Найкоротша історія часу - короткий зміст. Пристрій Всесвіту

Головна

Монтаж

Найкоротша історія часу - короткий зміст. Пристрій Всесвіту – простою мовою

Стівен Хокінг, Леонард Млодінов

Найкоротша історія часу

Передмова

Усього чотири літери відрізняють назву цієї книги від заголовка тієї, що була вперше опублікована 1988 року. « коротка історіячасу» 237 тижнів залишалася у списку бестселерів лондонської «Санді таймс», кожен 750-й житель нашої планети, дорослий чи дитина, придбав її. Чудовий успіх для книги, присвяченої найскладнішим проблемам сучасної фізики. Втім, це не тільки найскладніші, а й найбільш хвилюючі проблеми, бо вони адресують нас до фундаментальних питань: що нам дійсно відомо про Всесвіт, як ми здобули це знання, звідки походить Всесвіт і куди рухається? Ці питання становили головний предмет «Короткої історії часу» і стали фокусом цієї книги. Через рік після публікації «Короткої історії часу» почали надходити відгуки від читачів різного віку та професій з усього світу. Багато хто з них висловлював побажання, щоб побачив світ Нова версіякниги, яка, зберігши суть «Короткою історії часу», пояснювала б найбільш важливі поняття простіше та цікавіше. Хоча дехто, мабуть, очікував, що це буде «Велика історія часу», відгуки читачів недвозначно показували: дуже мало хто з них бажає познайомитися з об'ємним трактатом, що викладає предмет на рівні університетського курсу космології. Тому, працюючи над «Найкоротшою історією часу», ми зберегли і навіть розширили основну суть першої книги, але постаралися в той же час залишити її обсяг і доступність викладу незмінними. Це й справді найкоротшаісторія, оскільки деякі суто технічні аспектинами опущені, проте, як нам здається, цей прогалину з лишком заповнений більш глибоким трактуванням матеріалу, який справді становить серцевину книги.

Ми також скористалися можливістю оновити відомості та включити до книги новітні теоретичні та експериментальні дані. «Найкоротша історія часу» описує прогрес, якого було досягнуто на шляху створення повної об'єднаної теорії за Останнім часом. Зокрема, вона стосується нових положень теорії струн, корпускулярно-хвильового дуалізму і виявляє зв'язок між різними фізичними теоріями, що свідчить, що об'єднана теорія існує. Що ж до практичних досліджень, книга містить важливі результати останніх спостережень, отриманих, зокрема, за допомогою супутника СОВЕ (Cosmic Background Explorer – «Дослідник фонового космічного випромінювання») та космічного телескопа Хаббла.

Глава перша

Розмірковуючи про всесвіт

Ми живемо в дивному та чудовому Всесвіті. Неординарна уява потрібна, щоб оцінити вік її, розміри, шаленство і навіть красу. Місце, яке займають люди в цьому безмежному космосі, може здатися нікчемним. І все ж таки ми намагаємося зрозуміти, як влаштований весь цей світ і як ми, люди, виглядаємо в ньому.

Кілька десятиліть тому відомий вчений (деякі кажуть, що це був Бертран Рассел) виступав із публічною лекцією з астрономії. Він розповів, що Земля звертається навколо Сонця, а воно, у свою чергу, навколо центру великої зіркової системи, Називається нашою Галактикою. Наприкінці лекції маленька літня леді, що сиділа в задніх рядах, встала і заявила:

Ви розповідали нам тут повну нісенітницю. Насправді світ – це плоска плита, що лежить на спині гігантської черепахи.

Усміхнувшись із почуттям переваги, вчений запитав:

А на чому стоїть черепаха?

Ви дуже розумний юнак, дуже, - відповіла стара леді. - Вона стоїть на іншій черепасі, і так далі, до нескінченності!

Сьогодні більшість людей знайшла б досить смішний таку картину Всесвіту, цю нескінченну вежу з черепах. Але що змушує нас думати, що ми знаємо більше?

Забудьте на хвилину те, що ви знаєте – чи думаєте, що знаєте – про космос. Придивіться в нічне небо. Чим видаються вам всі ці крапки, що світяться? Може це крихітні вогники? Нам важко здогадатися, чим вони насправді є, тому що ця дійсність надто далека від нашого повсякденного досвіду.

