ประวัติโดยย่อของสตีเฟน ฮอว์คิง ประวัติโดยย่อของกาลเวลา

รับทราบ

หนังสือเล่มนี้อุทิศให้กับเจน

ฉันตัดสินใจลองเขียนหนังสือชื่อดังเกี่ยวกับอวกาศและเวลา หลังจากที่บรรยาย Loeb Lectures ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดในปี 1982 ในเวลานั้นมีหนังสือสองสามเล่มเกี่ยวกับเอกภพและหลุมดำยุคแรกๆ อยู่แล้ว ทั้งสองเล่มดีมาก เช่น หนังสือ "The First Three Minutes" ของ Steven Weinberg และแย่มาก ซึ่งไม่จำเป็นต้องเอ่ยชื่อในที่นี้ แต่สำหรับฉันดูเหมือนว่าไม่มีใครตอบคำถามที่กระตุ้นให้ฉันศึกษาจักรวาลวิทยาและทฤษฎีควอนตัม: จักรวาลมาจากไหน? มันเกิดขึ้นได้อย่างไรและทำไม? มันจะจบไหม และถ้ามันจบลงอย่างไร? คำถามเหล่านี้ทำให้เราทุกคนสนใจ แต่วิทยาศาสตร์สมัยใหม่อุดมไปด้วยคณิตศาสตร์ และมีผู้เชี่ยวชาญเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่มีความรู้เพียงพอที่จะเข้าใจเรื่องนี้ อย่างไรก็ตาม แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับการกำเนิดและชะตากรรมต่อไปของจักรวาลสามารถนำเสนอได้โดยไม่ต้องใช้คณิตศาสตร์ในลักษณะที่จะเข้าใจได้แม้กระทั่งกับผู้ที่ไม่ได้รับการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ก็ตาม นี่คือสิ่งที่ฉันพยายามทำในหนังสือของฉัน มันขึ้นอยู่กับผู้อ่านที่จะตัดสินว่าฉันประสบความสำเร็จแค่ไหน
ฉันได้รับแจ้งว่าทุกสูตรที่รวมอยู่ในหนังสือเล่มนี้จะลดจำนวนผู้ซื้อลงครึ่งหนึ่ง จากนั้นฉันก็ตัดสินใจทำโดยไม่มีสูตรเลย จริงอยู่ในท้ายที่สุดฉันยังคงเขียนสมการหนึ่ง - สมการไอน์สไตน์ที่มีชื่อเสียง E=mc^2 ฉันหวังว่ามันจะไม่ทำให้ผู้อ่านที่มีศักยภาพของฉันกลัวครึ่งหนึ่ง
นอกเหนือจากความจริงที่ว่าฉันป่วยด้วยโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็งด้านข้างของ amyotrophic จากนั้นฉันก็โชคดีในเกือบทุกอย่าง ความช่วยเหลือและการสนับสนุนจากเจนภรรยาของฉันและลูกๆ โรเบิร์ต ลูซี และทิโมธีทำให้ฉันสามารถมีชีวิตที่ค่อนข้างปกติและประสบความสำเร็จในที่ทำงาน ฉันยังโชคดีที่เลือกฟิสิกส์เชิงทฤษฎี เพราะมันเข้ากับหัวของฉันไปหมด ดังนั้นความอ่อนแอทางร่างกายของฉันจึงไม่กลายเป็นข้อเสียร้ายแรง เพื่อนร่วมงานด้านวิทยาศาสตร์ของฉันก็ให้ความช่วยเหลือสูงสุดแก่ฉันเสมอโดยไม่มีข้อยกเว้น
ในช่วงแรก ซึ่งเป็นช่วง "คลาสสิก" ในงานของฉัน ผู้ช่วยและผู้ร่วมงานที่สนิทที่สุดของฉันคือ Roger Penrose, Robert Gerok, Brandon Carter และ George Ellis ฉันรู้สึกขอบคุณพวกเขาสำหรับความช่วยเหลือและความร่วมมือของพวกเขา ขั้นตอนนี้จบลงด้วยการตีพิมพ์หนังสือ “โครงสร้างขนาดใหญ่ของอวกาศ-เวลา” ซึ่งเอลลิสและฉันเขียนในปี 1973 (S. Hawking, J. Ellis โครงสร้างขนาดใหญ่ของอวกาศ-เวลา M.: Mir, 1976)
