutelor piramide egiptene, ci despre piramide de un fel ușor diferit - cele financiare. În prezent, în toată lumea, este poate greu să găsești o persoană care nu a făcut-o niciodată

Din cartea De la Diogene la locuri de muncă, Gates și Zuckerberg [„Tocilari care au schimbat lumea]” autorul Zittlau Jörg

Capitolul 1 De la picturile pe rocă la bomba atomică. O scurtă istorie a botanistului În general, botaniștii se împart în două categorii: cei care se presupune că au apărut abia în anii 1950 și cei care au trăit cu mult timp în urmă. „În istoria omenirii, botaniștii au existat întotdeauna”, explică

Din cartea lui Francois Marie Voltaire autor Kuznețov Vitali Nikolaevici

Din cartea Călătorie bizantină de Ash John

O scurtă istorie a camerelor solare Deși se acordă puțină atenție lui Afyon în ghiduri, este unul dintre cele mai frumoase orașe din Podișul Anatoliei. Arhitectura sa modernă este previzibil neimpresionantă, dar în comparație cu Eskișehir (în adâncul meu mă temeam că

Din cartea Biografia Belgradului autorul Pavich Milorad

O scurtă istorie a lecturii Am vrut să văd o carte la un târg de carte numită Scurtă istorie a lecturii. Voi încerca să vă spun cum îmi imaginez. Odată ajuns la Tel Aviv, mi s-a pus această întrebare: „În cartea ta, întâlnim trei diavoli -

Din cartea Hero of the Soviet Times: istoria muncitorului autor Kalinyak Georgy Alexandrovici

Erou al erei sovietice: istoria muncitorului Georgy Alexandrovich Kalinyak (1910-14.09.1989) Născut în 1910 la Grodno. În 1927 a absolvit clasa a VII-a a școlii secundare din Vitebsk. Din 1928 a locuit la Leningrad. În 1928, a început să lucreze în artela „Kozhmetalloshtamp” ca presator, apoi din 1929 până

Din cartea Vladimir Vysotsky. Viata dupa moarte autorul Bakin Viktor V.

P. Soldatenkov - „Povestea dragostei, istoria bolii” Nu este nimic mai plictisitor decât a vorbi despre bolile altora și despre curvia altcuiva. Anna Akhmatova Nu-mi place când oameni creativi respectabili spun cum a băut. Înțeleg că bea, dar ei o scot în prim-plan, ca

„Cea mai scurtă istorie a timpului” - cartea este scrisă în genul literaturii populare. Această lucrare vă va extinde orizonturile și vă va ajuta să învățați o mulțime de lucruri interesante despre universul nostru. Scrisă în 1988. Conceput pentru o gamă largă de cititori.

Stephen Hawking este un fizician teoretician englez. El s-a născut la Oxford în apogeul celui de-al Doilea Război Mondial. A absolvit universitățile Oxford și Cambridge. Mai târziu a lucrat într-una dintre ele ca profesor. Neavând nicio educație matematică, el a predat această materie studenților săi, înaintea lor în studierea programului cu doar câteva săptămâni. În cele din urmă, a trecut la astronomie și fizica cuantică, făcând mai multe descoperiri în acest domeniu. La începutul anului 1960, i s-a dat un diagnostic teribil - o boală a sistemului nervos central, care nu este tratabilă. Cu timpul, a paralizat, și-a pierdut capacitatea de a vorbi. Dar asta nu l-a stricat. Folosind evoluțiile moderne, Stephen continuă să ducă o viață socială și științifică activă. Are multe premii. Leonard Mlodinov este un fizician american. Născut în Chicago. De la școală a început să fie interesat de matematică și chimie. În 1973, a studiat un semestru în Israel, unde a ținut prelegeri despre fizică. Absolvent al Universității din California. Mai târziu a început să se angajeze în cercetări științifice și să scrie cărți. A primit premii pentru cercetarea sa.