Якщо ви часто спостерігаєте за нічним небом, то, ймовірно, помічали в сутінках над горизонтом іскорку світла. Це Меркурій, планета, яка разюче відрізняється від нашої власної. Доба на Меркурії триває дві третини року. на сонячній сторонітемпература зашкалює за 400°С, а вночі спадає майже до - 200°С.

Але як би не відрізнявся Меркурій від нашої планети, ще важче уявити звичайну зірку - колосальне пекло, яке щомиті спалює мільйони тонн речовини і розігріте в центрі до десятків мільйонів градусів.

Інша річ, яка важко укладається в голові, це відстані до планет і зірок. Стародавні китайці будували кам'яні вежі, щоб побачити їх ближче. Цілком природно вважати, що зірки і планети знаходяться набагато ближче, ніж насправді, - адже повсякденному життіми ніколи не стикаємося з величезними космічними відстанями.

Відстань ці настільки великі, що немає сенсу виражати їх у звичних одиницях - метрах чи кілометрах. Замість них використовуються світлові роки(Світловий рік - шлях, який світло проходить за рік). За одну секунду промінь світла долає 300 000 кілометрів, тому світловий рік - це дуже велика відстань. Найближча до нас (після Сонця) зірка – Проксима Центавра – видалена приблизно на чотири світлові роки. Це так далеко, що найшвидший із проектованих нині космічних кораблівлетів би до неї близько десяти тисяч років. Ще в давнину люди намагалися осягнути природу Всесвіту, але вони не мали можливостей, які відкриває сучасна науказокрема математика. Сьогодні ми маємо потужні інструменти: розумові, такі як математика і науковий методпізнання, і технологічними, на кшталт комп'ютерів та телескопів. З їхньою допомогою вчені зібрали воєдино величезну кількість відомостей про космос. Але що ми дійсно знаємо про Всесвіт і як ми це дізналися? Звідки вона постала? У якому напрямі розвивається? Чи мала початок, а якщо мала, що було донього? Яка природа часу? Чи прийде йому кінець? Чи можна повернутись назад у часі? Нещодавні великі фізичні відкриття, зроблені частково завдяки новим технологіям, пропонують відповіді деякі з цих давніх питань. Можливо, колись ці відповіді стануть настільки ж очевидними, як звернення Землі навколо Сонця, - чи, можливо, настільки ж курйозними, як вежа з черепах. Тільки час (хоч би воно було) це покаже.

Розділ другий

РОЗВИТОК КАРТИНИ СВІТУ

Хоча навіть в епоху Христофора Колумба багато хто вважав, що Земля плоска (і сьогодні дехто все ще дотримується цієї думки), сучасна астрономія сягає корінням за часів стародавніх греків. Близько 340 до н. е. давньогрецький філософ Аристотель написав твір «Про небо», де навів вагомі аргументи на користь того, що Земля скоріше є сферою, а не плоскою плитою.

Одним із аргументів стали затемнення Місяця. Аристотель зрозумів, що їх викликає Земля, яка, проходячи між Сонцем та Місяцем, відкидає тінь на Місяць. Аристотель помітив, що тінь Землі завждикругла. Так і має бути, якщо Земля – сфера, а не плоский диск. Май Земля форму диска, її тінь була б круглою не завжди, але тільки в ті моменти, коли Сонце виявляється точно над центром диска. В інших випадках тінь подовжувалася б, приймаючи форму еліпса (еліпс - це витягнуте коло).

Стівен Хокінг

КОРОТКА ІСТОРІЯ ЧАСУ.

Від великого вибуху до чорних дірок

Подяки

Книга присвячується Джейн

Я вирішив спробувати написати популярну книгу про простір та час після того, як прочитав у 1982 р. курс Лебівських лекцій у Гарварді. Тоді вже було чимало книг, присвячених ранньому Всесвіту та чорним діркам, як дуже хороших, наприклад книга Стівена Вайнберга «Перші три хвилини», так і дуже поганих, які тут нема чого називати. Але мені здавалося, що в жодній з них фактично не порушуються ті питання, які спонукали мене зайнятися вивченням космології та квантової теорії: звідки узявся Всесвіт? як і чому вона виникла? чи прийде їй кінець, а якщо прийде, то як? Ці питання цікавлять усіх нас. Але сучасна наука дуже насичена математикою, і лише нечисленні фахівці досить володіють останньою, щоб розібратися у цьому. Однак основні уявлення про народження та подальшу долю Всесвіту можна викласти і без допомоги математики так, що вони стануть зрозумілими навіть людям, які не отримали наукової освіти. Це я й намагався зробити у моїй книзі. Читачеві судити про те, наскільки я досяг успіху.