ฉันจะไม่แนะนำให้ใครก็ตามที่อ่านหน้าต่อไปนี้เพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติม: เนื้อหาเต็มไปด้วยคณิตศาสตร์และอ่านยาก ฉันหวังว่าตั้งแต่นั้นมา ฉันได้เรียนรู้ที่จะเขียนให้เข้าถึงได้มากขึ้น
ในช่วงระยะที่สองของงาน "ควอนตัม" ซึ่งเริ่มต้นในปี 1974 ฉันทำงานร่วมกับ Gary Gibbons, Don Page และ Jim Hartle เป็นหลัก ฉันเป็นหนี้พวกเขามากมาย เช่นเดียวกับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของฉันที่ให้ความช่วยเหลือฉันมากมายทั้งในด้าน "กายภาพ" และในแง่ "ทฤษฎี" ความจำเป็นในการติดตามนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาเป็นแรงจูงใจที่สำคัญอย่างยิ่ง และฉันคิดว่าช่วยป้องกันไม่ให้ฉันติดหล่ม
Brian Witt หนึ่งในนักเรียนของฉันช่วยฉันได้มากในขณะที่เขียนหนังสือเล่มนี้ ในปี 1985 หลังจากร่างโครงร่างคร่าวๆ ของหนังสือเล่มแรก ฉันก็ล้มป่วยด้วยโรคปอดบวม ฉันต้องเข้ารับการผ่าตัด และหลังจากการผ่าตัดแช่งชักหักกระดูก ฉันหยุดพูด และเกือบจะสูญเสียความสามารถในการสื่อสาร ฉันคิดว่าฉันคงอ่านหนังสือไม่จบ แต่ Brian ไม่เพียงแต่ช่วยฉันแก้ไขเท่านั้น แต่ยังสอนวิธีใช้โปรแกรมสื่อสารคอมพิวเตอร์ Living Center ซึ่ง Walt Waltosh พนักงานของ Words Plus, Inc., Sunnyvale, California มอบให้ฉันอีกด้วย ด้วยความช่วยเหลือนี้ ฉันสามารถเขียนหนังสือและบทความได้ และยังพูดคุยกับผู้คนผ่านเครื่องสังเคราะห์เสียงพูดที่บริษัท Speech Plus มอบให้ฉันอีกด้วย David Mason ติดตั้งซินธิไซเซอร์นี้และคอมพิวเตอร์ส่วนตัวขนาดเล็กบนรถเข็นของฉัน ระบบนี้เปลี่ยนแปลงทุกอย่าง: มันกลายเป็นเรื่องง่ายสำหรับฉันในการสื่อสารมากกว่าก่อนที่ฉันจะสูญเสียเสียงไป
ฉันรู้สึกขอบคุณหลายๆ คนที่ได้อ่านหนังสือฉบับล่วงหน้าเพื่อขอคำแนะนำว่าจะปรับปรุงอย่างไร ดังนั้น Peter Gazzardi บรรณาธิการของฉันที่ Bantam Books จึงส่งจดหมายมาหาฉันพร้อมความคิดเห็นและคำถามเกี่ยวกับข้อความที่เขารู้สึกว่าอธิบายได้ไม่ดี เป็นที่ยอมรับว่าฉันค่อนข้างรำคาญเมื่อได้รับรายการแก้ไขที่แนะนำจำนวนมาก แต่ Gazzardi พูดถูกอย่างแน่นอน ฉันแน่ใจว่าหนังสือเล่มนี้ปรับปรุงให้ดีขึ้นโดย Gazzardi ถูจมูกของฉันในข้อผิดพลาด
