Книга "Вселенная Стивена Хокинга" - это сборник нескольких книг Стивена Хокинга, который включает в себя также биографию автора и его интервью.
Всякий раз, когда читаешь подобные произведения, где затрагивается биография и личность автора - становишься частью жизни этого человека. Погружаешься в его мировоззрение, его ум. Погрузиться в мир великого ученого - это огромный подарок для человека далекого от науки. Прикоснуться к вечному, намного большему чем есть сам - это словно выпрыгнуть из тела и побывать мыслями в ином пространстве и ином времени.
Книга "Вселенная Стивена Хокинга" хоть и рассчитана на широкого читателя - все же больше подходит для людей, которые уже знакомы с законами физики и обладают некой базой. Иначе читать книгу будет сложно. В ней нет формул, но есть понятия, которыми мы не оперируем в обычной жизни.
Стивен попытался ухватить всю историю исследования Вселенной, от Аристотеля до сегодняшнего времени.
Краткая история времени.
Здесь идет повествование о картине Вселенной в разные времена. От Аристотеля и Птолемея, когда Землю считали неподвижной, вокруг которой движутся небесные объекты, далее мы узнаем о Копернике, польском священнике, об Исааке Ньютоне и его теории, описывающей движение тел в пространстве и времени, закон всемирного тяготения.
В XX в. ученые пришли к выводу, что Вселенная не статичная, не вечна и не неизменна.
Когда Блаженного Августина спросили: «Что делал Бог до того, как создал мир?», и Августин не стал утверждать, что Бог готовил ад для тех, кто задает такие вопросы. Вместо этого он постулировал, что время – это свойство сотворенного Богом мира и что до начала Вселенной времени не существовало."
В 1929 г. Эдвин Хаббл сделал открытие, что далекие галактики удаляются от нас с большими скоростями. Вселенная расширяется. В прошлом объекты во вселенной были ближе друг к другу, чем сейчас. Это значит, что в прошлом Вселенная была бесконечно малой и бесконечно плотной.
Конечная цель науки состоит в создании единой теории для описания всей Вселенной. Сейчас ученые разделяют проблему на множество частей и строят множество частных теорий, которые иногда противоречат другу другу.
Для описания Вселенной используют 2 основные частные теории - общая теория относительности и квантовая механика. Первая теория работает с крупномасштабной Вселенной, вторая с маленькими масштабами. Эти две теории несовместимы друг с другом.
Главное направление исследований в физике сегодня является разработка новой теории, которая объединяла бы в себе оба частных случая, - квантовой теории гравитации. Такой теории пока нет. Необходимо объединить все теории в одну, которая сможет описать все во Вселенной.
Пространство и время
Теория относительности положила конец идеи абсолютного времени. Время не является полностью отдельным и независимым от пространства: они образуют единый объект под названием пространство-время.
Событие в физике - это определенная точка пространства (3 координаты) в определенное время (1 координата). То есть событие имеет 4 координаты.
Мы не знаем, что происходит вдалеке от нас, какие звезды живы, а какие погибли. В объективной реальности наше небо выглядит совсем иначе, чем мы его видим, свет идет слишком долго, чтобы мы узнали о реальным событиях Вселенной на Земле.
В 1915 г. Эйнштейн создал общую теорию относительности. Пространство-время не являются плоским, оно искривлено, деформировано, распределенной в нем массой и энергией.
Теория относительности покончила с абсолютным временем. Для каждого обывателя время течет по-своему и зависит от того, где наблюдатель находится и с какой скоростью движется.
Из общей теории относительности Эйнштейна следует, что у Вселенной должны быть начало и возможно конец.
Расширяющаяся Вселенная.
Большинство галактик имеют красный спектр, то есть они удаляются. Чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется.
Открытие расширяющийся Вселенной стало одной из величайших интеллектуальных революций XX века.
Александр Фридман создал модель по которой пространство и время конечны, но не имеют границ. Но, если мы будем путешествовать по кругу Вселенной, мы никогда не достигнем исходного пункта, Вселенная успеет схлопнуться еще до возвращения путешественника. Т.к. быстрее света двигаться невозможно.
Модель Фридмана позволяет сказать, что Вселенная одинакова во всех направлениях, это справделиво для любого наблюдателя в любой точке.
Все физические теории перестают действовать в точке зарождения Вселенной.
Принцип неопределенности
В квантовой механике существует множество исходов и результат определяется наиболее вероятным. Эйнштейн был против подобной теории он говорил:
Бог не играет в кости
В квантовой механике мы имеем дело с корпускулярной-волоновым дуализмом: для некоторых задач частицы как волны, для других рассматриваются волны как частницы.