Cum s-a format mai exact universul nostru? Din punct de vedere științific, se arată de unde provin exact conceptele de spațiu și timp și cum se formează. Vorbește despre apariția și existența găurilor negre - cea mai misterioasă materie a cosmosului. Această carte a fost un bestseller încă de la începuturi. Apoi, pe parcursul mai multor ani, a fost editat de scriitori și completat de cele mai recente cercetări în domeniul cosmologiei.

Despre ce este „O scurtă istorie a timpului” a lui Stephen Hawking?

Din surse deschise

Astăzi, 14 martie, celebrul fizician teoretician englez Stephen Hawking a murit la vârsta de 77 de ani. site-ul publică un rezumat al cărții sale de știință populară „A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes” (1988), care a devenit un bestseller

Cartea remarcabilului fizician englez Stephen Hawking „A Brief History of Time: from the Big Bang to Black Holes” este dedicată găsirii unui răspuns la întrebarea lui Einstein: „Ce alegere a avut Dumnezeu când a creat Universul?” Avertizat că fiecare formulă inclusă în carte va înjumătăți numărul de cumpărători, Hawking expune într-un limbaj accesibil ideile teoriei cuantice a gravitației - un domeniu neterminat al fizicii care combină relativitatea generală și mecanica cuantică.

Cartea începe cu o poveste despre evoluția ideilor umane despre Univers: de la sferele cerești ale sistemului geocentric al lui Aristotel și Ptolemeu până la realizarea că Soarele este o stea galbenă obișnuită de mărime medie într-unul dintre brațele unei spirale. galaxie - printre sute de miliarde de alte galaxii din partea observabilă a Universului. Descoperirea deplasării spre roșu a spectrelor stelelor din alte galaxii a însemnat că universul se extinde, iar acest lucru a condus la ipoteza big-bang-ului: în urmă cu zece sau douăzeci de miliarde de ani, toate obiectele din univers puteau fi într-un singur loc cu o valoare infinit de înaltă. densitate (punct de singularitate).

Știri similare

Big Bang-ul este începutul timpului. Nu există niciun răspuns la întrebarea ce a fost înainte de Big Bang, deoarece legile științifice încetează să funcționeze în punctul de singularitate; capacitatea de a prezice viitorul este pierdută și, prin urmare, dacă ceva s-a întâmplat „înainte”, atunci nu va afecta în niciun fel evenimentele curente. După Big Bang sunt posibile două scenarii: fie expansiunea Universului va continua pentru totdeauna, fie se va opri la un moment dat și va intra într-o fază de contracție, care se va încheia cu revenirea la singularitate – Big Bang. Nu este clar care opțiune va fi realizată - depinde de distanțele dintre galaxii și masa totală a materiei Universului, iar aceste cantități nu sunt cunoscute cu exactitate.

Singularitățile pot fi în Univers chiar și după Big Bang. Steaua, după ce a consumat combustibil nuclear, începe să se micșoreze și, cu o masă suficient de mare, nu poate rezista colapsului gravitațional, transformându-se într-o gaură neagră. Deci, matematicianul și fizicianul englez Roger Penrose a arătat că volumul unei stele tinde spre zero, iar densitatea materiei sale și curbura spațiu-timpului - la infinit. Cu alte cuvinte, o gaură neagră este o singularitate în spațiu-timp.

Prin inversarea direcției timpului, Penrose și Hawking au demonstrat că, dacă relativitatea generală (GR) este corectă, atunci punctul Big Bang trebuie să existe. Așadar, ipoteza Big Bang a devenit o teoremă matematică, iar relativitatea generală în sine s-a dovedit a fi incompletă: legile ei sunt încălcate în punctul de singularitate. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece relativitatea generală este o teorie clasică, iar într-o regiune mică a spațiului în apropierea unei singularități, efectele cuantice devin semnificative. Astfel, studiul găurilor negre și al Universului timpuriu necesită implicarea mecanicii cuantice și crearea unei teorii unificate - teoria cuantică a gravitației.