Мені сказали, що кожна включена до книги формула вдвічі зменшить кількість покупців. Тоді я вирішив взагалі обходитися без формул. Щоправда, наприкінці я таки написав одне рівняння – знамените рівняння Ейнштейна Е=mc^2. Сподіваюся, воно не відлякає половини моїх потенційних читачів.

Якщо не вважати того, що я захворів на бічне аміотрофічний склероз, то майже в усьому іншому мені супроводжувала удача. Допомога і підтримка, які мені надавали моя дружина Джейн і діти Роберт, Люсі і Тімоті, забезпечили мені можливість вести досить-таки нормальний спосіб життя і досягти успіхів у роботі. Мені пощастило і в тому, що я вибрав теоретичну фізику, бо вона вміщується в голові. Тому моя фізична недуга не стала серйозним мінусом. Мої наукові колеги, всі без винятку, надавали мені завжди максимальну допомогу.

На першому, «класичному» етапі моєї роботи моїми найближчими помічниками та співробітниками були Роджер Пенроуз, Роберт Герок, Брендон Картер та Джордж Елліс. Я вдячний їм за допомогу та спільну роботу. Цей етап завершився виданням книги «Великомасштабна структура простору-часу», яку ми з Еллісом написали в 1973 р. (Хокінг С., Елліс Дж. Великомасштабна структура простору-часу. M.: Світ, 1976).

На другому, «квантовому» етапі моєї роботи, що розпочався 1974 р., я здебільшого працював з Гарі Гіббонсом, Доном Пейджем та Джимом Хартлом. Я дуже багатьом їм завдячую, як і своїм аспірантам, які надавали мені величезну допомогу і у «фізичному», і в «теоретичному» значенні цього слова. Необхідність не відставати від аспірантів була надзвичайно важливим стимулом і, як на мене, не дозволяла мені застрягти в болоті.

У роботі над книгою мені дуже багато допомагав Брайєн Уїтт, один із моїх студентів. У 1985 р., накинувши перший, зразковий план книги, я захворів на запалення легенів. Довелося лягти на операцію, і після трахеотомії я перестав говорити, а тим самим майже втратив можливість спілкуватися. Я гадав, що не зможу закінчити книжку. Але Брайєн нс тільки допоміг мені її переробити, але й навчив користуватися комп'ютерною програмоюспілкування Living Center, яку мені подарував Уолт Уолтош, співробітник фірми Words Plus, Inc., Саннівейл (шт. Каліфорнія). З її допомогою я можу писати книги та статті, а також розмовляти з людьми за допомогою синтезатора мови, подарованого мені іншою саннівейлською фірмою Speech Plus. Девід Мейсон установив на моєму кріслі-колясці цей синтезатор та невеликий персональний комп'ютер. Така система все змінила: мені стало навіть легше спілкуватися, ніж до того, як я втратив голос.

Багатьом з тих, хто ознайомився з попередніми варіантами книги, я вдячний за поради щодо того, як її можна було б покращити. Так, Петер Газзарді, мій редактор видавництва Bantam Books, надсилав мені листа за листом із зауваженнями та питаннями на ті місця, які, на його думку, були погано пояснені. Зізнатися, я був дуже роздратований, отримавши величезний список рекомендованих виправлень, але Газзарді мав рацію. Я впевнений, книга стала кращою завдяки тому, що Газзарді тицяв мене носом у помилки.

Я висловлюю глибоку подяку моїм помічникам Коліну Уїлльямсу, Девіду Томасу та Реймонду Лефлемму, моїм секретарям Джуді Фелле, Енн Ральф, Шеріл Біллінгтон і Сью Мейсі та моїм медсестрам. Я б нічого не зміг досягти, якби всі витрати на наукові дослідженняі необхідну медичну допомогуне взяли на себе Гонвілл-енд-Кайюс-коледж, Рада з наукових та технічних досліджень та фонди Леверхулма, Мак-Артура, Нуфілда та Ральфа Сміта. Всім їм дуже вдячний.

