Stephen Hawking kratka povijest. Kratka povijest vremena

Priznanja

Knjiga je posvećena Jane

Odlučio sam pokušati napisati popularnu knjigu o prostoru i vremenu nakon što sam održao Loebova predavanja na Harvardu 1982. U to vrijeme već je bilo dosta knjiga posvećenih ranom svemiru i crnim rupama, kako vrlo dobrih, na primjer knjiga Stevena Weinberga “Prve tri minute”, tako i vrlo loših, koje ovdje nema potrebe imenovati. Ali činilo mi se da se nitko od njih zapravo nije bavio pitanjima koja su me potaknula na proučavanje kozmologije i kvantne teorije: odakle je došao svemir? kako i zašto je nastao? hoće li završiti, i ako hoće, kako? Ova pitanja sve nas zanimaju. Ali moderna je znanost vrlo bogata matematikom, a samo nekoliko stručnjaka ima dovoljno znanja o potonjoj da bi to razumjeli. Međutim, osnovne ideje o rođenju i daljnjoj sudbini Svemira mogu se bez pomoći matematike predstaviti na takav način da postanu razumljive čak i ljudima koji nisu stekli znanstveno obrazovanje. To sam pokušao učiniti u svojoj knjizi. Na čitatelju je da prosudi koliko sam uspjela.
Rečeno mi je da će svaka formula uključena u knjigu prepoloviti broj kupaca. Onda sam odlučila potpuno bez formule. Istina, na kraju sam ipak napisao jednu jednadžbu - poznatu Einsteinovu jednadžbu E=mc^2. Nadam se da neće prestrašiti polovicu mojih potencijalnih čitatelja.
Osim što sam obolio od amiotrofične lateralne skleroze, onda sam u skoro svemu ostalom imao sreće. Pomoć i podrška moje supruge Jane i djece Roberta, Lucy i Timothyja omogućili su mi da vodim prilično normalan život i postignem uspjeh na poslu. Imao sam i sreće što sam odabrao teorijsku fiziku, jer mi sve stane u glavu. Stoga moja fizička slabost nije postala ozbiljan nedostatak. Moji znanstveni kolege, bez iznimke, uvijek su mi pružili maksimalnu pomoć.
U prvoj, “klasičnoj” fazi mog rada moji najbliži pomoćnici i suradnici bili su Roger Penrose, Robert Gerok, Brandon Carter i George Ellis. Zahvalan sam im na pomoći i suradnji. Ova je faza završila objavljivanjem knjige “Large-scale structure of space-time” koju smo Ellis i ja napisali 1973. (S. Hawking, J. Ellis. Large-scale structure of space-time. M.: Mir, 1976).
Ne bih savjetovao nikome tko čita sljedeće stranice da je pogleda za dodatne informacije: preopterećena je matematikom i teška je za čitanje. Nadam se da sam od tada naučio pisati pristupačnije.
Tijekom druge, "kvantne" faze mog rada, koja je započela 1974., prvenstveno sam radio s Garyjem Gibbonsom, Donom Pageom i Jimom Hartleom. Njima dugujem puno, kao i svojim diplomantima koji su mi pružili ogromnu pomoć kako u “fizičkom” tako iu “teoretskom” smislu riječi. Potreba da držim korak s diplomiranim studentima bila je iznimno važan motivator i, mislim, spriječila me da zaglavim u blatu.
U radu na knjizi puno mi je pomogao Brian Witt, jedan od mojih studenata. Godine 1985., nakon što sam skicirao prvi grubi nacrt knjige, razbolio sam se od upale pluća. Morao sam na operaciju, a nakon traheotomije sam prestao govoriti, a time i gotovo izgubiti sposobnost komunikacije. Mislila sam da neću uspjeti završiti knjigu. Ali Brian mi je ne samo pomogao da ga revidiram, nego me također naučio kako koristiti računalni komunikacijski program Living Center, koji mi je dao Walt Waltosh, zaposlenik Words Plus, Inc., Sunnyvale, Kalifornija. Uz njegovu pomoć mogu pisati knjige i članke, a također i razgovarati s ljudima putem sintetizatora govora koji mi je dala druga tvrtka Sunnyvale, Speech Plus. David Mason instalirao je ovaj sintesajzer i malo osobno računalo na moja invalidska kolica. Ovaj je sustav promijenio sve: postalo mi je još lakše komunicirati nego prije nego što sam izgubio glas.
Zahvalan sam mnogima koji su čitali prve verzije knjige na sugestijama kako bi se mogla poboljšati. Tako mi je Peter Gazzardi, moj urednik u Bantam Booksu, slao pismo za pismom s komentarima i pitanjima o odlomcima za koje je smatrao da su loše objašnjeni. Doduše, bio sam prilično iznerviran kada sam dobio ogroman popis preporučenih popravka, ali Gazzardi je bio potpuno u pravu. Siguran sam da je knjiga bolja jer mi je Gazzardi trljao nos greškama.
Izražavam duboku zahvalnost svojim pomoćnicima Colinu Williamsu, Davidu Thomasu i Raymondu Laflammeu, svojim tajnicama Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl Billington i Sue Macy te svojim medicinskim sestrama. Ne bih mogao ništa postići da sve troškove znanstvenog istraživanja i potrebne medicinske skrbi nisu snosili koledž Gonville i Caius, Vijeće za istraživanje znanosti i tehnologije i zaklade Leverhulme, MacArthur, Nuffield i Ralph Smith. Jako sam im zahvalan svima.

Predgovor

Živimo ne shvaćajući gotovo ništa o strukturi svijeta. Ne razmišljamo o tome koji mehanizam stvara sunčevu svjetlost koja nam osigurava postojanje, ne razmišljamo o gravitaciji koja nas drži na Zemlji, sprječavajući je da nas odbaci u svemir. Ne zanimaju nas atomi od kojih smo sastavljeni i o čijoj stabilnosti u biti i sami ovisimo. Osim djece (koja još uvijek premalo znaju da ne postavljaju tako ozbiljna pitanja), malo tko razmišlja zašto je priroda takva kakva jest, odakle je kozmos nastao i postoji li oduvijek? Ne bi li se jednog dana vrijeme moglo vratiti unatrag tako da posljedica prethodi uzroku? Postoji li nepremostiva granica ljudskog znanja? Ima čak i djece (sreo sam ih) koja žele znati kako izgleda crna rupa, koja je najmanja čestica materije? zašto pamtimo prošlost a ne budućnost? Ako je prije stvarno postojao kaos, kako je onda sada uspostavljen prividni red? i zašto uopće postoji Svemir?
U našem je društvu uobičajeno da roditelji i učitelji na ova pitanja uglavnom odgovaraju sliježući ramenima ili tražeći pomoć zbog nejasno upamćenih referenci na vjerske legende. Neki ljudi ne vole takve teme jer zorno otkrivaju skučenost ljudskog razumijevanja.
Ali razvoj filozofije i prirodnih znanosti išao je naprijed uglavnom zahvaljujući ovakvim pitanjima. Sve više odraslih pokazuje interes za njih, a odgovori su za njih ponekad potpuno neočekivani. Razlikujući se u veličini i od atoma i od zvijezda, širimo horizonte istraživanja kako bismo pokrili i vrlo mala i vrlo velika.
U proljeće 1974., otprilike dvije godine prije nego što je letjelica Viking stigla do površine Marsa, bio sam u Engleskoj na konferenciji koju je organiziralo Kraljevsko društvo iz Londona o mogućnostima potrage za izvanzemaljskim civilizacijama. Za vrijeme pauze za kavu primijetio sam da se u susjednoj prostoriji održava puno veći sastanak i iz znatiželje sam ušao u nju. Tako sam svjedočio dugogodišnjem ritualu – primanju novih članova u Kraljevsko društvo, koje je jedno od najstarijih udruženja znanstvenika na planetu. Ispred, mladić koji je sjedio u invalidskim kolicima vrlo je polako upisivao svoje ime u knjigu na čijim je prethodnim stranicama bio potpis Isaaca Newtona. Kad je konačno završio s potpisom, publika je prolomila pljesak. Stephen Hawking je već tada bio legenda.

Hawking sada zauzima katedru matematike na Sveučilištu u Cambridgeu, koju su nekada zauzimali Newton, a kasnije P. A. M. Dirac - dva poznata istraživača koji su proučavali jednog - najvećeg, i drugog - najmanjeg. Hawking je njihov dostojan nasljednik. Ova prva popularna Hokippina knjiga sadrži puno korisnih stvari za širu publiku. Knjiga je zanimljiva ne samo zbog širine svog sadržaja, ona vam omogućuje da vidite kako funkcionira autorova misao. U njoj ćete pronaći jasna otkrića o granicama fizike, astronomije, kozmologije i hrabrosti.
Ali ovo je također knjiga o Bogu... ili možda o odsutnosti Boga. Riječ "Bog" često se pojavljuje na njegovim stranicama. Hawking kreće u potragu za odgovorom na poznato Einsteinovo pitanje o tome je li Bog imao izbora kada je stvarao Svemir. Hawking pokušava, kako sam piše, razotkriti Božji plan. Utoliko je neočekivaniji zaključak (barem privremeni) do kojeg te potrage vode: Svemir bez ruba u prostoru, bez početka i kraja u vremenu, bez ikakvog rada za Stvoritelja.
Carl Sagan, Sveučilište Cornell, Ithaca, NY NY.

1. Naša ideja o svemiru

Jednom je poznati znanstvenik (kažu da je to bio Bertrand Russell) održao javno predavanje o astronomiji. Rekao je kako se Zemlja okreće oko Sunca, a Sunce se okreće oko središta golemog skupa zvijezda koji se zove naša Galaksija. Kad se predavanje bližilo kraju, iz zadnjih redova dvorane ustala je sitna starica i rekla: „Sve što ste nam rekli su gluposti. Zapravo, naš svijet je ravna ploča koja stoji na leđima goleme kornjače.” Popustljivo se nasmiješivši, znanstvenik je upitao: "Što podržava kornjača?" “Vrlo si pametan, mladiću”, odgovorila je starica. Kornjača je na drugoj kornjači, ona je također na kornjači, i tako sve niže i niže.”
Ova ideja o Svemiru kao beskrajnoj kuli kornjača većini nas će se činiti smiješna, ali zašto mislimo da mi sami znamo bolje? Što znamo o svemiru i kako smo to znali? Odakle je došao svemir i što će se s njim dogoditi? Je li Svemir imao početak, i ako ima, što se dogodilo prije početka? Što je bit vremena? Hoće li ikada završiti? Dostignuća fizike posljednjih godina, koja dijelom dugujemo i fantastičnoj novoj tehnologiji, omogućuju da se konačno dobiju odgovori na barem neka od ovih davnih pitanja. Kako vrijeme prolazi, ti bi odgovori mogli postati očiti poput činjenice da se Zemlja okreće oko Sunca, a možda i smiješni poput kule kornjača. Samo će vrijeme (ma kakvo ono bilo) odlučiti.
Davne 340. godine pr. e. Grčki filozof Aristotel je u svojoj knjizi O nebesima dao dva uvjerljiva argumenta u prilog tome da Zemlja nije ravna ploča, već okrugla lopta. Prvo je Aristotel pogodio da se pomrčine Mjeseca događaju kada se Zemlja nalazi između Mjeseca i Sunca. Zemlja uvijek baca okruglu sjenu na Mjesec, a to se može dogoditi samo ako je Zemlja sferičnog oblika. Da je Zemlja ravni disk, njena bi sjena imala oblik izdužene elipse, osim ako se pomrčina uvijek ne dogodi upravo u trenutku kada je Sunce točno na osi diska. Drugo, iz iskustva svojih putovanja, Grci su znali da se u južnim krajevima zvijezda Sjevernjača nalazi niže na nebu nego u sjevernim krajevima. (Budući da je Polaris iznad Sjevernog pola, bit će točno iznad glave promatrača koji stoji na Sjevernom polu, ali nekome na ekvatoru činit će se da je na horizontu.) Poznavajući razliku u prividnom položaju Sjevernjače u Egiptu i Grčkoj, Aristotel je čak uspio izračunati da je duljina ekvatora 400 000 stadija. Ne zna se točno što je stade, ali je blizu 200 metara, pa je prema tome Aristotelova procjena oko 2 puta veća od sada prihvaćene vrijednosti. Grci su imali i treći argument u korist sferičnog oblika Zemlje: ako Zemlja nije okrugla, zašto onda prvo vidimo jedra broda kako se uzdižu iznad horizonta, a tek onda sam brod?
Aristotel je smatrao da je Zemlja nepomična, a Sunce, Mjesec, planeti i zvijezde kruže oko nje po kružnim putanjama. Vjerovao je u to jer je, u skladu sa svojim mističnim pogledima, Zemlju smatrao središtem Svemira, a kružno kretanje najsavršenijim. Ptolomej je Aristotelovu ideju razvio u cjeloviti kozmološki model u 2. stoljeću. Zemlja stoji u središtu, okružena s osam kugli na kojima se nalaze Mjesec, Sunce i pet tada poznatih planeta: Merkur, Venera, Mars, Jupiter i Saturn (Sl. 1.1). Sami planeti, vjerovao je Ptolomej, kretali su se u manjim krugovima povezanim s odgovarajućim sferama. Ovo je objasnilo vrlo složen put kojim vidimo da idu planeti. Na posljednjoj sferi nalaze se fiksne zvijezde, koje se, ostajući u istom položaju jedna prema drugoj, kreću nebom sve zajedno kao jedinstvena cjelina. Što se nalazi iza posljednje sfere nije objašnjeno, ali u svakom slučaju to više nije dio Svemira koji čovječanstvo promatra.