Ocupându-se de fenomenele microlumii, mecanica cuantică s-a dezvoltat independent de relativitatea generală. În fizica cuantică, s-a acumulat o anumită experiență în combinarea diferitelor tipuri de interacțiuni. Deci, a fost posibilă combinarea interacțiunilor electromagnetice și slabe într-o singură teorie. Și anume, s-a dovedit că purtătorii interacțiunii electromagnetice (fotonii virtuali) și purtătorii interacțiunii slabe (bosonii vectoriali) sunt realizări ale unei particule și devin imposibil de distins unul de celălalt la energii de aproximativ 100 GeV. Există și teorii ale marii unificări, adică unificarea interacțiunilor electroslabe și puternice (cu toate acestea, pentru a obține energiile marii unificări și a testa aceste teorii, este nevoie de un accelerator de dimensiunea sistemului solar).

Toate aceste teorii nu includ gravitația, deoarece este foarte mică pentru particulele elementare. Cu toate acestea, în punctul de singularitate, forțele gravitaționale, împreună cu curbura spațiu-timpului, tind spre infinit, astfel încât luarea în considerare în comun a efectelor mecanicii cuantice și gravitaționale devine inevitabilă. Acest lucru duce la următoarele rezultate uimitoare.

După teorema Penrose–Hawking, căderea într-o gaură neagră este ireversibilă. Dar, după cum se știe, orice proces ireversibil este însoțit de o creștere a entropiei. Are o gaură neagră entropie?

Hawking observă că aria orizontului de evenimente al unei găuri negre nu scade cu timpul (și crește atunci când materia cade într-o gaură neagră), adică are toate proprietățile entropiei. Colegul său american Bickenstein propune să ia în considerare aria orizontului de evenimente al unei găuri negre ca măsură a entropiei acesteia. Contoare Hawking: Cu entropie, o gaură neagră trebuie să aibă o temperatură și, prin urmare, să radieze - contrar însăși definiției unei găuri negre! - dar mai târziu el însuși descoperă mecanismul acestei radiații.

Sursa de radiație este vidul din apropierea găurii negre, în care perechile particule-antiparticule se nasc din cauza fluctuațiilor de energie cuantică. Un membru al perechii are energie pozitivă, celălalt are energie negativă (deci suma este zero); o particulă cu energie negativă poate cădea într-o gaură neagră, iar o particulă cu energie pozitivă poate părăsi vecinătatea ei. Fluxul particulelor de energie pozitivă este radiația unei găuri negre; particulele cu energie negativă își reduc masa - gaura neagră se „evaporă” și în cele din urmă dispare, luând cu ea singularitatea. În aceasta, Hawking vede primul indiciu al posibilității eliminării singularităților din relativitatea generală cu ajutorul mecanicii cuantice și pune întrebarea: va avea mecanica cuantică un efect similar asupra singularităților „mari”, adică va elimina mecanica cuantică Big-ul? Singularități Bang și Big Bang?

Știri similare

Teoria generală clasică a relativității nu lasă de ales: universul în expansiune se naște dintr-o singularitate, iar condițiile inițiale sunt necunoscute (GR nu funcționează în „momentul creației”). La momentul inițial, Universul ar putea fi ordonat și omogen, sau ar putea fi destul de haotic. Procesul de evoluție ulterioară, totuși, depinde în mod esențial de condițiile de pe această graniță a spațiu-timp. Folosind metoda Feynman, însumare pe diverse „traiectorii” de dezvoltare a Universului, Hawking, în cadrul teoriei cuantice a gravitației, obține o alternativă la singularitate: spațiu-timp este finit și nu are o singularitate sub forma a unei granițe sau margini (aceasta este similară cu suprafața Pământului, dar numai în patru dimensiuni) . Și din moment ce nu există graniță, nu este nevoie de condiții inițiale asupra acesteia, adică nu este nevoie să se introducă noi legi care să determine comportamentul Universului timpuriu (sau să apeleze la ajutorul lui Dumnezeu). Atunci Universul "... nu ar fi fost creat, nu ar fi putut fi distrus. Pur și simplu ar exista."