Передмова

Ми живемо, майже нічого не розуміючи у будові світу. Не замислюємось над тим, який механізм породжує сонячне світло, Який забезпечує наше існування, не думаємо про гравітацію, яка утримує нас на Землі, не даючи їй скинути нас у простір. Нас не цікавлять атоми, з яких ми складаємося і від стійкості яких ми самі істотно залежимо. За винятком дітей (які ще надто мало знають, щоб не ставити такі серйозні питання), мало хто ламає голову над тим, чому природа така, якою вона є, звідки з'явився космос і чи не існував він завжди? чи не може час одного разу повернути назад, тому слідство передуватиме причині? чи є непереборна межа людського пізнання? Бувають навіть такі діти (я їх зустрічав), яким хочеться знати, як виглядає чорна діра, яка найменша частинка речовини? чому ми пам'ятаємо минуле та не пам'ятаємо майбутнє? якщо раніше справді був хаос, то як вийшло, що тепер встановився видимий порядок? і чому Всесвіт взагалі існує?

У нашому суспільстві прийнято, що батьки і вчителі у відповідь на ці питання здебільшого знизують плечима або закликають на допомогу посилання на релігійні легенди, що неясно збереглися в пам'яті. Деяким не подобаються такі теми, тому що в них жваво виявляється вузькість людського розуміння.

Але розвиток філософії та природничих наук просувався вперед в основному завдяки подібним питанням. Все більше дорослих людей виявляють до них інтерес, і відповіді іноді бувають абсолютно несподіваними для них. Відрізняючись за масштабами як від атомів, і від зірок, ми розсуваємо горизонти досліджень, щоб охопити як дуже маленькі, і дуже великі об'єкти.

Навесні 1974 р., приблизно за два роки до того, як космічний апарат «Вікінг» досяг поверхні Марса, я був в Англії на конференції, організованій Лондонським королівським товариством та присвяченій можливостям пошуку позаземних цивілізацій. Під час перерви на каві я звернув увагу на багатолюдніші збори, що проходили в сусідній залі, і з цікавості увійшов туди. Так я став свідком давнього ритуалу – прийому нових членів до Королівського товариства, яке є одним із найстаріших на планеті об'єднань учених. Попереду молодий чоловік, який сидів у інвалідному візку, дуже повільно виводив своє ім'я в книзі, попередні сторінки якої зберігали підпис Ісаака Ньютона. Коли він, нарешті, перестав розписуватися, зал вибухнув овацією. Стівен Хокінг уже тоді був легендою.

Зараз Хокінг у Кембриджському університетізаймає кафедру математики, яку колись займав Ньютон, а пізніше П. А. М. Дірак – два знамениті дослідники, які вивчали один – найбільше, а інший – найменше. Хокінг – їхній гідний наступник. Ця перша популярна книга Хокіпга містить багато корисних речей для широкої аудиторії. Книжка цікава як широтою свого змісту, вона дозволяє побачити, як працює думка її автора. Ви знайдете в ній ясні одкровення про межі фізики, астрономії, космології та мужності.

Але це також книга про Бога... а може, про відсутність Бога. Слово Бог часто з'являється на її сторінках. Хокінг вирушає на пошуки відповіді на знамените питання Ейнштейна про те, чи був у Бога якийсь вибір, коли він створював Всесвіт. Хокінг намагається, як сам пише, розгадати задум Бога. Тим більше несподіваним виявляється висновок (щонайменше тимчасовий), до якого наводять ці

Здолав книжку Стівена Хокінга "Найкоротша історія часу". Сам автор багатьом надумався - це той самий геніальний фізик, прикутий до інвалідного крісла.