Ptolemejev model je omogućio dosta dobro predviđanje položaja nebeskih tijela na nebu, ali za točnu prognozu morao je prihvatiti da se putanja Mjeseca na nekim mjestima 2 puta približi Zemlji nego na drugima! To znači da bi u jednom položaju Mjesec trebao izgledati 2 puta veći nego u drugom! Ptolomej je bio svjestan tog nedostatka, ali je unatoč tome njegova teorija bila priznata, iako ne posvuda. Kršćanska crkva prihvatila je Ptolemejev model svemira kao nesuprotan Bibliji, jer je ovaj model bio vrlo dobar jer je ostavljao puno prostora za pakao i raj izvan sfere fiksnih zvijezda. Međutim, 1514. poljski svećenik Nikola Kopernik predložio je još jednostavniji model. (Isprva, vjerojatno u strahu da ga Crkva ne proglasi heretikom, Kopernik je svoj model promovirao anonimno). Njegova je ideja bila da Sunce nepomično stoji u središtu, a Zemlja i drugi planeti kruže oko njega u kružnim orbitama. Prošlo je gotovo stoljeće prije nego što je Kopernikova ideja shvaćena ozbiljno. Dva astronoma, Nijemac Johannes Kepler i Talijan Galileo Galilei, javno su podržali Kopernikovu teoriju, iako orbite koje je Kopernik predvidio nisu točno odgovarale promatranim. Aristotel-Ptolomejeva teorija završila je 1609. godine, kada je Galileo počeo promatrati noćno nebo pomoću novoizumljenog teleskopa. Usmjerivši svoj teleskop na planet Jupiter, Galileo je otkrio nekoliko malih satelita ili mjeseca koji kruže oko Jupitera. To je značilo da se sva nebeska tijela ne moraju nužno okretati izravno oko Zemlje, kao što su vjerovali Aristotel i Ptolomej. (Naravno, i dalje se može pretpostaviti da je Zemlja u središtu Svemira, a da se Jupiterovi mjeseci kreću duž vrlo složene staze oko Zemlje, tako da se čini da samo kruže oko Jupitera. Međutim, Kopernikova teorija bila je mnogo veća. jednostavnije.) U isto vrijeme U to je vrijeme Johannes Kepler modificirao Kopernikovu teoriju temeljenu na pretpostavci da se planeti ne kreću po kružnicama, već po elipsama (elipsa je izduženi krug). Konačno, sada su se predviđanja poklopila s rezultatima promatranja.
Što se tiče Keplera, njegove eliptične orbite bile su umjetna (ad hoc) hipoteza, štoviše, "nezgodna" hipoteza, budući da je elipsa mnogo manje savršena figura od kruga. Nakon što je gotovo slučajno otkrio da se eliptične orbite dobro slažu s opažanjima, Kepler nikada nije uspio pomiriti tu činjenicu sa svojom idejom da se planeti okreću oko Sunca pod utjecajem magnetskih sila. Objašnjenje je stiglo tek mnogo kasnije, 1687. godine, kada je Isaac Newton objavio svoju knjigu “Matematički principi prirodne filozofije”. U njemu Newton ne samo da je iznio teoriju kretanja materijalnih tijela u vremenu i prostoru, već je razvio i složene matematičke metode potrebne za analizu kretanja nebeskih tijela. Uz to, Newton je postulirao zakon univerzalne gravitacije, prema kojem svako tijelo u Svemiru privlači bilo koje drugo tijelo to većom silom, što je veća masa tih tijela i što je udaljenost između njih manja. To je ista sila koja tjera tijela da padnu na tlo. (Priča da je Newtona inspirirala jabuka koja mu je pala na glavu je gotovo sigurno nepouzdana. Sam Newton je rekao samo da je ideja o gravitaciji došla dok je sjedio u “kontemplativnom raspoloženju” i “povod je bio pad jabuka”). Newton je nadalje pokazao da se, prema njegovom zakonu, Mjesec pod utjecajem gravitacijskih sila giba po eliptičnoj putanji oko Zemlje, a Zemlja i planeti kruže po eliptičnoj putanji oko Sunca.
Kopernikanski model pomogao je riješiti se ptolemejskih nebeskih sfera, a ujedno i ideje da svemir ima neku vrstu prirodne granice. Budući da „zvijezde fiksne“ ne mijenjaju svoj položaj na nebu, osim njihovog kružnog gibanja povezanog s rotacijom Zemlje oko svoje osi, bilo je prirodno pretpostaviti da su zvijezde fiksne objekti slični našem Suncu, samo mnogo više udaljeni.
Newton je shvatio da bi, prema njegovoj teoriji gravitacije, zvijezde trebale biti privučene jedna drugoj i stoga, čini se, ne mogu ostati potpuno nepomične. Ne bi li trebali pasti jedno na drugo, približavajući se u nekom trenutku? Godine 1691., u pismu Richardu Bentleyju, još jednom istaknutom misliocu tog vremena, Newton je rekao da bi se to doista dogodilo kada bismo imali samo ograničen broj zvijezda u konačnom području svemira. Ali, zaključio je Newton, ako je broj zvijezda beskonačan i one su više-manje ravnomjerno raspoređene u beskonačnom prostoru, onda se to nikada neće dogoditi, budući da ne postoji središnja točka na koju bi trebale pasti.
Ovi argumenti su primjer kako je lako upasti u nevolje kada se govori o beskonačnosti. U beskonačnom Svemiru, bilo koja se točka može smatrati središtem, budući da je s obje njegove strane broj zvijezda beskonačan. Tek su mnogo kasnije shvatili da je ispravniji pristup uzeti konačni sustav u kojem sve zvijezde padaju jedna na drugu, težeći središtu, i vidjeti kakve bi se promjene dogodile ako dodamo sve više zvijezda, raspoređenih približno ravnomjerno izvan regije koja se razmatra. Prema Newtonovom zakonu, dodatne zvijezde u prosjeku neće ni na koji način utjecati na izvorne, odnosno zvijezde će padati istom brzinom u središte odabranog područja. Koliko god zvjezdica dodali, one će uvijek težiti središtu. Danas je poznato da je beskonačni statički model svemira nemoguć ako gravitacijske sile uvijek ostaju sile međusobnog privlačenja.
Zanimljivo je kakvo je bilo opće stanje znanstvene misli prije početka 20. stoljeća: nikome nije palo na pamet da se Svemir može širiti ili skupljati. Svi su vjerovali da je Svemir ili uvijek postojao u nepromijenjenom stanju, ili je stvoren u nekom trenutku u prošlosti otprilike kao sada. To se djelomično može objasniti sklonošću ljudi da vjeruju u vječne istine, ali i posebnom privlačnošću ideje da će, čak i ako oni sami ostare i umru, Svemir ostati vječan i nepromijenjen.
Čak i oni znanstvenici koji su shvatili da Newtonova teorija gravitacije čini statičan Svemir nemogućim nisu razmišljali o hipotezi o svemiru koji se širi. Pokušali su modificirati teoriju tako što su gravitacijsku silu učinili odbojnom na vrlo velikim udaljenostima. To praktički nije promijenilo predviđeno gibanje planeta, ali je omogućilo da beskonačna raspodjela zvijezda ostane u ravnoteži, budući da je privlačnost obližnjih zvijezda kompenzirana odbijanjem od udaljenih. Ali sada vjerujemo da bi takva ravnoteža bila nestabilna. Naime, ako se u nekom području zvijezde još malo približe, tada će se privlačne sile među njima povećati i postati jače od odbojnih, tako da će se zvijezde nastaviti približavati. Ako se udaljenost između zvijezda malo poveća, tada će odbojne sile prevladati i udaljenost će se povećati.
Drugi prigovor modelu beskonačnog statičkog svemira obično se pripisuje njemačkom filozofu Heinrichu Olbersu, koji je objavio rad o ovom modelu 1823. godine. Zapravo, mnogi Newtonovi suvremenici radili su na istom problemu, a Albersov rad čak nije bio ni prvi koji je iznio ozbiljne prigovore. Ona je bila prva koja se naširoko citirala. Prigovor je sljedeći: u beskonačnom statičkom svemiru, svaka zraka vida mora počivati na nekoj zvijezdi. Ali tada bi nebo, čak i noću, trebalo jarko sjati, poput Sunca. Olbersov protuargument bio je da svjetlost koja nam dolazi od dalekih zvijezda treba biti prigušena apsorpcijom u materiji na njenom putu.
Ali u ovom slučaju, ova tvar bi se trebala zagrijati i sjajno svijetliti, poput zvijezda. Jedini način da se izbjegne zaključak da noćno nebo sjaji jarko, poput Sunca, jest pretpostaviti da zvijezde nisu uvijek sjale, već su zasvijetlile u nekom određenom trenutku u prošlosti. Tada apsorbirajuća tvar možda još nije imala vremena zagrijati se ili svjetlost dalekih zvijezda još nije stigla do nas. Ali postavlja se pitanje: zašto su zvijezde zasvijetlile?
Naravno, problem podrijetla Svemira zaokuplja umove ljudi jako dugo. Prema brojnim ranim kozmogonijama i judeo-kršćansko-muslimanskim mitovima, naš je Svemir nastao u nekoj specifičnoj i ne tako dalekoj točki u prošlosti. Jedan od razloga za takva vjerovanja bila je potreba da se pronađe “prvi uzrok” postojanja Svemira. Bilo koji događaj u Svemiru objašnjava se navođenjem njegovog uzroka, odnosno nekog drugog događaja koji se dogodio ranije; takvo objašnjenje postojanja samog Svemira moguće je samo ako je imao početak. Drugu osnovu iznio je blaženi Augustin (Pravoslavna Crkva smatra Augustina blaženim, a Katolička Crkva ga smatra svecem. - Urednik). u knjizi „Božji grad“. Istaknuo je da civilizacija napreduje, a mi pamtimo tko je napravio ovo ili ono djelo i tko je što izmislio. Stoga čovječanstvo, a time vjerojatno i Svemir, vjerojatno neće dugo postojati. Sveti Augustin smatrao je prihvatljivim datumom za stvaranje svemira, koji odgovara knjizi Postanka: otprilike 5000. pr. (Zanimljivo, ovaj datum nije previše daleko od kraja posljednjeg ledenog doba - 10.000 godina prije Krista, koje arheolozi smatraju početkom civilizacije).
Aristotelu i većini drugih grčkih filozofa nije se sviđala ideja o stvaranju svemira, jer je bila povezana s božanskom intervencijom. Stoga su vjerovali da ljudi i svijet oko njih postoje i da će postojati zauvijek. Znanstvenici antike razmatrali su argument o napretku civilizacije i zaključili da se u svijetu povremeno događaju poplave i druge kataklizme, koje su cijelo vrijeme vraćale čovječanstvo na polazište civilizacije.
Pitanja je li Svemir nastao u nekoj početnoj vremenskoj točki i je li ograničen u prostoru kasnije je vrlo pomno ispitao filozof Immanuel Kant u svom monumentalnom (i vrlo mračnom) djelu "Kritika čistog uma", koje je objavljeno u 1781. Ta je pitanja nazvao antinomijama (tj. proturječjima) čistoga razuma, budući da je uvidio da je jednako nemoguće dokazati ili opovrgnuti bilo tezu o nužnosti početka svemira, bilo antitezu o njegovu vječnom postojanju. Kantova teza argumentirana je činjenicom da kad Svemir nema početak, onda bi svakom događaju prethodilo beskonačno vremensko razdoblje, a Kant je to smatrao apsurdnim. U prilog antitezi, Kant je rekao da kad bi Svemir imao početak, onda bi mu prethodio beskonačan vremenski period, a onda je pitanje zašto je Svemir odjednom nastao u jednom trenutku u vremenu, a ne u drugom ? Zapravo, Kantovi argumenti su gotovo isti i za tezu i za antitezu. Polazi od prešutne pretpostavke da je vrijeme u prošlosti beskonačno, bez obzira na to je li svemir postojao ili nije postojao zauvijek. Kao što ćemo vidjeti u nastavku, prije nastanka Svemira koncept vremena je besmislen. Na to je prvi ukazao sveti Augustin. Na pitanje što je Bog radio prije nego što je stvorio svemir, Augustin nikada nije odgovorio da Bog priprema pakao za one koji postavljaju takva pitanja. Ne, on je rekao da je vrijeme sastavni dio Svemira koji je stvorio Bog i stoga nije bilo vremena prije nastanka Svemira.
Kada je većina ljudi vjerovala u statičan i nepromjenjiv svemir, pitanje ima li on početak ili ne bilo je u biti stvar metafizike i teologije. Svi vidljivi fenomeni mogu se objasniti ili teorijom prema kojoj je svemir postojao oduvijek, ili teorijom prema kojoj je svemir stvoren u nekom trenutku u vremenu na takav način da je sve izgledalo kao da postoji oduvijek. No 1929. Edwin Hubble došao je do epohalnog otkrića: pokazalo se da bez obzira koji dio neba promatramo, sve udaljene galaksije brzo se udaljavaju od nas. Drugim riječima, Svemir se širi. To znači da su u ranijim vremenima svi objekti bili bliži jedni drugima nego što su sada. To znači da je očigledno postojalo vrijeme, prije otprilike deset ili dvadeset tisuća milijuna godina, kada su svi bili na jednom mjestu, tako da je gustoća Svemira bila beskonačno velika. Hubbleovo otkriće dovelo je pitanje kako je svemir nastao u područje znanosti.
Hubbleova opažanja sugeriraju da je postojalo vrijeme, takozvani Veliki prasak, kada je Svemir bio beskonačno malen i beskonačno gust. U takvim uvjetima svi znanstveni zakoni postaju besmisleni i ne dopuštaju nam predviđanje budućnosti. Ako su se u još ranijim vremenima i dogodili neki događaji, oni ipak nisu mogli ni na koji način utjecati na ovo što se sada događa. Zbog nedostatka vidljivih posljedica, one se jednostavno mogu zanemariti. Veliki prasak se može smatrati početkom vremena u smislu da ranija vremena jednostavno ne bi bila određena. Naglasimo da je takvo polazište za vrijeme vrlo različito od svega što je predlagano prije Hubblea. Početak vremena u nepromjenjivom Svemiru je nešto što mora biti određeno nečim što postoji izvan Svemira; Ne postoji fizička nužnost za početak svemira. Stvaranje svemira od strane Boga može se pripisati bilo kojoj točki u prošlosti. Ako se Svemir širi, onda možda postoje fizički razlozi da ima početak. Još uvijek možete zamisliti da je Bog stvorio Svemir - u trenutku Velikog praska ili čak kasnije (ali kao da se Veliki prasak dogodio). Međutim, bilo bi apsurdno reći da je Svemir nastao prije Velikog praska. Ideja svemira koji se širi ne isključuje tvorca, ali nameće ograničenja na mogući datum njegovog rada!