Tema lui Dumnezeu este prezentă în toată cartea; în esență, Hawking poartă o discuție cu Dumnezeu. Iată un citat care rezumă într-un fel această discuție.

„De la ideea că spațiul și timpul formează o suprafață închisă, există și consecințe foarte importante în ceea ce privește rolul lui Dumnezeu în viața Universului. În legătură cu succesele obținute de teoriile științifice în descrierea evenimentelor, majoritatea oamenilor de știință au ajuns să creadă că Dumnezeu permite Universului să se dezvolte în conformitate cu un anumit sistem de legi și nu interferează cu dezvoltarea lui, nu încalcă aceste legi. Dar legile nu ne spun nimic despre cum arăta Universul când a apărut pentru prima dată - derulând ceasul și alegerea începutului ar putea fi încă lucrarea lui Dumnezeu.credem că Universul a avut un început, putem crede că a avut un Creator.Dacă Universul este într-adevăr complet închis și nu are granițe sau margini, atunci ar trebui să nu aibă început și fără sfârșit: pur și simplu este și atât! Există atunci loc pentru Creator?"

Iată răspunsul la întrebarea lui Einstein: Dumnezeu nu avea libertatea de a alege condițiile inițiale.

Însumând traiectorii Feynman, presupunând că nu există granițe spațiu-timp, Hawking constată că Universul în starea sa actuală ar trebui, cu o mare probabilitate, să se extindă la fel de rapid în toate direcțiile, în acord cu observațiile de fond izotrop CMB. Mai mult, deoarece originea timpului este un punct neted, regulat al spațiului și al timpului, Universul a început să evolueze dintr-o stare omogenă, ordonată. Această ordonare inițială explică prezența săgeții termodinamice a timpului, indicând direcția timpului în care crește dezordinea (entropia) Universului.

În partea finală a cărții, Hawking descrie teoria corzilor, care pretinde că unifică întreaga fizică. Această teorie nu se ocupă de particule, ci de obiecte precum șiruri unidimensionale. Particulele sunt interpretate ca vibrații ale corzilor, emisie și absorbție a particulelor - ca rupere și conexiune a corzilor. Teoria corzilor, însă, nu duce la contradicții doar în spații cu 10 sau 26 de dimensiuni. Poate că, în cursul dezvoltării Universului, doar patru coordonate ale spațiului nostru-timp s-au „întors”, în timp ce restul s-au dovedit a fi pliate într-un spațiu de dimensiuni neglijabil de mici.

De ce s-a întâmplat? Hawking dă răspunsul din punctul de vedere al așa-zisului principiu antropic: altfel nu ar fi apărut condițiile pentru dezvoltarea ființelor inteligente capabile să pună o astfel de întrebare. Într-adevăr, în cazul unei dimensiuni mai mici a spațiului, evoluția este dificilă: de exemplu, orice trecere prin intermediul corpului unei ființe bidimensionale o împarte în două părți. În spațiile de dimensiuni mai mari, legea atracției gravitaționale va fi diferită, iar orbitele planetelor vor deveni instabile („am fi atunci fie înghețați, fie ardem”). Desigur, sunt posibile și alte universuri, cu un număr diferit de coordonate desfășurate, „... dar în astfel de regiuni nu vor exista ființe inteligente care să poată vedea această varietate de dimensiuni active”.

Hawking este optimist cu privire la perspectivele de a crea o teorie unificată care să descrie universul. Luând de la Dumnezeu actul creației, îi atribuie lui Dumnezeu rolul de creator al legilor sale. Când se construiește un model matematic, rămâne întrebarea de ce universul, supus acestui model, există deloc. Nelegați de necesitatea de a construi noi teorii, oamenii de știință se vor îndrepta către studiul acestuia. „Și dacă se găsește un răspuns la o astfel de întrebare, acesta va fi un triumf complet al minții umane, pentru că atunci vom înțelege planul lui Dumnezeu”.

Rezumat al cărții lui Stephen Hawking „O scurtă istorie a timpului” pregătită de Igor Yakovlev