Книга цікава, написана добре та доступно. Що особливо вразило уяву в моїй короткому викладі:
1) Якщо ви прокладете на географічної картилінійкою пряму лінію між двома точками, то ця пряма не буде найкоротшою відстаннюміж двома точками. Найкоротшою буде крива у вигляді арки, радіус якої дорівнює радіусу Землі.
2) У присутності матерії чотиривимірний простір-час спотворюється, викликаючи викривлення траєкторій тіл у тривимірному просторі. Хоча це важко зобразити, маса Сонця викривляє простір-час таким чином, що Земля, слідуючи найкоротшим шляхом у чотиривимірному просторі-часі, видається нам рухається майже круговою орбітою в тривимірному просторі.
3) Загальна теорія відносності оголошує, що перебіг часу різний для спостерігачів, що у різних гравітаційних полях. Якщо один із близнюків живе на вершині гори, а інший - біля моря, перший старітиме швидше за другого.
4) Якби ми знали стан системи в даний момент і знали б закони розвитку системи, ми могли б передбачати становище системи в будь-який момент часу. Так ось, принцип невизначеності Гейзенберга узагальнено говорить, що як би ми не пижилися, ми ні хрону не можемо визначити стан Всесвіту зараз. І це пов'язані з рівнем розвитку науки. Це ближче до філософського принципу - ми в принципі не можемо пізнати становище будь-якої системи будь-якої конкретної миті. Ми знаємо будь-якої миті або швидкість частинки, або її розташування. Рівно одне з двох, але ніяк не обидва значення одразу.
Отже, змиріться - будь-яке передбачення у нашому Всесвіті принципі неможливе. З суто філософської точки зору. Будь-яке.
5) Якщо ми пошлемо електрон у стіну, і по дорозі в нього поставимо дві щілини для проходу, він, сцуко, пройде через обидві щілини відразу. Пауза для осмислення. Загалом, електрон може бути у всіх можливих положеннях одночасно. Бо, тварюка така дрібна, вона не тільки частка, а коли йому захочеться – ще й хвиля. Прив'язка електрона до конкретних орбіт атома пов'язана з тим, що саме цих орбітах електро не интерферирует сам із собою, тобто. не гасить сам себе. Ще раз - електрон, летячи від однієї точки в іншу, летить по всіх можливих траєкторіях відразу. Він по суті здатний перебувати у всіх точках простору одночасно, і тільки там його немає, де він сам із собою інтерферує.
6) Чисто теоретично, подорож у часі в минуле можлива. Рішення рівнянь теорії відносності показує, що це так. Одне але - для подорожі назад у часі обов'язково потрібно рухатися швидше за швидкість світла. І навпаки - рух швидше за швидкість світла неможливий без одночасного руху в минуле.
Ті, хто в курсі, що не можна рухатися швидше за швидкість світла, полегшено зітхають. Але є ще одна проблема - чисто, знову-таки, гіпотетично, подорож швидше за скромність світла теж є можливою. Можливим у разі існування кротових дірок у просторі-часі. А чортові рівняння покаюють, що так, такі дірки можуть існувати. А якщо можуть, то десь існують.
7) Нова теорія, яка просто шалено описує останні відкриття у науці і передбачає їх - це теорія струн. Нічого особливого, просто все, що передбачається цією теорією, підтверджується потім експериментами один в один. І це безпосередньо напружує. Напружує, бо теорія струн бере як припущення одне маленьке твердження - ми живемо не в чотиривимірному світі, а в 26-мірному. Причому, 4 виміри розгорнуті, і ми можемо пересуватися по них, а ще 22 - згорнуті в крапку. Фізики б з радістю відмовилися від цієї теорії, але нічого більш виразного в плані математики поки не придумали, а експерименти продовжують ідеально збігатися з прогнозами, висунутими на підставі цієї теорії.

Загалом, здається мені, що Всесвіт наш, як той електрон, здатний перебувати у всіх станах одночасно, за винятком тих станів, в яких він сам себе інтерферує. І я зараз одночасно перебуваю в Краснодарі та в Москві та на Альфі-центаврі. І водночас із цим немає мене взагалі. Але думка ента явно гідна розжовування в окремій мудрій філософській книжці.