Prosječnoj osobi naš planet Zemlja često djeluje mirno i kontemplativno. Ponekad čak stvara dojam stabilnosti i nepomičnosti. Britanski znanstvenik Stephen Hawking puno dublje gleda na pojave i objekte. “Povijest vremena” - njegova dva bestselera prijateljski i jednostavno (bez formula) uvode čitatelje u temeljna načela astrofizike i

Na početku knjige, čitajući o Zemlji kao tornju na kornjačama (ironično), na kraju vidimo drugačiju sliku: ogromnu loptu koja se vrti oko osi vrtoglavom brzinom od 1,5 tisuća km/sat i juri u orbiti oko Sunca brzinom od 100 000 km/h. I sve se to događa u nelinearnom, promjenjivom prostoru i vremenu!

Knjiga 1. “Kratka povijest vremena”

Godine 1988. objavljena je Kratka povijest vremena. njegov autor upoznaje različite čitatelje s pogledima moderne astrofizike na svemir. Uspio je probuditi maštu ljudi i zainteresirati ih.

Je li vrijeme stvarno? Koji globalni procesi pokreću Svemir? Jesu li prošlost i budućnost povezane? Postupno, u tri semantička dijela knjige, on piše: prvo - o astrofizičkim pogledima prije Einsteinove teorije, zatim - generalizacije u skladu s Einsteinovom općom teorijom, i na kraju - slijedi mikroteorija, naime -

Knjiga “Najkraća povijest vremena” postupno povećava svoju apstraktnost. Stephen Hawking, međutim, održava popularan stil koji je neophodan za razumijevanje čitatelja laika. Dobivaju jasno objašnjenje stvari neobičnih za naš svakodnevni život: zakrivljenost prostora, savijanje svjetlosnih zraka, svemir koji se širi. Misli znanstvenika su originalne i istovremeno razumljive. On nas dosljedno navodi na zaključak da Svemir postoji i razvija se po principu strelice vremena (smjer razvoja koji osigurava stalni porast entropije).

Knjiga 2. “Kratka povijest vremena”

Godine 2005. znanstvenik je napisao novo djelo - "Najkraća povijest vremena". Stephen Hawking u ovoj prostranoj i uzbudljivoj knjizi također govori o “mehanizmu svemira”.

Je li to pisanje bilo uobičajen "nastavak"? Ne! Uostalom, samo dan ranije, 2004. godine, njezin je autor napravio revoluciju u astrofizici, promijenivši principe temeljne teorije o “crnim rupama” (ugasle zvijezde stisnute do krajnjih granica – singulariteta). Stoga se promijenio i model svijeta predstavljen znanstvenicima. Poglavlje o Velikom prasku, crnim rupama prikazano je na novi način u odnosu na prethodnu knjigu, a sama struktura crne rupe je drugačije prikazana u “Najkraćoj povijesti vremena”. (Stephen Hawking upotrijebio je matematičke jednadžbe kako bi dokazao da je horizont događaja crne rupe puno širi i da ima entropiju koja se očituje u zračenju.) Prezentacija materijala ne samo da je uključila ideje prethodne knjige, već je i značajno obogatila teoriju odnosa prostora i vremena. Ovdje možete pronaći sažetak znanstvenih eksperimenata pomoću satelita COBE i svemirskog teleskopa Hubble. Sasvim je jasno razotkrivena “teorija struna”, čija vrijednost leži u iznimno širokoj generalizaciji: karakterizirati sve elementarne čestice odjednom. Na razumljivoj razini prikazani su najnoviji zaključci matematičkog modeliranja (princip valno-čestičnog dualiteta).

zaključke

Tko je on, Stephen Hawking? Profesor astrofizike, otac troje djece. Njegova teorija bila je proboj u kvantnoj fizici. Uvaženi stručnjaci ga smatraju "brojem jedan" u ovoj oblasti. A Stephen Hawking praktički je imobiliziran više od 20 godina. Štoviše, amiotrofična skleroza neprestano napreduje. Osim toga, kao posljedica komplikacije koju je pretrpio nakon upale pluća, uklonjen mu je dio dušnika, što znanstvenika potpuno lišava sposobnosti govora. U Cambridge putuje u invalidskim kolicima na baterije. Mozak mu radi snažno i sustavno. Uz pomoć osjetljivih senzora, pomoću računala, profesor upisuje fraze koje se zatim izgovaraju ugrađene u katedru. Cijeli njegov život su misli koje su neopipljive onima oko njega, ali ih računalo dešifrira, a njihov živopisan izraz je. knjiga “Najkraća povijest vremena”. Stephen Hawking jedan je od najcjenjenijih ljudi u Britaniji. Točnije, treći je, nakon svjetskog prvaka u ragbijašu Wilkinsona i nogometaša Beckhama. Hrabrost i inteligencija ovog čovjeka doista su vrijedni divljenja.

10. Kratka povijest vremena

Ideja o pisanju znanstveno-popularne knjige o svemiru prvi put mi je pala na pamet 1982. Dio mog cilja bio je zaraditi novac za plaćanje školarine za svoju kćer. (Zapravo, u vrijeme kada je knjiga izašla, ona je već bila na zadnjoj godini.) Ali glavni razlog za pisanje knjige bio je taj što sam želio objasniti koliko mislim da smo daleko stigli u razumijevanju Svemira: koliko smo blizu već može značiti stvaranje cjelovite teorije koja opisuje Svemir i sve u njemu.

Budući da sam namjeravao uložiti vrijeme i trud da napišem ovakvu knjigu, želio sam da je pročita što više ljudi. Prije toga, moje čisto znanstvene knjige objavljivao je Cambridge University Press. Izdavač je napravio dobar posao, ali smatrao sam da neće moći doprijeti do onoliko široke publike koliko bih želio. Stoga sam kontaktirao književnog agenta Ala Zuckermana, koji mi je predstavljen kao zet jednog od mojih kolega. Dao sam mu nacrt prvog poglavlja i objasnio svoju želju da napravim knjigu poput onih koje se prodaju na kioscima u zračnoj luci. Rekao mi je da za to nema šanse. Znanstvenici i studenti će je, naravno, kupiti, ali takva knjiga neće prodrijeti na teritorij Jeffreya Archera.

Prvu verziju knjige dao sam Zuckermanu 1984. Poslao ju je nekolicini izdavača i preporučio im da prihvate ponudu Nortona, elitne američke knjižarske tvrtke. No, suprotno njegovim preporukama, prihvatio sam ponudu Bantam Booksa, izdavačke kuće namijenjene širokom čitatelju. Iako se Bantam nije specijalizirao za izdavanje nefikcijskih knjiga, njegove su knjige bile široko dostupne u knjižarama u zračnoj luci.

Možda se Bantam zainteresirao za ovu knjigu zbog jednog od njezinih urednika, Petera Guzzardija. Svoj je rad shvatio vrlo ozbiljno i natjerao me da prepišem knjigu tako da je mogu razumjeti nestručnjaci poput njega. Svaki put kad sam mu poslao revidirano poglavlje, odgovorio je dugim popisom nedostataka i problema za koje je smatrao da ih treba razjasniti. Ponekad sam mislio da ovaj proces nikada neće završiti. Ali bio je u pravu: knjiga je time ispala mnogo bolja.

Moj rad na knjizi prekinula je upala pluća koju sam dobio u CERN-u. Bilo bi potpuno nemoguće završiti knjigu da nije bilo računalnog programa koji mi je dostavljen. Bilo je dosta sporo, ali sam tada ležerno razmišljao, pa je bilo sasvim prikladno. Uz njezinu pomoć, na poticaj Guzzardija, gotovo sam u potpunosti prepisao izvorni tekst. Jedan od mojih učenika, Brian Witt, pomogao mi je s ovom revizijom.

Naslovnica prvog izdanja Kratke povijesti vremena

Jako me se dojmila televizijska serija Jacoba Bronowskog The Ascent of Man. (Takav seksistički naziv danas ne bi bilo dopušteno koristiti.) Davao je osjećaj o postignućima ljudske rase i njezinom razvoju od primitivnih divljaka prije samo petnaest tisuća godina do naše moderne države. Želio sam izazvati slične osjećaje u vezi s našim kretanjem prema potpunom razumijevanju zakona koji upravljaju Svemirom. Bio sam siguran da gotovo sve zanima kako svemir funkcionira, ali većina ljudi ne može razumjeti matematičke jednadžbe. Ni ja ih baš ne volim. Djelomično zato što mi ih je teško pisati, ali glavna stvar je što nemam intuitivni osjećaj za formule. Umjesto toga, razmišljam u vizualnim slikama, au svojoj sam knjizi te slike pokušao izraziti riječima, koristeći poznate analogije i mali broj dijagrama. Odabravši ovaj put, nadao sam se da će većina ljudi moći sa mnom podijeliti divljenje zbog uspjeha koje je fizika postigla kao rezultat svog nevjerojatnog napretka u proteklih pedeset godina.

Pa ipak, neke je stvari teško razumjeti, čak i ako izbjegavate matematičke izračune. Problem s kojim sam se suočio bio je: trebam li ih pokušati objasniti riskirajući da obmanem ljude ili trebam samo pomesti smeće pod tepih, da tako kažem? Neki neobični koncepti, kao što je činjenica da promatrači koji se kreću različitim brzinama mjere različite duljine vremena za isti par događaja, bili su nevažni za sliku koju sam želio oslikati. Pa sam smatrao da ih mogu samo spomenuti bez ulaska u detalje. Ali bilo je i složenih ideja koje su bile bitne za ono što sam pokušavao prenijeti.

Postojala su dva koncepta za koje sam smatrao da ih je posebno važno uključiti u knjigu. Jedan od njih je tzv. zbrajanje po povijesti. To je ideja da svemir ima više od jedne povijesti. Umjesto toga, postoji ukupnost svih mogućih povijesti svemira, a sve su te povijesti jednako stvarne (što god to značilo). Još jedna ideja koja je potrebna da bi se dobio matematički smisao zbrajanja povijesti je imaginarno vrijeme. Sada shvaćam da sam trebao uložiti više truda u objašnjavanje ova dva koncepta jer su to bili dijelovi knjige s kojima su ljudi imali najviše poteškoća. Međutim, uopće nije potrebno točno razumjeti što je imaginarno vrijeme; sasvim je dovoljno znati da se ono razlikuje od onoga što nazivamo stvarnim vremenom.

Kad je knjiga trebala biti objavljena, znanstvenik kojemu je poslan unaprijed primjerak da pripremi recenziju za časopis Priroda, s užasom je otkrio ogroman broj grešaka u njemu - krivo postavljenih fotografija i dijagrama s netočnim potpisima. Zvao je Bantama, oni su se također zgrozili i isti dan opozvali i uništili cijelu nakladu. (Preživjeli primjerci ovog stvarnog prvog izdanja sada će vjerojatno biti visoko cijenjeni.) Izdavač je proveo tri tjedna napornog rada revidirajući i ispravljajući cijelu knjigu, i bila je spremna na vrijeme da stigne u trgovine na vrijeme za najavljeni prvotravanjski datum izlaska Prvi travanj. Zatim časopis Vrijeme objavio biografsku bilješku o meni s njom na naslovnici.

Unatoč svemu tome, Bantam je bio iznenađen potražnjom za mojom knjigom. Ostao je na listi bestselera The New York Times 147 tjedana, te na listi bestselera u Londonu puta - u rekordnih 237 tjedana, preveden je na 40 jezika i prodan u više od 10 milijuna primjeraka diljem svijeta.