ฉันแสดงความขอบคุณอย่างสุดซึ้งต่อผู้ช่วยของฉัน Colin Williams, David Thomas และ Raymond Laflamme, Judy Fella เลขานุการของฉัน, Ann Ralph, Cheryl Billington และ Sue Macy และพยาบาลของฉัน ฉันไม่สามารถบรรลุผลสำเร็จได้หากค่าใช้จ่ายทั้งหมดของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการดูแลรักษาทางการแพทย์ที่จำเป็นไม่ได้ตกเป็นภาระของวิทยาลัย Gonville และ Caius, สภาวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และมูลนิธิ Leverhulme, MacArthur, Nuffield และ Ralph Smith ฉันรู้สึกขอบคุณพวกเขาทุกคนมาก

คำนำ

เรามีชีวิตอยู่โดยแทบไม่เข้าใจอะไรเกี่ยวกับโครงสร้างของโลกเลย เราไม่ได้คิดถึงกลไกใดที่สร้างแสงแดดที่รับประกันการดำรงอยู่ของเรา เราไม่ได้คิดถึงแรงโน้มถ่วงที่ทำให้เราบนโลก ป้องกันไม่ให้มันเหวี่ยงเราไปสู่อวกาศ เราไม่สนใจอะตอมที่เราประกอบขึ้นและสนใจความเสถียรที่ตัวเราเองต้องพึ่งพาเป็นหลัก ยกเว้นเด็กๆ (ที่ยังรู้น้อยเกินไปที่จะไม่ถามคำถามที่จริงจังเช่นนั้น) มีเพียงไม่กี่คนที่สงสัยว่าเหตุใดธรรมชาติจึงเป็นเช่นนี้ จักรวาลมาจากไหน และจักรวาลมีอยู่จริงหรือไม่? ย้อนเวลากลับไปไม่ได้แล้วเพื่อให้ผลเกิดก่อนเหตุ? ความรู้ของมนุษย์มีขีดจำกัดที่ผ่านไม่ได้หรือไม่? มีแม้กระทั่งเด็กๆ (ฉันเคยเจอพวกเขา) ที่ต้องการรู้ว่าหลุมดำมีหน้าตาเป็นอย่างไร อนุภาคที่เล็กที่สุดของสสารคืออะไร? ทำไมเราถึงจำอดีตและไม่นึกถึงอนาคต? ถ้าก่อนหน้านี้มีความวุ่นวายจริงๆ แล้วตอนนี้ระเบียบที่ชัดเจนได้ถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไร? และเหตุใดจักรวาลจึงมีอยู่จริง?
ในสังคมของเรา เป็นเรื่องปกติที่พ่อแม่และครูจะตอบคำถามเหล่านี้โดยส่วนใหญ่ยักไหล่หรือขอความช่วยเหลือจากการอ้างอิงถึงตำนานทางศาสนาที่จำได้ไม่ชัดเจน บางคนไม่ชอบหัวข้อดังกล่าวเพราะเผยให้เห็นความคับแคบของความเข้าใจของมนุษย์อย่างชัดเจน
แต่การพัฒนาปรัชญาและวิทยาศาสตร์ธรรมชาติก้าวไปข้างหน้าโดยหลักต้องขอบคุณคำถามเช่นนี้ ผู้ใหญ่จำนวนมากขึ้นแสดงความสนใจในตัวพวกเขา และบางครั้งคำตอบก็เป็นสิ่งที่คาดไม่ถึงสำหรับพวกเขาเลย ด้วยขนาดที่แตกต่างกันทั้งอะตอมและดวงดาว เรากำลังผลักดันขอบเขตการสำรวจให้ครอบคลุมทั้งส่วนที่เล็กมากและใหญ่มาก
ในฤดูใบไม้ผลิปี 1974 ประมาณสองปีก่อนที่ยานอวกาศไวกิ้งจะไปถึงพื้นผิวดาวอังคาร ฉันอยู่ที่อังกฤษในการประชุมที่จัดโดย Royal Society of London เกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการค้นหาอารยธรรมนอกโลก ระหว่างช่วงพักดื่มกาแฟ ฉันสังเกตเห็นว่ามีการประชุมขนาดใหญ่กว่ามากเกิดขึ้นในห้องถัดไป จึงเข้าไปข้างในด้วยความอยากรู้อยากเห็น ดังนั้นฉันจึงได้เห็นพิธีกรรมที่มีมายาวนาน - การรับสมาชิกใหม่เข้าสู่ Royal Society ซึ่งเป็นหนึ่งในสมาคมนักวิทยาศาสตร์ที่เก่าแก่ที่สุดในโลก ข้างหน้า ชายหนุ่มคนหนึ่งนั่งอยู่ในรถเข็นกำลังเขียนชื่อของเขาในหนังสืออย่างช้าๆ โดยหน้าก่อนๆ มีลายเซ็นของไอแซก นิวตัน ในที่สุดเมื่อเขาเซ็นสัญญาเสร็จ ผู้ชมก็ปรบมือให้ Stephen Hawking ก็เป็นตำนานไปแล้วในตอนนั้น