Стівен Хокінг, Леонард Млодінов

Найкоротша історія часу

Передмова

Усього чотири літери відрізняють назву цієї книги від заголовка тієї, що була вперше опублікована 1988 року. «Коротка історія часу» 237 тижнів залишалася у списку бестселерів лондонської «Санді таймс», кожен 750-й житель нашої планети, дорослий чи дитина, придбав її. Чудовий успіх для книги, присвяченої найскладнішим проблемам сучасної фізики. Втім, це не тільки найскладніші, а й найбільш хвилюючі проблеми, бо вони адресують нас до фундаментальних питань: що нам дійсно відомо про Всесвіт, як ми здобули це знання, звідки походить Всесвіт і куди рухається? Ці питання становили головний предмет «Короткої історії часу» і стали фокусом цієї книги. Через рік після публікації «Короткої історії часу» почали надходити відгуки від читачів різного віку та професій з усього світу. Багато хто з них висловлював побажання, щоб побачила світ нова версія книги, яка, зберігши суть «Короткої історії часу», пояснювала б найбільш важливі поняття більш просто та цікаво. Хоча дехто, мабуть, очікував, що це буде «Велика історія часу», відгуки читачів недвозначно показували: дуже мало хто з них бажає познайомитися з об'ємним трактатом, що викладає предмет на рівні університетського курсу космології. Тому, працюючи над «Найкоротшою історією часу», ми зберегли і навіть розширили основну суть першої книги, але постаралися в той же час залишити її обсяг і доступність викладу незмінними. Це й справді найкоротшаісторія, оскільки деякі суто технічні аспекти нами опущені, проте, як нам здається, цей прогалину з лишком заповнений більш глибоким трактуванням матеріалу, який справді становить серцевину книги.

Ми також скористалися можливістю оновити відомості та включити до книги новітні теоретичні та експериментальні дані. "Найкоротша історія часу" описує прогрес, якого було досягнуто на шляху створення повної об'єднаної теорії останнім часом. Зокрема, вона стосується нових положень теорії струн, корпускулярно-хвильового дуалізму і виявляє зв'язок між різними фізичними теоріями, що свідчить, що об'єднана теорія існує. Що ж до практичних досліджень, книга містить важливі результати останніх спостережень, отриманих, зокрема, за допомогою супутника СОВЕ (Cosmic Background Explorer – «Дослідник фонового космічного випромінювання») та космічного телескопа Хаббла.

Глава перша

Розмірковуючи про всесвіт

Кілька десятиліть тому відомий вчений (деякі кажуть, що це був Бертран Рассел) виступав із публічною лекцією з астрономії. Він розповів, що Земля звертається навколо Сонця, а воно, у свою чергу, - навколо центру великої зіркової системи, яка називається нашою Галактикою. Наприкінці лекції маленька літня леді, що сиділа в задніх рядах, встала і заявила:

Ви розповідали нам тут повну нісенітницю. Насправді світ - це плоска плита, що лежить на спині гігантської черепахи.

Усміхнувшись із почуттям переваги, вчений запитав:

А на чому стоїть черепаха?

Якщо ви часто спостерігаєте за нічним небом, то, ймовірно, помічали в сутінках над горизонтом іскорку світла. Це Меркурій, планета, яка разюче відрізняється від нашої власної. Доба на Меркурії триває дві третини року. На сонячному боці температура зашкалює за 400°С, а глибокої ночі падає майже до -200°С.

Інша річ, яка важко укладається в голові, це відстані до планет і зірок. Стародавні китайці будували кам'яні вежі, щоб побачити їх ближче. Цілком природно вважати, що зірки та планети знаходяться набагато ближче, ніж насправді, - адже у повсякденному житті ми ніколи не стикаємося з величезними космічними відстанями.

Відстань ці настільки великі, що немає сенсу виражати їх у звичних одиницях - метрах чи кілометрах. Замість них використовуються світлові роки (світловий рік – шлях, який світло проходить за рік). За одну секунду промінь світла долає 300 000 кілометрів, тому світловий рік - це дуже велика відстань. Найближча до нас (після Сонця) зірка – Проксима Центавра – видалена приблизно на чотири світлові роки. Це так далеко, що найшвидший із проектованих нині космічних кораблів летів би до неї близько десяти тисяч років. Ще в давнину люди намагалися осягнути природу Всесвіту, але вони не мали можливостей, які відкриває сучасна наука, зокрема математика. Сьогодні ми маємо потужні інструменти: розумові, такі як математика і науковий метод пізнання, і технологічні, на кшталт комп'ютерів і телескопів. З їхньою допомогою вчені зібрали воєдино величезну кількість відомостей про космос. Але що ми дійсно знаємо про Всесвіт і як ми це дізналися? Звідки вона постала? У якому напрямі розвивається? Чи мала початок, а якщо мала, що було донього? Яка природа часу? Чи прийде йому кінець? Чи можна повернутись назад у часі? Нещодавні великі фізичні відкриття, зроблені частково завдяки новим технологіям, пропонують відповіді деякі з цих давніх питань. Можливо, колись ці відповіді стануть настільки ж очевидними, як звернення Землі навколо Сонця, - чи, можливо, настільки ж курйозними, як вежа з черепах. Тільки час (хоч би воно було) це покаже.