Izvorno sam naslovio knjigu Od velikog praska do crnih rupa: Kratka povijest vremena, ali Guzzardi je zamijenio naslov i podnaslov s "kratko" u "kratko". Ovo je bilo briljantno i sigurno je uvelike pridonijelo uspjehu knjige. Od tada su se pojavile mnoge "kratke povijesti" ovoga ili onoga, pa čak i "Kratka povijest majčine dušice". Imitacija je najiskreniji oblik laskanja.

Zašto su ljudi toliko kupovali ovu knjigu? Teško mi je biti siguran u svoju objektivnost i radije bih citirao što su drugi rekli. Ispostavilo se da većina recenzija, čak i ako su bile odobravajuće, nisu mnogo razjasnile. U osnovi su izgrađeni prema istoj shemi: Stephen Hawking boluje od Lou Gehrigove bolesti(izraz koji se koristi u američkim kritikama), ili bolest motornog neurona(Britanske kritike). Prikovan je za invalidska kolica, ne može govoriti i pomiče samo N prstiju(Gdje N u rasponu od jedan do tri, ovisno o tome koliko je članak o meni koji je recenzent pročitao netočan). A ipak je napisao ovu knjigu o najvećem pitanju od svih: odakle smo došli i kamo idemo? Odgovor koji Hawking predlaže je da svemir nije stvoren i da nikada neće biti uništen - on jednostavno jest. Da bi izrazio ovu ideju, Hawking uvodi koncept imaginarnog vremena, koji sam(tj. recenzent) Malo mi je teško razumjeti. Međutim, ako je Hawking u pravu i pronađemo potpunu jedinstvenu teoriju, tada ćemo uistinu razumjeti Božji plan.(Tijekom faze lekture, skoro sam uklonio zadnji izraz iz knjige o tome kako razumijemo Božji plan. Da sam to učinio, prodaja bi pala za pola.)

Mislim da je članak u londonskim novinama puno pronicljiviji The Independent, gdje se kaže da i tako ozbiljna znanstvena knjiga kao što je “Kratka povijest vremena” može postati kultna. Bio sam vrlo polaskan njegovom usporedbom s knjigom "Zen i umijeće održavanja motocikla". Nadam se da, poput ove, moja knjiga daje ljudima osjećaj da ne bi trebali odbaciti velika intelektualna i filozofska pitanja.

Nedvojbeno je utjecao i ljudski interes za priču o tome kako sam unatoč invalidnosti uspio postati teorijski fizičar. Ali oni koji su kupili knjigu samo zbog toga bili su razočarani, jer je moje stanje spomenuto samo nekoliko puta. Knjiga je trebala biti povijest svemira, a ne moja priča. To izdavača Bantam nije zaštitilo od optužbi da besramno iskorištavaju moju bolest i da im povlađujem dopuštajući da se moja fotografija stavi na naslovnicu. Zapravo, prema ugovoru nisam imao pravo utjecati na dizajn naslovnice. Ipak sam uspio uvjeriti izdavača da za britansko izdanje upotrijebi bolju fotografiju od usrane, zastarjele fotografije koja je bila u američkoj verziji. Međutim, na američkoj naslovnici fotografija je ostala ista jer, kako mi je rečeno, američka javnost tu fotografiju poistovjećuje sa samom knjigom.

Također je sugerirano da su mnogi ljudi kupili ovu knjigu kako bi je izložili na svojoj polici ili stoliću za kavu, a da je zapravo nisu pročitali. Siguran sam da je to bio slučaj, iako ne mislim da je bio ništa više nego s brojnim drugim ozbiljnim knjigama. A ipak znam da su barem neki čitatelji uspjeli proći, jer svaki dan primam hrpu pisama o ovoj knjizi, od kojih mnoga sadrže pitanja ili detaljne komentare, što pokazuje da je ljudi čitaju, čak i čitaju ako to nisu u potpunosti razumjeli. Ljudi me zaustavljaju i na ulici i govore mi kako im se svidjelo. Čini mi se da učestalost kojom primam takve izraze javnog priznanja (iako sam, naravno, vrlo različit, ako ne i najizvrsniji autor) uvjerava da određeni dio ljudi koji su kupili knjigu doista čitaju to.

Nakon Kratke povijesti vremena, napisao sam još nekoliko knjiga kako bih znanstvenu spoznaju približio široj publici. To su “Crne rupe i mladi svemiri”, “Svijet u malom” i “Veliki dizajn”. Mislim da je vrlo važno da ljudi imaju osnovno znanje o znanosti koje će im omogućiti donošenje informiranih odluka u svijetu u kojem znanost i tehnologija igraju sve više i više uloga. Osim toga, moja kći Lucy i ja napisale smo seriju knjiga za djecu – buduće odrasle. To su pustolovne priče temeljene na znanstvenim konceptima.

Iz knjige Komentari obrađenog Autor Strugatski Boris Natanovič

S. JAROSLAVCEV, ILI KRATKA POVIJEST JEDNE PSEUDONIJE Zašto je zapravo “S. Jaroslavcev"? Ne sjećam se. Jasno je zašto "S": svi naši pseudonimi počinjali su ovim slovom - S. Berežkov, S. Vitin, S. Pobedin... Ali odakle "Jaroslavcev"? uopće se ne sjećam. U našem

Iz knjige Ermak Autor Skrinnikov Ruslan Grigorijevič

Dodatak 2 SEMJON ULJANOVIČ REMEZOV. SIBIRSKA POVIJEST. SIBIRSKA KRONIKA KRATKA KUNGUR Povijest Sibira Od pamtivijeka je naš Svevidac kršćanskog Boga, Stvoritelj svega stvorenja, graditelj Njegove kuće i hranitelj grožđa i mentalnih ovaca, sudski zapovijedao propovijedanjem

Iz knjige Komentari na ono što je obrađeno [Drugo izdanje] Autor Strugatski Boris Natanovič

S. JAROSLAVCEV, ili KRATKA POVIJEST JEDNOG PSEUDONIJA Zašto je zapravo “S. Jaroslavcev"? Ne sjećam se. Jasno je zašto "S": svi naši pseudonimi počinjali su ovim slovom - S. Berežkov, S. Vitin, S. Pobedin... Ali odakle "Jaroslavcev"? Uopće se ne sjećam

Iz knjige Williama Thackeraya. Njegov život i književna djelatnost Autor Aleksandrov Nikolaj Nikolajevič

Poglavlje VI. "Povijest Pendennisa". "Došljaci." "Esmondova priča". “The Virginians” Ubrzo nakon završetka “Vanity Faira”, odnosno početkom 1849., počeo se tiskati Thackerayev drugi veliki roman, “The History of Pendennis”. U predgovoru ovom djelu Thackeray se žali da

Iz knjige 9 godina thrash ludila korozije metala Autor Troicki Sergej

KRATKA POVIJEST Povijest grupe Corrosion of Metal seže u 1984. godinu, na sam početak heavy metal revolucije u Rusiji. Bila su to nezaboravna vremena opće cenzure i javnog pokolja. Jedan od prvih, sva pokvarenost i vulgarnost onoga što je tada postojalo

Iz knjige Inside the West Autor Voronel Aleksandar Vladimirovič

KRATKA POVIJEST NOVCA Uvijek sam bio iznenađen jednodušnošću s kojom je nežidovski svijet povezivao ideju židovskog karaktera s ljubavlju prema novcu. Nisam primijetio ništa slično u židovskom okruženju. A u povijesti židovska ljubav prema novcu uopće ne nadmašuje

Iz knjige Kratka povijest filozofije od Johnstona Dereka

Derek Johnston Kratka povijest filozofije

Iz knjige Bazhenova Autor Pigalev Vadim Aleksejevič

KRATKA BIBLIOGRAFIJA, LITERATURA O V.I. BAZHENOVU I NJEGOVOM DOBU Borisov S. Bazhenov. M., 1937. Shishko A. Kameni obrtnik. M., 1941. Snjegirev V. V. I. Bazhenov. M., 1950. Petrov P., Klyushnikov V. Obitelj slobodnih mislilaca. St. Petersburg, 1872. Černov E, G., Šiško A. V. Baženov. M., Izdavačka kuća Akademije znanosti SSSR-a, 1949. Yanchuk N. A.

Iz knjige Rugalica autora Waugha Evelyna

Šesto poglavlje KRATKA POVIJEST MOJIH RELIGIOZNIH POGLEDA Dana 18. lipnja 1921. zapisao sam u svoj dnevnik: “Tijekom proteklih nekoliko tjedana prestao sam biti kršćanin. Shvatio sam da sam barem posljednja dva tromjesečja bio ateist u svemu osim u hrabrosti da to sebi priznam.”

Iz knjige Domišljate prevare Autor Khvorostukhina Svetlana Aleksandrovna

3. dio Kratka povijest financijskih piramida Doista, u predstavljenom poglavlju nećemo govoriti o povijesti dobro poznatih egipatskih piramida, već o piramidama nešto drugačije vrste - o financijskim. U današnje vrijeme, u cijelom svijetu, možda je teško pronaći osobu koja nikada nije

Iz knjige Od Diogena do Jobsa, Gatesa i Zuckerberga [“Štreberi” koji su promijenili svijet] autor Zittlau Jörg

Poglavlje 1. Od pećinskih slika do atomske bombe. Kratka povijest botaničara Općenito govoreći, botaničari se dijele u dvije kategorije: oni koji su se navodno pojavili tek 1950-ih i oni koji su živjeli davno. “Botaničari su uvijek postojali u ljudskoj povijesti”, objašnjava

Iz knjige Francoisa Marie Voltairea Autor Kuznjecov Vitalij Nikolajevič

Iz knjige Byzantine Journey autora Asha Johna

Kratka povijest sunčanih soba Iako turistički vodiči obraćaju malo pozornosti na Afyon, on je jedan od najljepših gradova na Anadolskoj visoravni. Njegova moderna arhitektura predvidljivo je bljutava, ali u usporedbi s Eskisehirom (u dubini duše bojao sam se da

Iz knjige Biografija Beograda by Pavić Milorad

Kratka povijest čitanja Dugo sam želio vidjeti knjigu pod nazivom “Kratka povijest čitanja” na nekom sajmu knjiga. Pokušat ću vam reći kako ja to zamišljam. Jednom u Tel Avivu postavljeno mi je sljedeće pitanje: “U vašoj knjizi susrećemo tri đavola -

Iz knjige Heroj sovjetskog vremena: Priča o radniku Autor Kalinjak Georgij Aleksandrovič

Heroj sovjetske ere: povijest radnika Georgy Aleksandrovich Kalinyak (1910-09/14/1989) Rođen 1910. u Grodnu. Godine 1927. maturirao je u 7. razredu Vitebske gimnazije. Od 1928. živio je u Lenjingradu. Godine 1928. počeo je raditi u artelu Kozhmetalloshtamp kao operater na preši, zatim od 1929. do

Iz knjige Vladimira Visockog. Život poslije smrti autor Bakin Victor V.

P. Soldatenkov - “Love Story, Disease Story” Nema ništa dosadnije od razgovora o tuđim bolestima i tuđem bludu. Anna Akhmatova Ne volim kada ugledni kreativni ljudi govore o tome kako je pio. Razumijem da je pio, ali oni to stavljaju u prvi plan kao

Stephen Hawking

KRATKA POVIJEST VREMENA:

OD VELIKOG PRASKA DO CRNIH RUPA

Predgovor

Nisam napisao predgovor prvom izdanju Kratke povijesti vremena. Carl Sagan je to uspio. Umjesto toga, dodao sam kratki odjeljak pod nazivom "Zahvala", gdje sam bio ohrabren da svima izrazim svoju zahvalnost. Istina, neke od dobrotvornih zaklada koje su me podržale nisu baš bile sretne što sam ih spomenula – dobile su mnogo više prijava.

Mislim da nitko – ni izdavač, ni moj agent, pa ni ja – nije očekivao toliki uspjeh knjige. Dospjela je na popis najprodavanijih knjiga londonskih novina. Sunday Timesčak 237 tjedana - to je više od bilo koje druge knjige (naravno, ne računajući Bibliju i Shakespeareova djela). Preveden je na četrdesetak jezika i prodan u ogromnim nakladama - na svakih 750 stanovnika Zemlje, muškaraca, žena i djece, dolazi otprilike jedan primjerak. Kao što je primijetio Nathan Myhrvold iz tvrtke Microsoft(ovo je moj bivši student), prodao sam više knjiga o fizici nego što je Madonna prodala knjiga o seksu.

Uspjeh Kratke povijesti vremena znači da su ljudi jako zainteresirani za temeljna pitanja o tome odakle smo došli i zašto je svemir onakav kakvog ga poznajemo.

Iskoristio sam priliku koja mi se ukazala da knjigu dopunim novijim opažajnim podacima i teorijskim rezultatima do kojih je došlo nakon izlaska prvog izdanja (1. travnja 1988., na dan šale). Dodao sam novo poglavlje o crvotočinama i putovanju kroz vrijeme. Čini se da Einsteinova opća teorija relativnosti dopušta mogućnost stvaranja i održavanja crvotočina - malih tunela koji povezuju različite regije prostor-vremena. U ovom slučaju, mogli bismo ih koristiti za brzo kretanje po Galaksiji ili za putovanje u prošlost. Naravno, još nismo sreli niti jednog izvanzemaljca iz budućnosti (ili možda jesmo?), ali pokušat ću pogoditi koje bi moglo biti objašnjenje za to.