ปัจจุบัน Hawking ดำรงตำแหน่งประธานคณะคณิตศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกนิวตันครอบครองและต่อมาโดย P. A. M. Dirac นักวิจัยชื่อดังสองคนที่ศึกษาคนหนึ่ง - ใหญ่ที่สุดและอีกคน - เล็กที่สุด ฮอว์คิงเป็นผู้สืบทอดที่สมควรแก่พวกเขา หนังสือยอดนิยมเล่มแรกของ Hokippa มีสิ่งที่เป็นประโยชน์มากมายสำหรับผู้ชมจำนวนมาก หนังสือเล่มนี้น่าสนใจไม่เพียงแค่มีเนื้อหาที่หลากหลายเท่านั้น แต่ยังช่วยให้คุณได้เห็นว่าความคิดของผู้เขียนทำงานอย่างไร คุณจะพบกับการเปิดเผยที่ชัดเจนเกี่ยวกับขีดจำกัดของฟิสิกส์ ดาราศาสตร์ จักรวาลวิทยา และความกล้าหาญ
แต่นี่เป็นหนังสือเกี่ยวกับพระเจ้าด้วย... หรือบางทีเกี่ยวกับการไม่มีพระเจ้า คำว่า "พระเจ้า" ปรากฏอยู่บ่อยครั้งในหน้าต่างๆ ฮอว์คิงออกเดินทางเพื่อค้นหาคำตอบสำหรับคำถามอันโด่งดังของไอน์สไตน์ว่าพระเจ้ามีทางเลือกใดหรือไม่เมื่อเขาสร้างจักรวาล ฮอว์คิงกำลังพยายามคลี่คลายแผนของพระเจ้าในขณะที่เขาเขียนเอง สิ่งที่คาดไม่ถึงยิ่งกว่านั้นคือบทสรุป (อย่างน้อยก็ชั่วคราว) ซึ่งการค้นหาเหล่านี้นำไปสู่: จักรวาลที่ไร้ขอบในอวกาศ ไม่มีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเวลา โดยไม่มีงานใด ๆ สำหรับผู้สร้าง
Carl Sagan, มหาวิทยาลัย Cornell, Ithaca, NY นิวยอร์ก

1. ความคิดของเราเกี่ยวกับจักรวาล

ครั้งหนึ่งนักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง (เขาบอกว่าคือเบอร์ทรานด์ รัสเซลล์) บรรยายสาธารณะเรื่องดาราศาสตร์ เขาเล่าว่าโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์อย่างไร และดวงอาทิตย์ก็หมุนรอบใจกลางกระจุกดาวขนาดใหญ่ที่เรียกว่ากาแล็กซีของเรา เมื่อการบรรยายสิ้นสุดลง หญิงชราร่างเล็กก็ยืนขึ้นจากแถวหลังของห้องโถงแล้วพูดว่า: “ทุกสิ่งที่คุณบอกเราเป็นเรื่องไร้สาระ ที่จริงแล้วโลกของเราเป็นแผ่นเรียบที่วางอยู่บนหลังเต่ายักษ์” นักวิทยาศาสตร์ยิ้มอย่างไม่เต็มใจถามว่า: “เต่าสนับสนุนอะไร” “คุณฉลาดมากนะพ่อหนุ่ม” หญิงชราตอบ “เต่าอยู่บนเต่าอีกตัว ตัวนั้นก็อยู่บนเต่าด้วย และต่อไปบนลงล่าง”