A BRIEF HISTORY OF TIME

Видавництво висловлює подяку літературним агентствам Writers House LLC (США) та Synopsis Literary Agency (Росія) за сприяння у придбанні прав.

Присвячується Джейн

Подяка

Я вирішив спробувати написати популярну книгу про простір і час після того, як 1982 р. прочитав курс Лебівських лекцій у Гарварді. Тоді вже було чимало книг, присвячених ранньому Всесвіту та чорним діркам, як дуже хороших, наприклад книга Стівена Вайнберга «Перші три хвилини», так і дуже поганих, які тут нема чого називати. Але мені здавалося, що в жодній з них фактично не порушуються ті питання, які спонукали мене зайнятися вивченням космології та квантової теорії: звідки узявся Всесвіт? Як і чому вона виникла? Чи прийде їй кінець, а якщо прийде, то як? Ці питання цікавлять усіх нас. Але сучасна наука насичена математикою, і лише нечисленні фахівці достатньо володіють нею, щоб розібратися в цьому. Однак основні уявлення про народження та подальшу долю Всесвіту можна викласти і без допомоги математики так, що вони стануть зрозумілими навіть людям, які не отримали спеціальної освіти. Це я й намагався зробити у своїй книжці. Наскільки я досяг цього успіху – судити читачеві.

Мені сказали, що кожна включена до книги формула вдвічі зменшить кількість покупців. Тоді я вирішив взагалі обходитися без формул. Щоправда, наприкінці я таки написав одне рівняння – знамените рівняння Ейнштейна Е=mc². Сподіваюся, воно не відлякає половини моїх потенційних читачів.

Якщо не брати до уваги мою недугу – бічного аміотрофічного склерозу, – то майже в усьому іншому мені супроводжував успіх. Допомога та підтримка, які мені надавали моя дружина Джейн і діти Роберт, Люсі та Тімоті, забезпечили мені можливість вести відносно нормальний спосіб життя і досягти успіхів у роботі. Мені пощастило і в тому, що я вибрав теоретичну фізику, бо вона вміщується в голові. Тому моя тілесна недуга не стала серйозною перешкодою. Мої колеги, всі без винятку, завжди сприяли мені.

На першому, «класичному» етапі роботи моїми найближчими колегами та помічниками були Роджер Пенроуз, Роберт Герок, Брендон Картер та Джордж Елліс. Я вдячний їм за допомогу та співпрацю. Цей етап завершився виданням книги «Великомасштабна структура простору-часу», яку ми з Еллісом написали в 1973 р. Я не радив би читачам звертатися до неї за додатковою інформацією: вона перевантажена формулами і важка для читання. Сподіваюся, що з того часу я навчився писати доступніше.

На другому, «квантовому» етапі моєї роботи, що розпочався 1974 р., я працював в основному з Гарі Гіббонсом, Доном Пейджем та Джимом Хартлом. Я дуже багатьом завдячую їм, а також своїм аспірантам, які надавали мені величезну допомогу як у «фізичному», так і в «теоретичному» значенні цього слова. Необхідність не відставати від аспірантів була надзвичайно важливим стимулом і, як на мене, не дозволяла мені застрягти в болоті.

У роботі над цією книгою мені дуже багато допомагав Брайєн Уїтт, один із моїх студентів. У 1985 р., накинувши перший, зразковий план книги, я захворів на запалення легенів. А потім - операція, і після трахеотомії я перестав говорити, фактично втративши можливість спілкуватися. Я гадав, що не зможу закінчити книжку. Але Брайєн не лише допоміг мені її переробити, а й навчив користуватися комп'ютерною програмою спілкування Living Center, яку мені подарував Уолт Уолтош, співробітник фірми Words Plus, Inc., Саннівейл (шт. Каліфорнія). З її допомогою я можу писати книги та статті, а також розмовляти з людьми за допомогою синтезатора мови, подарованого мені іншою саннівейлською фірмою Speech Plus. Девід Мейсон установив на моєму кріслі-колясці цей синтезатор та невеликий персональний комп'ютер. Ця система все змінила: спілкуватися мені стало легше, ніж до того, як я втратив голос.