Također ću raspravljati o nedavnom napretku u potrazi za "dvojnošću", ili korespondencijom, između naizgled različitih fizikalnih teorija. Ove korespondencije su ozbiljan dokaz u prilog postojanja jedinstvene fizikalne teorije. Ali oni također sugeriraju da teorija možda nije formulirana na dosljedan, temeljan način. Umjesto toga, u različitim situacijama čovjek se mora zadovoljiti različitim "odrazima" temeljne teorije. Isto tako, ne možemo detaljno prikazati cijelu zemljinu površinu na jednoj karti i prisiljeni smo koristiti različite karte za različita područja. Takva bi teorija bila revolucija u našim idejama o mogućnosti objedinjavanja zakona prirode.

No, to nikako ne bi utjecalo na ono najvažnije: Svemir je podložan nizu racionalnih zakona koje mi možemo otkriti i shvatiti.

Što se tiče promatračkog aspekta, najvažnije postignuće ovdje je, naravno, bilo mjerenje fluktuacija kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja u okviru projekta COBE(Engleski) Istraživač kozmičke pozadine –"Istraživač kozmičkog pozadinskog zračenja") 1
Fluktuacije ili anizotropije kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja prvi su put otkrivene sovjetskim projektom Relikt. – Bilješka znanstveni izd.

I drugi. Ove fluktuacije su, u biti, "pečat" kreacije. Riječ je o vrlo malim nehomogenostima u ranom Svemiru, koji je inače bio prilično homogen. Naknadno su se pretvorile u galaksije, zvijezde i druge strukture koje promatramo kroz teleskop. Oblici fluktuacija su u skladu s predviđanjima modela Svemira koji nema granica u zamišljenom vremenskom smjeru. No, kako bi se predloženi model dao prednost u odnosu na druga moguća objašnjenja za CMB fluktuacije, bit će potrebna nova promatranja. Za nekoliko godina postat će jasno može li se naš Svemir smatrati potpuno zatvorenim, bez početka i kraja.

Stephen Hawking

Prvo poglavlje. Naša slika svemira

Jednog je dana poznati znanstvenik (kažu da je to bio Bertrand Russell) održao javno predavanje o astronomiji. Govorio je o tome kako se Zemlja kreće u orbiti oko Sunca i kako se Sunce, zauzvrat, kreće u orbiti oko središta ogromne zbirke zvijezda zvane naša Galaksija. Kad je predavanje završilo, jedna sitna starija žena u zadnjem redu publike ustala je i rekla: “Sve što je ovdje rečeno je potpuna besmislica. Svijet je ravna ploča na leđima goleme kornjače." Znanstvenik se snishodljivo nasmiješio i upitao: "Na čemu stoji ta kornjača?" “Vi ste vrlo pametan mladić, vrlo pametan”, odgovorila je gospođa. “Kornjača stoji na drugoj kornjači, a ta kornjača na sljedećoj, i tako u nedogled!”

Većina bi smatrala smiješnim pokušati naš Svemir prikazati kao beskrajno visoku kulu kornjača. Ali zašto smo tako sigurni da je naša predodžba o svijetu bolja? Što zapravo znamo o Svemiru i kako sve to znamo? Kako je nastao Svemir? Što joj donosi budućnost? Je li Svemir imao početak, i ako ima, što je bilo prije njega? Kakva je priroda vremena? Hoće li ikada završiti? Je li moguće vratiti se u prošlost? Na neka od ovih dugotrajnih pitanja nalaze se odgovori nedavnim otkrićima u fizici, dijelom zahvaljujući pojavi fantastičnih novih tehnologija. Jednog dana ćemo pronaći nova saznanja koja su očigledna poput činjenice da se Zemlja okreće oko Sunca. Ili možda apsurdno poput ideje o kuli kornjača. Samo će vrijeme (što god ono bilo) pokazati.

Davno, 340 godina prije Krista, grčki filozof Aristotel napisao je raspravu “O nebu”. U njemu je iznio dva uvjerljiva dokaza da je Zemlja sferna, a ne ravna, poput ploče. Prvo je shvatio da je uzrok pomrčine Mjeseca prolazak Zemlje između Sunca i Mjeseca. Sjena koju Zemlja baca na Mjesec uvijek je okruglog oblika, a to je moguće samo ako je i Zemlja okrugla. Kad bi Zemlja imala oblik ravnog diska, sjena bi obično bila eliptična; Bio bi okrugao samo kad bi se Sunce tijekom pomrčine nalazilo točno ispod središta diska. Drugo, stari Grci su iz iskustva svojih putovanja znali da se na jugu Sjevernjača nalazi bliže horizontu nego kada se promatra u područjima koja se nalaze na sjeveru. (Budući da se zvijezda Sjevernjača nalazi iznad Sjevernog pola, promatrač na Sjevernom polu vidi je izravno iznad sebe, a promatrač blizu ekvatora vidi je točno iznad horizonta.) Štoviše, Aristotel je na temelju razlike u prividnom položaju zvijezda Sjevernjača tijekom promatranja u Egiptu i Grčkoj, uspjela je procijeniti opseg Zemlje na 400 000 stadija. Ne znamo točno koliko je bio jednak jedan stad, ali ako pretpostavimo da je bio oko 180 metara, onda je Aristotelova procjena otprilike dvostruko veća od trenutno prihvaćene vrijednosti. Grci su imali i treći argument u korist okruglog oblika Zemlje: kako drugačije objasniti zašto se, kada brod prilazi obali, prvo pokazuju samo njegova jedra, a tek onda trup?

Aristotel je vjerovao da je Zemlja nepomična, a također je vjerovao da Sunce, Mjesec, planeti i zvijezde kruže u kružnim putanjama oko Zemlje. Vodio se mističnim razmišljanjima: Zemlja je, prema Aristotelu, središte Svemira, a kružno kretanje je najsavršenije. U 2. stoljeću nove ere, Ptolomej je izgradio sveobuhvatan kozmološki model temeljen na ovoj ideji. U središtu Svemira nalazila se Zemlja, okružena s osam ugniježđenih rotirajućih sfera, a na tim sferama nalazili su se Mjesec, Sunce, zvijezde i pet tada poznatih planeta - Merkur, Venera, Mars, Jupiter i Saturn (sl. 1.1). Svaki se planet kretao u odnosu na svoju sferu u malom krugu - kako bi se opisale vrlo složene putanje ovih svjetiljki na nebu. Zvijezde su bile pričvršćene za vanjsku sferu, pa su stoga njihovi relativni položaji ostali nepromijenjeni, konfiguracija se na nebu vrtjela kao jedinstvena cjelina. Ideje o tome što se nalazi izvan vanjske sfere ostale su vrlo nejasne, ali se svakako nalazi izvan dijela Svemira dostupnog čovječanstvu za promatranje.

Ptolomejev model omogućio je prilično točno predviđanje položaja svjetiljki na nebu. Ali kako bi se postigao dogovor između predviđanja i opažanja, Ptolomej je morao pretpostaviti da se udaljenost od Mjeseca do Zemlje u različitim vremenima može razlikovati za faktor dva. To je značilo da je prividna veličina Mjeseca ponekad morala biti dvostruko veća nego inače! Ptolomej je bio svjestan te manjkavosti svog sustava, što ipak nije spriječilo gotovo jednoglasno prepoznavanje njegove slike svijeta. Kršćanska crkva prihvatila je Ptolemejev sustav jer je smatrala da je u skladu s Svetim pismom: bilo je mnogo mjesta za raj i pakao izvan sfere fiksnih zvijezda.

No 1514. poljski svećenik Nikola Kopernik predložio je jednostavniji model. (Međutim, u početku, iz straha da ga crkva ne optuži za herezu, Kopernik je anonimno širio svoje kozmološke ideje.) Kopernik je tvrdio da je Sunce nepomično i da se nalazi u središtu, a da se Zemlja i planeti kreću oko njega u kružnim orbitama. Bilo je potrebno gotovo stoljeće da se ova ideja ozbiljno shvati. Dvojica astronoma, Nijemac Johannes Kepler i Talijan Galileo Galilei, među prvima su se javno izjasnili za Kopernikovu teoriju, unatoč tome što se putanje nebeskih tijela predviđene tom teorijom nisu u potpunosti poklapale s promatranima. Posljednji udarac Aristotelovom i Ptolemejevom svjetskom sustavu zadali su događaji iz 1609. godine - tada je Galileo počeo promatrati noćno nebo kroz novoizumljeni teleskop 2
Teleskop kao teleskop prvi je izumio nizozemski proizvođač naočala Johann Lippershey 1608. godine, ali Galileo je prvi uperio teleskop u nebo 1609. godine i koristio ga za astronomska promatranja. – Bilješka prijevod

Gledajući planet Jupiter, Galileo je otkrio nekoliko malih mjeseca koji kruže oko njega. Iz toga slijedi da se sva nebeska tijela ne okreću oko Zemlje, kako su vjerovali Aristotel i Ptolomej. (Moglo bi se, naravno, nastaviti smatrati Zemlju stacionarnom i smještenom u središtu Svemira, vjerujući da se Jupiterovi sateliti kreću oko Zemlje u izuzetno zamršenim putanjama tako da je to slično njihovoj revoluciji oko Jupitera. Ali ipak, Kopernikova teorija bila je mnogo jednostavnija.) Otprilike u isto vrijeme Kepler je pojasnio Kopernikovu teoriju, sugerirajući da se planeti ne kreću kružnim putanjama, već eliptičnim (tj. izduženim) putanjama, zahvaljujući čemu je bilo moguće postići suglasnost između predviđanja teorije i opažanja.

Istina, Kepler je elipse smatrao samo matematičkim trikom, i to vrlo odvratnim, jer su elipse manje savršene figure od krugova. Kepler je otkrio, gotovo slučajno, da eliptičke orbite dobro opisuju opažanja, ali nije mogao pomiriti pretpostavku o eliptičnim orbitama sa svojom idejom o magnetskim silama kao uzroku gibanja planeta oko Sunca. Razlog gibanja planeta oko Sunca otkrio je mnogo kasnije, 1687. godine, Sir Isaac Newton u svojoj raspravi "Matematički principi prirodne filozofije" - možda najvažnijem djelu o fizici ikada objavljenom. U ovom djelu Newton ne samo da je iznio teoriju koja opisuje kretanje tijela u prostoru i vremenu, već je razvio i složen matematički aparat neophodan za opisivanje tog kretanja. Uz to, Newton je formulirao zakon univerzalne gravitacije, prema kojem svako tijelo u Svemiru privlači bilo koje drugo tijelo silom, koja je to veća što je masa tijela veća, a udaljenost između tijela koja međusobno djeluju manja. To je ista sila koja uzrokuje pad predmeta na tlo. (Priča da je Newtonova ideja o zakonu univerzalne gravitacije inspirirana jabukom koja mu je pala na glavu najvjerojatnije je samo izmišljotina. Newton je samo rekao da mu je ideja pala na pamet kada je bio "u kontemplativnom raspoloženju" i bio "pod dojmom pada jabuke.") Newton je pokazao da bi se, prema zakonu koji je on formulirao, pod utjecajem gravitacije Mjesec trebao kretati eliptičnom putanjom oko Zemlje, a Zemlja i planeti u eliptičnim putanjama oko Sunca.

Kopernikanski model eliminirao je potrebu za Ptolemejevim sferama, a s njima i pretpostavku da Svemir ima neku vrstu prirodne vanjske granice. Budući da "fiksne" zvijezde nisu pokazivale nikakvo kretanje osim općeg dnevnog kretanja neba uzrokovanog rotacijom Zemlje oko svoje osi, bilo je prirodno pretpostaviti da su to ista tijela kao naše Sunce, samo smještena mnogo dalje daleko.

Newton je shvatio da prema njegovoj teoriji gravitacije zvijezde moraju privlačiti jedna drugu i stoga, očito, ne mogu ostati nepomične. Zašto se nisu približili i nakupili na jednom mjestu? U pismu drugom istaknutom misliocu svog vremena, Richardu Bentleyju, napisanom 1691., Newton je tvrdio da bi se one konvergirale i skupljale samo ako je broj zvijezda koncentriranih u ograničenom području svemira konačan. A ako je broj zvijezda beskonačan i one su više-manje ravnomjerno raspoređene u beskonačnom prostoru, tada se to neće dogoditi zbog nepostojanja bilo kakve očite središnje točke u koju bi zvijezde mogle “pasti”.

Ovo je jedna od onih zamki koje se javljaju kada razmišljamo o beskonačnosti. U beskonačnom Svemiru, bilo koja točka može se smatrati njegovim središtem, jer sa svake strane postoji beskonačan broj zvijezda. Ispravan pristup (koji se pojavio mnogo kasnije) je riješiti problem u konačnom slučaju kada zvijezde padaju jedna na drugu, i proučavati kako se rezultat mijenja kada se konfiguraciji dodaju zvijezde koje se nalaze izvan razmatranog područja i raspoređene su više ili manje ravnomjerno. Prema Newtonovom zakonu, u prosjeku, dodatne zvijezde u agregatu ne bi trebale imati utjecaja na izvorne zvijezde, pa bi stoga te zvijezde izvorne konfiguracije i dalje trebale brzo padati jedna u drugu. Dakle, koliko god zvjezdica dodali, one će i dalje padati jedna na drugu. Sada znamo da je nemoguće dobiti beskonačni stacionarni model Svemira u kojem je sila gravitacije isključivo “privlačne” prirode.