Существуют как частицы так и античастицы и при взаимодействии они могут уничтожаться. Из античастиц могут состоять целые антимиры и антилюди. Но, Вселенная из античастиц ведет себя не так, как наша Вселенная.
Черные дыры
Звезда рождается, когда большое количество газа (в основном водорода) сжимается, сталкиваясь газ нагревается. Когда срастаются атомы водорода образуется горячий гелий. Выделяемое при этой реакции тепло заставляет звезду светиться. После звезда исчерпывает свои запасы водорода и другого ядреного топлива и умирает.
Чем массивнее звезда, тем она горячее, тем быстрее термоядерная реакция.
Умирание звезд
Если масса звезды меньше предела Чандрасекара, то ее сжатие прекращается и звезда превращается в белый карлик.
Звезды с массой выше предела Чандрасекара образуют взрыв, чтобы масса оказалась ниже предельного значения.
Оппенгеймер объяснил, что у умерших звезд, которые коллапсировали и превратились в черные дыры, гравитационное поле очень сильное и лучи света из-за искривления пространства-времени не могут покинуть звезду.
Область пространства-времени из которого ничто не может выйти - это и есть черная дыра.
Внешняя граница черной дыры - это горизонт событий - граница области в пространстве-времени, за пределы которой невозможно выйти.
Черные дыры поглощают больше энергии, чем отдают.
В 1970-х гг. Стивен Хокинг занимался преимущественно исследованиями в области Черных дыр, с 1981 его заинтересовало происхождений и судьба Вселенной.
Происхождение и судьба Вселенной
В момент Большого взрыва Вселенная имела нулевой размер и была бесконечно горячей, но по мере расширения Вселенной температура излучения уменьшилась.
Возможно и существовал первичный закон установленный Богом, но после этого Вселенная стала развиваться само по себе.
Поверхность Земли конечна, но не имеет границ, так же и Вселенная. Пространство-время может иметь конечную протяженность и при этом не иметь сингулярностей, образующих край. Тогда Вселенная будет самодостаточной: никто ее не создал и никто не разрушит - она просто есть.
Возрастание беспорядка, или энтропии со временем - это один из примеров стрелы времени - того, что отличает прошлое от будущего.
Степень беспорядка со временем увеличивается, потому что мы измеряем время в том направлении, в каком растет степень беспорядка.
Кротовые норы
Возможно ли путешествия в будущее или прошлое?
Варианты пространство-времени не противоречат общей теории относительности и допускают возможность путешествия в прошлое через черные дыры или пространство-время с двумя космическими струнами, которые двигаются мимо друг друга на большой скорости.
В теории относительности нет единой меры времен, они своя у каждого наблюдателя.
Можно искривить пространство-время, чтобы сократить путь от точки А до Б. Это будет тоннель - кротовая нора.
Еще в 1935 г. Альберт Эйнштейн и Натан Розен допустили существование подобных "мостов".
Нет никакого смысла задаваться вопросом соответствует ли наша теория реальности, потому что на самом деле мы ничего не знаем о подлинной реальности. Откуда мы можем знать, что именно реально, если у нас нет теории или модели, с помощью которой эту реальность можно проверить. Сейчас только с помощью теории, как модели можно познать Вселенную.
Многообразие во Вселенной возникло из принципа неопределенности.
Сущность квантовой механики в том, что объект обладает не одной историей, а совокупностью всех возможных историй. Вероятность близких сценариев усиливают друг друга. История объекта - это не что иное, как один из таких усиленных сценариев. Кот Шредингера, у которого может быть 2 судьбы.
И время и пространство могут быть деформированны веществом и энергией во Вселенной. Вселенная формирует время. Время зависит от Вселенной. За сингулярностью времени нет.
Биография
Стивен в своей биографии раскрывает моменты из своего детства, учебы в Оксфорде, женитьбы, научной деятельности и болезни.
Стивен Хокинг хотел написать книгу, которая была бы понятна массовому читателю. Но первые варианты книги пришлось переписывать, по просьбе редактора Питера Гуззарди, потому что материал был слишком сложным для восприятия обычного человека, далекого от физики.
Хокинг часто повторяет свою мысль, что Вселенная никогда не создавалась и никогда не будет уничтожена, она просто есть.
Автор пишет, что прожил полноценную жизнь:
Я жил насыщенной жизнью и вполне доволен ею.
О книге он пишет:
Я счастлив, если помог человечеству приблизиться к пониманию нашей Вселенной.
Стивен Хокинг жил каждый день как последний, и это давало ему силы делать то, что он любит.