Багатьом з тих, хто ознайомився з попередніми варіантами книги, я вдячний за поради щодо того, як її можна було б покращити. Так, Петер Газзарді, редактор видавництва Bantam Books, надсилав мені листа за листом із зауваженнями та питаннями щодо тих положень, які, на його думку, були погано пояснені. Зізнатися, я був дуже роздратований, отримавши величезний список рекомендованих виправлень, але Газзарді мав рацію. Я впевнений, що книга стала набагато кращою завдяки тому, що Газзарді тикав мене носом у помилки.

Висловлюю глибоку вдячність моїм помічникам Коліну Уїлльямсу, Девіду Томасу та Реймонду Лефлемму, моїм секретарям Джуді Фелле, Енн Ральф, Шеріл Біллінгтон та Сью Мейсі, а також моїм медсестрам.

Я б нічого не зміг досягти, якби всі витрати на наукові дослідження та необхідну медичну допомогу не взяли на себе Гонвілл-енд-Кайюс-коледж, Рада з наукових та технічних досліджень та фонди Леверхулма, Мак-Артура, Нуффілда та Ральфа Сміта. Всім їм дуже вдячний.

Стівен Хокінг

Глава перша

Наше уявлення про Всесвіт

Якось один відомий вчений (кажуть, це був Бертран Рассел) читав публічну лекціюз астрономії. Він розповідав, як Земля обертається навколо Сонця, а Сонце, своєю чергою, обертається навколо центру величезного скупчення зірок, яке називають нашою Галактикою. Коли лекція добігла кінця, з останнього ряду піднялася маленька літня леді і сказала: «Все, що ви нам казали, нісенітниця. Насправді наш світ – плоска тарілка, яка стоїть на спині величезної черепахи». Поблажливо посміхнувшись, учений спитав: «А на чому тримається черепаха?» – «Ви дуже розумні, юначе, – відповіла літня леді. - Черепаха - на іншій черепасі, та - теж на черепаху, і так далі, і так далі ».

Уявлення про Всесвіт як про нескінченну вежу з черепах більшості з нас здасться смішним, але чому ми думаємо, що все знаємо краще? Що нам відомо про Всесвіт і як ми це дізналися? Звідки взялася Всесвіт і що з нею станеться? Чи був у Всесвіті початок, а якщо було, то що відбувалося до початку? Яка сутність часу? Чи скінчиться воно колись? Досягнення фізики останніх років, якими ми певною мірою зобов'язані фантастичною новій техніці, дозволяють нарешті отримати відповіді хоча б на деякі з подібних питань, що давно стоять перед нами. Пройде час, і ці відповіді, можливо, будуть настільки ж безперечними, як те, що Земля обертається навколо Сонця, а може бути настільки ж безглуздими, як вежа з черепах. Тільки час (хоч би воно було) вирішить це.

Ще 340 р. до зв. е. грецький філософ Аристотель у своїй книзі «Про небо» навів два вагомі докази на користь того, що Земля не плоска, як тарілка, а кругла, як куля. По-перше, Аристотель здогадався, що місячні затемненнявідбуваються тоді, коли Земля виявляється між Місяцем та Сонцем. Земля завжди відкидає на Місяць круглу тінь, але це може лише у разі, якщо Земля має форму кулі. Якби Земля була плоским диском, її тінь мала б форму витягнутого еліпса – якщо тільки затемнення не відбувається завжди саме в той момент, коли Сонце знаходиться точно на осі диска. По-друге, з досвіду своїх морських подорожей греки знали, що у південних районах Полярна зірка на небі спостерігається нижче, ніж у північних. (Оскільки Полярна зірка знаходиться над Північним полюсом, вона буде прямо над головою спостерігача, що стоїть на Північному полюсі, а людині на екваторі здасться, що вона на лінії горизонту.) Знаючи різницю в положенні Полярної зірки в Єгипті і Греції, Аристотель зумів навіть вирахувати що довжина екватора складає 400 000 стадій. Чому дорівнював стадій, точно не відомо, але він становив приблизно 200 метрів, і оцінка Арістотеля приблизно в 2 рази більше значення, прийнятого зараз. У греків був ще й третій аргумент на користь кулястої форми Землі: якщо Земля не кругла, то чому ж ми спочатку бачимо вітрила корабля, що піднімаються над горизонтом, і тільки потім сам корабель?

Розділи