O intelektualnoj atmosferi prije početka 20. stoljeća govori mnogo to što se tada nitko nije dosjetio scenarija prema kojem bi se Svemir mogao skupljati ili širiti. Općeprihvaćeni koncept Svemira bio je ili da je postojao oduvijek u nepromijenjenom obliku ili da je stvoren u nekom trenutku u prošlosti - u obliku u kojem ga sada promatramo. To bi djelomično moglo biti posljedica činjenice da su ljudi skloni vjerovati u vječne istine. Vrijedno je upamtiti barem da najveću utjehu pruža pomisao da je svemir vječan i nepromjenjiv, iako svi starimo i umiremo.

Čak ni znanstvenici koji su shvaćali da, prema Newtonovoj teoriji gravitacije, Svemir ne može biti statičan, nisu se usudili sugerirati da se on može širiti. Umjesto toga, pokušali su prilagoditi teoriju tako da gravitacijska sila postane odbojna na vrlo velikim udaljenostima. Ova pretpostavka nije značajno promijenila predviđena kretanja planeta, ali je omogućila beskonačnom broju zvijezda da ostanu u stanju ravnoteže: privlačne sile iz obližnjih zvijezda bile su uravnotežene odbojnim silama iz udaljenijih zvijezda. Sada se vjeruje da takvo stanje ravnoteže mora biti nestabilno: čim se zvijezde u bilo kojem području malo približe jedna drugoj, njihovo će se međusobno privlačenje pojačati i premašiti odbojne sile, uslijed čega će zvijezde nastaviti pasti jedno na drugo. S druge strane, ako su zvijezde samo malo udaljenije jedna od druge, odbojne sile će prevladati nad privlačnim silama i zvijezde će se razletjeti.

Drugi prigovor konceptu beskonačnog statičkog svemira obično se veže uz ime njemačkog filozofa Heinricha Olbersa, koji je svoje razmišljanje o tome objavio 1823. godine. Zapravo, mnogi Newtonovi suvremenici skrenuli su pozornost na ovaj problem, a Olbersov rad nipošto nije bio prvi koji je iznio jake argumente protiv takvog koncepta. Međutim, bio je prvi koji je dobio široko priznanje. Činjenica je da bi u beskonačnom statičkom Svemiru gotovo svaka vidna zraka trebala počivati na površini neke zvijezde, pa bi stoga cijelo nebo trebalo svijetliti jednako poput Sunca, čak i noću. Olbersov protuargument bio je da svjetlost udaljenih zvijezda mora biti prigušena apsorpcijom materije između nas i tih zvijezda. Ali tada bi se ova tvar zagrijala i zasjala jednako poput samih zvijezda. Jedini način da se izbjegne zaključak da je sjaj cijelog neba usporediv sa sjajem Sunca jest pretpostaviti da zvijezde nisu sjajile vječno, već su “zasvijetlile” prije nekog određenog vremena. U tom slučaju apsorbirajuća tvar ne bi imala vremena zagrijati se ili svjetlost dalekih zvijezda ne bi imala vremena doći do nas. Tako dolazimo do pitanja zašto su zvijezde zasvijetlile.

Naravno, ljudi su raspravljali o podrijetlu svemira mnogo prije toga. U mnogim ranim kozmološkim idejama, kao iu židovskim, kršćanskim i muslimanskim slikama svijeta, Svemir je nastao u određenom i ne tako dalekom vremenu u prošlosti. Jedan od argumenata u korist takvog početka bio je osjećaj potrebe za nekakvim prvim uzrokom koji bi objasnio postojanje Svemira. (Unutar samog Svemira, svaki događaj koji se u njemu dogodi objašnjava se kao posljedica drugog, ranijeg događaja; postojanje samog Svemira može se objasniti na ovaj način samo pretpostavkom da je imao nekakav početak.) Drugi argument bio je izrazio Aurelije Augustin, ili sveti Augustin, u djelu “O Božjem gradu”. Napomenuo je da se civilizacija razvija i da se sjećamo tko je počinio ovo ili ono djelo ili izmislio ovaj ili onaj mehanizam. Posljedično, čovjek, a možda i Svemir, nisu mogli postojati jako dugo. Sveti Augustin smatrao je, u skladu s Knjigom postanka, da je svemir stvoren otprilike 5000 godina prije Kristova rođenja. (Zanimljivo, ovo je blizu kraja posljednjeg ledenog doba - oko 10.000 pr. Kr. - koje arheolozi smatraju početkom civilizacije.)

Aristotelu, kao i većini starogrčkih filozofa, naprotiv, nije se sviđala ideja o stvaranju svijeta, jer je ona nastala božanskom intervencijom. Vjerovali su da su ljudska rasa i svijet oduvijek postojali i postojat će zauvijek. I antički su mislioci shvatili spomenuti argument o napretku civilizacije i uzvratili: tvrdili su da se ljudski rod pod utjecajem poplava i drugih prirodnih nepogoda povremeno vraćao na stadij početka civilizacije.

Pitanja o tome ima li Svemir početak u vremenu i je li prostorno ograničen, postavio je i filozof Immanuel Kant u svom monumentalnom (iako vrlo teško razumljivom) djelu “Kritika čistog uma” objavljenom 1781. godine. Kant je ova pitanja nazvao antinomijama (to jest, proturječnostima) čistog uma jer je smatrao da postoje jednako uvjerljivi argumenti za tezu - to jest, da je Svemir imao početak - i antitezu, to jest, da Svemir ima uvijek postojao. Kako bi dokazao svoju tezu, Kant navodi sljedeće razmišljanje: ako Svemir nije imao početak, onda je svakom događaju trebalo prethoditi beskonačno vrijeme, što je, prema filozofu, apsurdno. U korist antiteze, izneseno je razmatranje da ako je Svemir imao početak, onda je prije njega moralo proći beskonačno mnogo vremena i nije jasno zašto je Svemir nastao u bilo kojem trenutku u vremenu. U biti, Kantova opravdanja teze i antiteze gotovo su identična. U oba slučaja, obrazloženje se temelji na filozofovoj implicitnoj pretpostavci da se vrijeme nastavlja unedogled u prošlost, bez obzira na to je li Svemir oduvijek postojao. Kao što ćemo vidjeti, pojam vremena nema smisla sve do rođenja Svemira. Sveti Augustin prvi je to primijetio. Pitali su ga: "Što je Bog učinio prije nego što je stvorio svijet?", a Augustin nije tvrdio da je Bog pripremao pakao za one koji su postavljali takva pitanja. Umjesto toga, postulirao je da je vrijeme svojstvo Božjeg stvorenog svijeta i da prije početka svemira vrijeme nije postojalo.

Kada je većina ljudi smatrala da je svemir kao cjelina statičan i nepromjenjiv, pitanje ima li početak bilo je više stvar metafizike ili teologije. Promatrana slika svijeta mogla bi se jednako dobro objasniti kako u okviru teorije da je Svemir oduvijek postojao, tako i na temelju pretpostavke da se pokrenuo u neko određeno vrijeme, ali na način da privid ostaje da postoji zauvijek. Ali 1929. Edwin Hubble došao je do temeljnog otkrića: primijetio je da se udaljene galaksije, bez obzira gdje se na nebu nalaze, uvijek udaljavaju od nas velikim brzinama [proporcionalno njihovoj udaljenosti] 3
Ovdje i dolje komentari prevoditelja koji pojašnjavaju autorov tekst stavljeni su u uglate zagrade. – Bilješka izd.

Drugim riječima, Svemir se širi. To znači da su u prošlosti objekti u Svemiru bili bliži jedni drugima nego što su sada. I čini se da je u nekom trenutku u vremenu - negdje prije 10-20 milijardi godina - sve što postoji u Svemiru bilo koncentrirano na jednom mjestu, pa je stoga gustoća Svemira bila beskonačna. Ovo otkriće dovelo je pitanje početka svemira u sferu znanosti.

KRATKA POVIJEST VREMENA

Izdavačka kuća zahvaljuje književnim agencijama Writers House LLC (SAD) i Synopsis Literary Agency (Rusija) na pomoći u stjecanju prava.

* * *

Posvećeno Jane

Zahvalnost

Odlučio sam pokušati napisati popularnu knjigu o prostoru i vremenu nakon Loebovih predavanja na Harvardu 1982. U to vrijeme već je bilo dosta knjiga posvećenih ranom svemiru i crnim rupama, kako vrlo dobrih, na primjer knjiga Stevena Weinberga “Prve tri minute”, tako i vrlo loših, koje ovdje nema potrebe imenovati. Ali činilo mi se da se nitko od njih zapravo nije bavio pitanjima koja su me potaknula na proučavanje kozmologije i kvantne teorije: odakle je došao svemir? Kako i zašto je nastao? Hoće li tome doći kraj i ako dođe, kako? Ova pitanja sve nas zanimaju. No, moderna je znanost puna matematike, a samo je nekoliko stručnjaka poznaje dovoljno da sve to razumije. Međutim, osnovne ideje o rođenju i daljnjoj sudbini Svemira mogu se predstaviti bez pomoći matematike na takav način da postanu razumljive čak i ljudima koji nisu dobili posebno obrazovanje. To sam pokušao učiniti u svojoj knjizi. Koliko sam u tome uspio, neka procijeni čitatelj.

Rečeno mi je da će svaka formula uključena u knjigu prepoloviti broj kupaca. Onda sam odlučila potpuno bez formule. Istina, na kraju sam ipak napisao jednu jednadžbu - poznatu Einsteinovu jednadžbu E=mc². Nadam se da neće prestrašiti polovicu mojih potencijalnih čitatelja.

Osim moje bolesti - amiotrofične lateralne skleroze - tada sam u gotovo svemu drugom imao sreće. Pomoć i podrška moje supruge Jane i djece Roberta, Lucy i Timothyja omogućila mi je relativno normalan život i uspjeh na poslu. Imao sam i sreće što sam odabrao teorijsku fiziku, jer mi to sve stane u glavu. Stoga moja fizička slabost nije postala ozbiljna prepreka. Kolege su mi bez iznimke uvijek pružale maksimalnu pomoć.

U prvoj, “klasičnoj” fazi rada moji najbliži suradnici i pomoćnici bili su Roger Penrose, Robert Gerok, Brandon Carter i George Ellis. Zahvalan sam im na pomoći i suradnji. Ova je faza kulminirala objavljivanjem knjige "Large-Scale Structure of Spacetime", koju smo Ellis i ja napisali 1973. Ne bih savjetovao čitateljima da joj se obrate za više informacija: preopterećena je formulama i teška za čitanje. Nadam se da sam od tada naučio pisati pristupačnije.

Tijekom druge, "kvantne" faze mog rada, koja je započela 1974., prvenstveno sam radio s Garyjem Gibbonsom, Donom Pageom i Jimom Hartleom. Njima dugujem puno, kao i svojim diplomantima koji su mi pružili ogromnu pomoć iu “fizičkom” iu “teoretskom” smislu riječi. Potreba da držim korak s diplomiranim studentima bila je iznimno važan motivator i, mislim, spriječila me da zaglavim u blatu.

Brian Witt, jedan od mojih studenata, puno mi je pomogao u pisanju ove knjige. Godine 1985., nakon što sam skicirao prvi grubi nacrt knjige, razbolio sam se od upale pluća. I onda operacija, a nakon traheotomije prestala sam govoriti, u biti izgubila sposobnost komunikacije. Mislila sam da neću uspjeti završiti knjigu. Ali Brian mi je ne samo pomogao da ga revidiram, već me također naučio kako koristiti komunikacijski računalni program Living Center, koji mi je dao Walt Waltosh iz Words Plus, Inc., Sunnyvale, Kalifornija. Uz njegovu pomoć mogu pisati knjige i članke, a također i razgovarati s ljudima putem sintetizatora govora koji mi je dala druga tvrtka Sunnyvale, Speech Plus. David Mason instalirao je ovaj sintesajzer i malo osobno računalo na moja invalidska kolica. Ovaj je sustav promijenio sve: postalo mi je još lakše komunicirati nego prije nego što sam izgubio glas.

Zahvalan sam mnogima koji su čitali prve verzije knjige na sugestijama kako bi se mogla poboljšati. Tako mi je Peter Gazzardi, urednik Bantam Booksa, slao pismo za pismom s komentarima i pitanjima u vezi s točkama koje su, po njegovom mišljenju, bile loše objašnjene. Doduše, bio sam prilično iznerviran kada sam dobio ogroman popis preporučenih popravka, ali Gazzardi je bio potpuno u pravu. Siguran sam da je knjiga puno bolja jer mi je Gazzardi trljao nos greškama.

Moja najveća zahvalnost ide mojim pomoćnicima Colinu Williamsu, Davidu Thomasu i Raymondu Laflammeu, mojim tajnicama Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl Billington i Sue Macy te mojim medicinskim sestrama.

Ne bih mogao ništa postići da sve troškove znanstvenog istraživanja i potrebne medicinske skrbi nisu snosili koledž Gonville i Caius, Vijeće za istraživanje znanosti i tehnologije i zaklade Leverhulme, MacArthur, Nuffield i Ralph Smith. Jako sam im zahvalan svima.

20. listopada 1987. godine
Stephen Hawking

Prvo poglavlje
Naša ideja o svemiru

Ideja o Svemiru kao beskrajnoj kuli kornjača većini nas će se činiti smiješna, ali zašto mislimo da znamo bolje? Što znamo o svemiru i kako smo to saznali? Odakle je došao svemir i što će se s njim dogoditi? Je li Svemir imao početak, i ako jest, što se dogodilo? prije početka? Što je bit vremena? Hoće li ikada završiti? Dostignuća fizike posljednjih godina, koja u određenoj mjeri dugujemo fantastičnoj novoj tehnologiji, omogućuju da konačno dobijemo odgovore na barem neka od ovih pitanja koja se već dugo postavljaju pred nas. Kako vrijeme prolazi, ovi odgovori mogu biti sigurni poput činjenice da se Zemlja okreće oko Sunca, a možda i smiješni poput kule kornjača. Samo će vrijeme (ma kakvo ono bilo) odlučiti.

Davne 340. godine pr. e. Grčki filozof Aristotel u svojoj knjizi “O nebesima” dao je dva uvjerljiva argumenta u prilog tome da Zemlja nije ravna, poput ploče, već okrugla, poput lopte. Prvo je Aristotel pogodio da se pomrčine Mjeseca događaju kada se Zemlja nalazi između Mjeseca i Sunca. Zemlja uvijek baca okruglu sjenu na Mjesec, a to se može dogoditi samo ako je Zemlja sferičnog oblika. Da je Zemlja ravni disk, njena bi sjena imala oblik izdužene elipse – osim ako se pomrčina uvijek ne dogodi u točnom trenutku kada je Sunce točno na osi diska. Drugo, iz iskustva svojih pomorskih putovanja, Grci su znali da je u južnim krajevima Sjevernjača niža na nebu nego u sjevernim. (Budući da je Sjevernjača iznad Sjevernog pola, bit će točno iznad glave promatrača koji stoji na Sjevernom polu, a osobi na ekvatoru činit će se da je na horizontu.) Poznavajući razliku u prividnog položaja Sjevernjače u Egiptu i Grčkoj, Aristotel je čak uspio izračunati da je duljina ekvatora 400 000 stadija. Koliki je stadijum bio jednak ne zna se točno, ali iznosio je otprilike 200 metara, pa je prema tome Aristotelova procjena oko 2 puta veća od sada prihvaćene vrijednosti. Grci su imali i treći argument u korist sferičnog oblika Zemlje: ako Zemlja nije okrugla, zašto onda prvo vidimo jedra broda kako se uzdižu iznad horizonta, a tek onda sam brod?

Aristotel je smatrao da je Zemlja nepomična, a Sunce, Mjesec, planeti i zvijezde kruže oko nje po kružnim putanjama. U skladu sa svojim mističnim pogledima, Zemlju je smatrao središtem Svemira, a kružno kretanje najsavršenijim. U 2. stoljeću Ptolomej je Aristotelovu ideju razvio u cjelovit kozmološki model. Zemlja stoji u središtu, okružena s osam kugli na kojima se nalaze Mjesec, Sunce i pet tada poznatih planeta: Merkur, Venera, Mars, Jupiter i Saturn (Sl. 1.1). Sami planeti, vjerovao je Ptolomej, kretali su se u manjim krugovima povezanim s odgovarajućim sferama. Ovo je objasnilo vrlo složen put kojim vidimo da idu planeti. Na posljednjoj sferi nalaze se fiksne zvijezde, koje se, ostajući u istom položaju jedna prema drugoj, kreću nebom sve zajedno kao jedinstvena cjelina. Što se nalazi iza posljednje sfere nije objašnjeno, ali u svakom slučaju to više nije dio Svemira koji čovječanstvo promatra.

Riža. 1.1

Ptolomejev model je omogućio dosta dobro predviđanje položaja nebeskih tijela na nebu, ali je za točnu prognozu morao prihvatiti da na nekim mjestima Mjesečeva putanja prolazi 2 puta bliže Zemlji nego na drugima. To znači da bi u jednom položaju Mjesec trebao izgledati 2 puta veći nego u drugom! Ptolomej je bio svjestan tog nedostatka, ali je unatoč tome njegova teorija bila priznata, iako ne posvuda. Kršćanska crkva prihvatila je Ptolemejev model svemira kao nesuprotan Bibliji: ovaj model je bio dobar jer je ostavljao mnogo prostora za pakao i raj izvan sfere fiksnih zvijezda. Međutim, 1514. poljski svećenik Nikola Kopernik predložio je još jednostavniji model. (Isprva, možda bojeći se da će ga Crkva proglasiti heretikom, Kopernik je svoj model promovirao anonimno.) Njegova je ideja bila da Sunce nepomično stoji u središtu, a Zemlja i drugi planeti kruže oko njega u kružnim orbitama. Prošlo je gotovo stoljeće prije nego što je Kopernikova ideja shvaćena ozbiljno. Dvojica astronoma - Nijemac Johannes Kepler i Talijan Galileo Galilei - istupili su u prilog Kopernikovoj teoriji, unatoč činjenici da orbite koje je Kopernik predvidio nisu točno odgovarale promatranim. Teorija Aristotela i Ptolomeja proglašena je neodrživom 1609. godine, kada je Galileo počeo promatrati noćno nebo pomoću novoizumljenog teleskopa. Usmjerivši svoj teleskop na planet Jupiter, Galileo je otkrio nekoliko malih satelita ili mjeseca koji kruže oko Jupitera. To je značilo da se sva nebeska tijela ne moraju nužno okretati izravno oko Zemlje, kao što su vjerovali Aristotel i Ptolomej. (Naravno, i dalje se može pretpostaviti da je Zemlja u središtu Svemira, a da se Jupiterovi mjeseci kreću duž vrlo složene staze oko Zemlje, tako da se čini da samo kruže oko Jupitera. Međutim, Kopernikova teorija bila je mnogo veća. jednostavnije.) U isto vrijeme U to je vrijeme Johannes Kepler modificirao Kopernikovu teoriju temeljenu na pretpostavci da se planeti ne kreću po kružnicama, već po elipsama (elipsa je izduženi krug). Konačno, sada su se predviđanja poklopila s rezultatima promatranja.

Što se tiče Keplera, njegove eliptične orbite bile su umjetna (ad hoc) hipoteza, štoviše, "nezgodna" hipoteza, budući da je elipsa mnogo manje savršena figura od kruga. Nakon što je gotovo slučajno otkrio da se eliptične orbite dobro slažu s opažanjima, Kepler nikada nije uspio pomiriti tu činjenicu sa svojom idejom da se planeti okreću oko Sunca pod utjecajem magnetskih sila. Objašnjenje je stiglo mnogo kasnije, 1687. godine, kada je Isaac Newton objavio svoju knjigu “Matematički principi prirodne filozofije”. U njemu Newton ne samo da je iznio teoriju kretanja materijalnih tijela u vremenu i prostoru, već je razvio i složene matematičke metode potrebne za analizu kretanja nebeskih tijela. Uz to, Newton je postulirao zakon univerzalne gravitacije, prema kojem svako tijelo u Svemiru privlači bilo koje drugo tijelo to većom silom, što je veća masa tih tijela i što je udaljenost između njih manja. To je ista sila koja tjera tijela da padnu na tlo. (Priča da je Newtona inspirirala jabuka koja mu je pala na glavu gotovo je sigurno nepouzdana. Newton je samo rekao da mu je ideja o gravitaciji pala na pamet dok je sjedio u “kontemplativnom raspoloženju” i “povod je bio pad jabuke".) Newton je nadalje pokazao da se, prema njegovom zakonu, Mjesec pod utjecajem gravitacijskih sila giba po eliptičnoj putanji oko Zemlje, a Zemlja i planeti kruže po eliptičnoj putanji oko Sunca.

Kopernikanski model pomogao je riješiti se ptolemejskih nebeskih sfera, a ujedno i ideje da svemir ima neku vrstu prirodne granice. Budući da „zvijezde fiksne“ ne mijenjaju svoj položaj na nebu, osim njihovog kružnog gibanja povezanog s rotacijom Zemlje oko svoje osi, bilo je prirodno pretpostaviti da su zvijezde fiksne objekti slični našem Suncu, samo mnogo više udaljeni.

Newton je shvatio da bi, prema njegovoj teoriji gravitacije, zvijezde trebale biti privučene jedna drugoj i stoga, čini se, ne mogu ostati potpuno nepomične. Ne bi li trebali pasti jedno na drugo, približavajući se u nekom trenutku? Godine 1691., u pismu Richardu Bentleyju, vodećem misliocu tog vremena, Newton je rekao da bi se to doista dogodilo da imamo samo ograničen broj zvijezda u konačnom području svemira. Ali, zaključio je Newton, ako je broj zvijezda beskonačan i one su više-manje ravnomjerno raspoređene u beskonačnom prostoru, onda se to nikada neće dogoditi, budući da ne postoji središnja točka na koju bi trebale pasti.

Ovi argumenti su primjer kako je lako upasti u nevolje kada se govori o beskonačnosti. U beskonačnom Svemiru, bilo koja se točka može smatrati središtem, budući da je s obje njegove strane broj zvijezda beskonačan. Tek su mnogo kasnije shvatili da je ispravniji pristup uzeti konačni sustav u kojem sve zvijezde padaju jedna na drugu, težeći središtu, i vidjeti kakve bi se promjene dogodile ako dodamo sve više zvijezda, raspoređenih približno ravnomjerno izvan regije koja se razmatra. Prema Newtonovom zakonu, dodatne zvijezde u prosjeku neće ni na koji način utjecati na izvorne, odnosno zvijezde će padati istom brzinom u središte odabranog područja. Koliko god zvjezdica dodali, one će uvijek težiti središtu. Danas je poznato da je beskonačni statički model svemira nemoguć ako gravitacijske sile uvijek ostaju sile međusobnog privlačenja.

Zanimljivo je kakvo je bilo opće stanje znanstvene misli prije početka dvadesetog stoljeća: nikome nije palo na pamet da se Svemir može širiti ili skupljati. Svi su vjerovali da je Svemir ili uvijek postojao u nepromijenjenom stanju, ili je stvoren u nekom trenutku u prošlosti otprilike kao sada. To se djelomično može objasniti sklonošću ljudi da vjeruju u vječne istine, ali i posebnom privlačnošću ideje da će, iako oni sami stare i umiru, Svemir ostati vječan i nepromjenjiv.

Čak i oni znanstvenici koji su shvatili da Newtonova teorija gravitacije čini statičan Svemir nemogućim nisu razmišljali o hipotezi o svemiru koji se širi. Pokušali su modificirati teoriju tako što su gravitacijsku silu učinili odbojnom na vrlo velikim udaljenostima. To praktički nije promijenilo predviđeno gibanje planeta, ali je omogućilo da beskonačna raspodjela zvijezda ostane u ravnoteži, budući da je privlačnost obližnjih zvijezda kompenzirana odbijanjem od udaljenih. Ali sada vjerujemo da bi takva ravnoteža bila nestabilna. Naime, ako se u nekom području zvijezde još malo približe, tada će se privlačne sile među njima povećati i postati jače od odbojnih, tako da će se zvijezde nastaviti približavati. Ako se udaljenost između zvijezda malo poveća, tada će odbojne sile prevladati i udaljenost će se povećati.

Drugi prigovor modelu beskonačnog statičkog svemira obično se pripisuje njemačkom filozofu Heinrichu Olbersu, koji je objavio rad o ovom modelu 1823. godine. Zapravo, mnogi Newtonovi suvremenici radili su na istom problemu, a Albersov rad čak nije bio ni prvi koji je iznio ozbiljne prigovore. Ona je bila prva koja se naširoko citirala. Prigovor je sljedeći: u beskonačnom statičkom svemiru, svaka zraka vida mora počivati na nekoj zvijezdi. Ali tada bi nebo, čak i noću, trebalo jarko sjati, poput Sunca. Olbersov protuargument bio je da svjetlost koja nam dolazi od dalekih zvijezda treba biti prigušena apsorpcijom u materiji na njenom putu. Ali u ovom slučaju, ova tvar bi se trebala zagrijati i sjajno svijetliti, poput zvijezda. Jedini način da se izbjegne zaključak da noćno nebo sjaji jarko, poput Sunca, jest pretpostaviti da zvijezde nisu uvijek sjale, već su zasvijetlile u nekom određenom trenutku u prošlosti. Tada apsorbirajuća tvar možda još nije imala vremena zagrijati se ili svjetlost dalekih zvijezda još nije stigla do nas. Ali postavlja se pitanje: zašto su zvijezde zasvijetlile?

Naravno, problem podrijetla Svemira zaokuplja umove ljudi jako dugo. Prema brojnim ranim kozmogonijama i judeo-kršćansko-muslimanskim mitovima, naš je Svemir nastao u nekoj specifičnoj i ne tako dalekoj točki u prošlosti. Jedan od razloga za takva vjerovanja bila je potreba da se pronađe “prvi uzrok” postojanja Svemira. Bilo koji događaj u Svemiru objašnjava se navođenjem njegovog uzroka, odnosno nekog drugog događaja koji se dogodio ranije; takvo objašnjenje postojanja samog Svemira moguće je samo ako je imao početak. Drugu osnovu iznio je Augustin Blaženi u svom eseju “O Božjem gradu”. Istaknuo je da civilizacija napreduje, a mi pamtimo tko je napravio ovo ili ono djelo i tko je što izmislio. Stoga čovječanstvo, a time vjerojatno i Svemir, vjerojatno neće dugo postojati. Augustin Blaženi smatrao je prihvatljivim datumom za stvaranje svemira, koji odgovara knjizi Postanka: otprilike 5000. pr. e. (Zanimljivo, ovaj datum nije previše daleko od kraja posljednjeg ledenog doba - 10.000 godina prije Krista, koje arheolozi smatraju početkom civilizacije.)

Aristotelu i većini drugih grčkih filozofa nije se sviđala ideja o stvaranju svemira, jer je bila povezana s božanskom intervencijom. Stoga su vjerovali da ljudi i svijet oko njih postoje i da će postojati zauvijek. Znanstvenici antike razmatrali su argument o napretku civilizacije i zaključili da se u svijetu povremeno događaju poplave i druge kataklizme, koje su cijelo vrijeme vraćale čovječanstvo na polazište civilizacije.

Pitanja je li Svemir nastao u nekoj početnoj točki vremena i je li ograničen u prostoru kasnije je vrlo pomno ispitao filozof Immanuel Kant u svom monumentalnom (i vrlo opskurnom) djelu "Kritika čistog uma", koje je objavljeno u 1781. Ta je pitanja nazvao antinomijama (tj. proturječjima) čistoga razuma, jer je uvidio da je jednako nemoguće dokazati ili opovrgnuti i tezu o nužnosti početka Svemira i antitezu o njegovu vječnom postojanju. Kantova teza argumentirana je činjenicom da kad Svemir nema početak, onda bi svakom događaju prethodilo beskonačno vremensko razdoblje, a Kant je to smatrao apsurdnim. U prilog antitezi, Kant je rekao da kad bi Svemir imao početak, onda bi mu prethodio beskonačan vremenski period, a onda je pitanje zašto je Svemir odjednom nastao u jednom trenutku u vremenu, a ne u drugom ? Zapravo, Kantovi argumenti su gotovo isti i za tezu i za antitezu. Polazi od prešutne pretpostavke da je vrijeme u prošlosti beskonačno, bez obzira na to je li svemir postojao ili nije postojao zauvijek. Kao što ćemo vidjeti u nastavku, prije nastanka Svemira koncept vremena je besmislen. Na to je prvi ukazao sveti Augustin. Na pitanje što je Bog radio prije nego što je stvorio svemir, Augustin nikada nije odgovorio da Bog priprema pakao za one koji postavljaju takva pitanja. Ne, on je rekao da je vrijeme sastavni dio Svemira koji je stvorio Bog i stoga nije bilo vremena prije nastanka Svemira.

Kada je većina ljudi vjerovala u statičan i nepromjenjiv svemir, pitanje ima li on početak ili ne bilo je u biti stvar metafizike i teologije. Svi vidljivi fenomeni mogu se objasniti ili teorijom prema kojoj je svemir postojao oduvijek, ili teorijom prema kojoj je svemir stvoren u nekom trenutku u vremenu na takav način da je sve izgledalo kao da postoji oduvijek. No 1929. Edwin Hubble došao je do epohalnog otkrića: pokazalo se da bez obzira koji dio neba promatramo, sve udaljene galaksije brzo se udaljavaju od nas. Drugim riječima, Svemir se širi. To znači da su u ranijim vremenima svi objekti bili bliži jedni drugima nego što su sada. To znači da je očigledno postojalo vrijeme, prije otprilike deset ili dvadeset tisuća milijuna godina, kada su svi bili na jednom mjestu, tako da je gustoća Svemira bila beskonačno velika. Hubbleovo otkriće dovelo je pitanje kako je svemir nastao u područje znanosti.

Hubbleova opažanja sugeriraju da je postojalo vrijeme, takozvani Veliki prasak, kada je Svemir bio beskonačno malen i beskonačno gust. U takvim uvjetima svi znanstveni zakoni postaju besmisleni i ne dopuštaju nam predviđanje budućnosti. Ako su se u još ranijim vremenima i dogodili neki događaji, oni ipak nisu mogli ni na koji način utjecati na ovo što se sada događa. Zbog nedostatka vidljivih posljedica, one se jednostavno mogu zanemariti. Veliki prasak se može smatrati početkom vremena u smislu da ranija vremena jednostavno ne bi bila definirana. Naglasimo da je takvo polazište za vrijeme vrlo različito od svega što je predlagano prije Hubblea. Početak vremena u nepromjenjivom Svemiru je nešto što mora biti određeno nečim što postoji izvan Svemira; Ne postoji fizička nužnost za početak svemira. Stvaranje svemira od strane Boga može se pripisati bilo kojoj točki u prošlosti. Ako se Svemir širi, onda možda postoje fizički razlozi da ima početak. Još uvijek možete zamisliti da je Bog stvorio Svemir - u trenutku Velikog praska ili čak kasnije (ali kao da se Veliki prasak dogodio). Međutim, bilo bi apsurdno reći da je Svemir nastao prije Velikog praska. Ideja svemira koji se širi ne isključuje tvorca, ali nameće ograničenja na mogući datum njegovog rada!

Da biste mogli govoriti o suštini Svemira i o tome je li on imao početak i hoće li biti kraja, morate dobro razumjeti što je uopće znanstvena teorija. Držat ću se najjednostavnijeg stajališta: teorija je teorijski model svemira ili nekog njegovog dijela, dopunjen skupom pravila koja povezuju teorijske količine s našim opažanjima. Ovaj model postoji samo u našim glavama i nema drugu stvarnost (bez obzira na značenje koje ulažemo u tu riječ). Teorija se smatra dobrom ako zadovoljava dva zahtjeva: prvo, mora točno opisati široku klasu promatranja unutar modela koji sadrži samo nekoliko proizvoljnih elemenata, i drugo, teorija mora dati dobro definirana predviđanja o rezultatima budućih promatranja. Na primjer, Aristotelova teorija da se sve sastoji od četiri elementa — zemlje, zraka, vatre i vode — bila je dovoljno jednostavna da se može nazvati teorijom, ali nije davala nikakva definitivna predviđanja. Newtonova teorija gravitacije polazila je od još jednostavnijeg modela, u kojem se tijela međusobno privlače silom proporcionalnom određenoj veličini koja se naziva njihova masa, a obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti između njih. Ali Newtonova teorija vrlo točno predviđa kretanje Sunca, Mjeseca i planeta.

Svaka fizikalna teorija uvijek je privremena u smislu da je samo hipoteza koja se ne može dokazati. Bez obzira koliko se puta teorija slagala s eksperimentalnim podacima, ne može se biti siguran da sljedeći put eksperiment neće proturječiti teoriji. U isto vrijeme, svaka teorija može biti opovrgnuta pozivanjem na jedno opažanje koje se ne slaže s njezinim predviđanjima. Kao što je istaknuo filozof Karl Popper, stručnjak za područje filozofije znanosti, nužna značajka dobre teorije je da daje predviđanja koja se u načelu mogu eksperimentalno krivotvoriti. Kad god novi eksperimenti potvrde predviđanja teorije, teorija pokazuje svoju vitalnost i naša vjera u nju jača. Ali ako se i jedno novo opažanje ne slaže s teorijom, moramo ga ili napustiti ili ponoviti. To je barem logika, iako, naravno, uvijek imate pravo sumnjati u kompetentnost onoga tko je promatranje provodio.

U praksi se često pokaže da je nova teorija zapravo proširenje prethodne. Na primjer, iznimno precizna promatranja planeta Merkur otkrila su mala odstupanja između njegovog gibanja i predviđanja Newtonove teorije gravitacije. Prema Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti, Merkur bi se trebao kretati malo drugačije od Newtonove teorije. Činjenica da su se Einsteinova predviđanja poklapala s rezultatima promatranja, ali se Newtonova nisu poklapala, postala je jedna od presudnih potvrda nove teorije. Istina, u praksi još uvijek koristimo Newtonovu teoriju, budući da se u slučajevima s kojima se obično susrećemo njezina predviđanja vrlo malo razlikuju od predviđanja opće relativnosti. (Newtonova teorija također ima veliku prednost jer je puno lakše raditi s njom nego s Einsteinovom teorijom.)

Konačni cilj znanosti je stvoriti jedinstvenu teoriju koja bi opisala cijeli Svemir. Prilikom rješavanja ovog problema većina znanstvenika ga dijeli na dva dijela. Prvi dio su zakoni koji nam daju priliku saznati kako se Svemir mijenja tijekom vremena. (Znajući kako Svemir izgleda u jednom trenutku u vremenu, možemo koristiti te zakone da saznamo što će se s njim dogoditi u bilo kojem kasnijem trenutku u vremenu.) Drugi dio je problem početnog stanja Svemira. Neki smatraju da se znanost treba baviti samo prvim dijelom, a pitanje što je bilo na početku smatraju pitanjem metafizike i religije. Zagovornici ovog gledišta kažu da je Bog, budući da je svemoćan, bio voljan da "upravlja" svemirom kako mu se prohtije. Ako su u pravu, onda je Bog imao priliku učiniti da se svemir razvija potpuno nasumično. Bog je, očito, više volio da se razvija vrlo pravilno, prema određenim zakonima. Ali onda je isto tako logično pretpostaviti da postoje i zakoni koji upravljaju početnim stanjem Svemira.

Ispostavilo se da je vrlo teško odmah stvoriti teoriju koja bi opisala cijeli Svemir. Umjesto toga, dijelimo problem na dijelove i gradimo parcijalne teorije. Svaki od njih opisuje jednu ograničenu klasu opažanja i daje predviđanja o njoj, zanemarujući utjecaj svih ostalih veličina ili predstavljajući potonje kao jednostavne skupove brojeva. Moguće je da je ovakav pristup potpuno pogrešan. Ako sve u svemiru temeljno ovisi o svemu drugome, onda je moguće da se izoliranim proučavanjem dijelova problema ne može približiti potpunom rješenju. Ipak, u prošlosti je naš napredak bio ovakav. Klasičan primjer je opet Newtonova teorija gravitacije, prema kojoj gravitacijska sila koja djeluje između dva tijela ovisi samo o jednoj karakteristici svakog tijela, naime njegovoj masi, ali ne ovisi o tome od koje su tvari tijela sačinjena. Prema tome, za izračunavanje orbita po kojima se kreću Sunce i planeti nije potrebna teorija o njihovoj strukturi i sastavu.

Sada postoje dvije glavne parcijalne teorije koje opisuju svemir: opća relativnost i kvantna mehanika. Obje su rezultat golemih intelektualnih napora znanstvenika u prvoj polovici 20. stoljeća. Opća relativnost opisuje gravitacijsku interakciju i veliku strukturu Svemira, odnosno strukturu na skali od nekoliko kilometara do milijun milijuna milijuna milijuna (jedan iza kojeg slijede dvadeset četiri nule) kilometara, ili do veličine vidljivi dio svemira. Kvantna mehanika bavi se fenomenima na izuzetno malim skalama, kao što je milijunti dio milijuntog centimetra. A te su dvije teorije, nažalost, nespojive – ne mogu biti istodobno točne. Jedno od glavnih područja istraživanja moderne fizike i glavna tema ove knjige je potraga za novom teorijom koja bi spojila dvije prethodne u jednu – kvantnu teoriju gravitacije. Takva teorija još ne postoji i možda će još dugo čekati, ali već znamo mnoga svojstva koja bi trebala imati. U sljedećim poglavljima vidjet ćete da već znamo mnogo o tome što bi predviđanja trebala slijediti iz kvantne teorije gravitacije.

Ako vjerujete da se Svemir ne razvija na proizvoljan način, već se pokorava određenim zakonima, onda ćete na kraju sve parcijalne teorije morati spojiti u jednu cjelovitu koja će opisati sve u Svemiru. Istina, postoji jedan temeljni paradoks u potrazi za takvom jedinstvenom teorijom. Sve što je gore rečeno o znanstvenim teorijama pretpostavlja da smo mi inteligentna bića, da možemo vršiti bilo kakva opažanja u Svemiru i donositi logične zaključke na temelju tih opažanja. U takvoj shemi, prirodno je pretpostaviti da bismo se, u načelu, mogli još više približiti razumijevanju zakona koji upravljaju našim Svemirom. Ali ako jedinstvena teorija stvarno postoji, onda bi vjerojatno trebala nekako utjecati i na naše postupke. A onda bi sama teorija trebala odrediti rezultat naše potrage za njom! Zašto bi ona trebala unaprijed odrediti da ćemo iz opažanja izvući točne zaključke? Zašto nas ne bi jednako lako navela na krive zaključke? Ili nikako?

Ženski portal Fleurot

Predgovor

1. Naša ideja o svemiru

Knjiga 1. “Kratka povijest vremena”

Knjiga 2. “Kratka povijest vremena”

zaključke

Predgovor

Prvo poglavlje. Naša slika svemira

* * *

Zahvalnost

Prvo poglavlje Naša ideja o svemiru

POVEZANI ČLANCI

Prvo poglavlje
Naša ideja o svemiru