ความคิดเรื่องจักรวาลในฐานะหอคอยเต่าที่ไม่มีที่สิ้นสุดนี้ดูตลกสำหรับพวกเราส่วนใหญ่ แต่ทำไมเราถึงคิดว่าเราเองก็รู้ดีกว่า เรารู้อะไรเกี่ยวกับจักรวาลและเรารู้ได้อย่างไร? จักรวาลมาจากไหนและจะเกิดอะไรขึ้นกับมัน? จักรวาลมีจุดเริ่มต้นหรือไม่ และถ้าเป็นเช่นนั้น เกิดอะไรขึ้นก่อนจุดเริ่มต้น? สาระสำคัญของเวลาคืออะไร? มันจะสิ้นสุดไหม? ความสำเร็จของฟิสิกส์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากเทคโนโลยีใหม่ที่ยอดเยี่ยม ทำให้ในที่สุดเราก็จะได้รับคำตอบสำหรับคำถามที่มีมายาวนานเหล่านี้บางข้อ เมื่อเวลาผ่านไป คำตอบเหล่านี้อาจชัดเจนพอๆ กับความจริงที่ว่าโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ และอาจไร้สาระเหมือนหอคอยเต่า เวลาเท่านั้น (อะไรก็ตาม) ที่จะตัดสิน
ย้อนกลับไปใน 340 ปีก่อนคริสตกาล จ. อริสโตเติล นักปรัชญาชาวกรีกในหนังสือของเขาเรื่อง On the Heavens ให้ข้อโต้แย้งที่น่าสนใจสองข้อเพื่อสนับสนุนความจริงที่ว่าโลกไม่ใช่แผ่นแบน แต่เป็นลูกบอลกลม ประการแรก อริสโตเติลเดาว่าจันทรุปราคาเกิดขึ้นเมื่อโลกอยู่ระหว่างดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ โลกทอดเงาทรงกลมบนดวงจันทร์เสมอ และสิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อโลกเป็นรูปทรงกลมเท่านั้น หากโลกเป็นจานแบน เงาของมันก็จะมีรูปร่างเป็นวงรียาว เว้นแต่ว่าสุริยุปราคาจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์อยู่บนแกนของจานพอดีเสมอ ประการที่สอง จากประสบการณ์การเดินทาง ชาวกรีกรู้ว่าในภูมิภาคทางใต้ ดาวเหนือตั้งอยู่ต่ำกว่าท้องฟ้ามากกว่าในพื้นที่ทางเหนือ (เนื่องจากโพลาริสอยู่เหนือขั้วโลกเหนือ มันจะอยู่เหนือศีรษะของผู้สังเกตการณ์ที่ยืนอยู่ที่ขั้วโลกเหนือโดยตรง แต่สำหรับคนที่อยู่ในเส้นศูนย์สูตร มันจะปรากฏอยู่บนขอบฟ้า) เมื่อทราบถึงความแตกต่างในตำแหน่งที่ชัดเจนของดาวเหนือในอียิปต์และกรีซ อริสโตเติลจึงสามารถคำนวณได้ว่าความยาวของเส้นศูนย์สูตรคือ 400,000 สตาเดีย ไม่ทราบแน่ชัดว่าจุดยืนคืออะไร แต่อยู่ใกล้ 200 เมตร ดังนั้นค่าประมาณของอริสโตเติลจึงประมาณ 2 เท่าของค่าที่ยอมรับในปัจจุบัน ชาวกรีกยังมีข้อโต้แย้งประการที่สามที่สนับสนุนรูปร่างทรงกลมของโลก: หากโลกไม่กลมแล้วเหตุใดเราจึงเห็นใบเรือลอยอยู่เหนือขอบฟ้าก่อนแล้วจึงเห็นเฉพาะตัวเรือเท่านั้น
อริสโตเติลคิดว่าโลกไม่มีการเคลื่อนไหว และดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดวงดาวโคจรรอบโลกเป็นวงโคจรเป็นวงกลม เขาเชื่ออย่างนั้น เพราะตามมุมมองลึกลับของเขา เขาถือว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล และการเคลื่อนที่แบบวงกลมนั้นสมบูรณ์แบบที่สุด ปโตเลมีได้พัฒนาแนวคิดของอริสโตเติลให้เป็นแบบจำลองทางจักรวาลวิทยาที่สมบูรณ์ในศตวรรษที่ 2 โลกตั้งอยู่ตรงกลาง ล้อมรอบด้วยทรงกลมแปดลูกซึ่งมีดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์ห้าดวงที่รู้จักกันในขณะนั้น ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ (รูปที่ 1.1) ปโตเลมีเชื่อว่าดาวเคราะห์ดวงต่างๆ เคลื่อนตัวเป็นวงกลมเล็กๆ ซึ่งเชื่อมต่อกับทรงกลมที่สอดคล้องกัน สิ่งนี้อธิบายเส้นทางที่ซับซ้อนมากที่เราเห็นว่าดาวเคราะห์เคลื่อนไป บนทรงกลมสุดท้ายมีดาวฤกษ์คงที่ ซึ่งยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิมสัมพันธ์กัน และเคลื่อนที่ข้ามท้องฟ้าไปรวมกันเป็นดาวดวงเดียว สิ่งที่อยู่เหนือทรงกลมสุดท้ายนั้นไม่ได้รับการอธิบาย แต่ในกรณีใด ๆ มนุษยชาติก็ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลอีกต่อไป

แบบจำลองของปโตเลมีทำให้สามารถทำนายตำแหน่งของเทห์ฟากฟ้าบนท้องฟ้าได้ค่อนข้างดี แต่เพื่อการทำนายที่แม่นยำ เขาต้องยอมรับว่าวิถีโคจรของดวงจันทร์ในบางสถานที่นั้นเข้าใกล้โลกมากกว่าที่อื่นถึง 2 เท่า! ซึ่งหมายความว่าในตำแหน่งหนึ่ง ดวงจันทร์ควรจะปรากฏใหญ่กว่าอีกตำแหน่งหนึ่งถึง 2 เท่า! ปโตเลมีตระหนักถึงข้อบกพร่องนี้ แต่ทว่าทฤษฎีของเขาก็ได้รับการยอมรับ แม้ว่าจะไม่ใช่ทุกที่ก็ตาม คริสตจักรคริสเตียนยอมรับแบบจำลองปโตเลมีของจักรวาลว่าไม่ขัดแย้งกับพระคัมภีร์ เนื่องจากแบบจำลองนี้ดีมากตรงที่ทิ้งพื้นที่ไว้มากมายสำหรับนรกและสวรรค์นอกขอบเขตของดวงดาวที่ตายตัว อย่างไรก็ตาม ในปี 1514 บาทหลวงชาวโปแลนด์ นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคุส ได้เสนอแบบจำลองที่ง่ายกว่านี้อีก (ในตอนแรก โคเปอร์นิคัสอาจเกรงว่าศาสนจักรจะประกาศให้เขาเป็นคนนอกรีตโดยกลัวว่าศาสนจักรจะส่งเสริมแบบจำลองของเขาโดยไม่เปิดเผยชื่อ) ความคิดของเขาคือให้ดวงอาทิตย์ยืนนิ่งอยู่ตรงกลาง ส่วนโลกและดาวเคราะห์อื่นๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงโคจรเป็นวงกลม เกือบหนึ่งศตวรรษผ่านไปก่อนที่แนวคิดของโคเปอร์นิคัสจะได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง นักดาราศาสตร์สองคน ได้แก่ โยฮันเนส เคปเลอร์ ชาวเยอรมัน และกาลิเลโอ กาลิเลอี ชาวอิตาลี สนับสนุนทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสอย่างเปิดเผย แม้ว่าวงโคจรที่โคเปอร์นิคัสทำนายไว้จะไม่ตรงกับที่สังเกตไว้ทุกประการก็ตาม ทฤษฎีอริสโตเติล-ปโตเลมีสิ้นสุดลงในปี 1609 เมื่อกาลิเลโอเริ่มสังเกตท้องฟ้ายามค่ำคืนโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ประดิษฐ์ขึ้นใหม่ ด้วยการเล็งกล้องโทรทรรศน์ของเขาไปที่ดาวเคราะห์ดาวพฤหัสบดี กาลิเลโอจึงค้นพบดาวเทียมหรือดวงจันทร์ขนาดเล็กหลายดวงที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดี นั่นหมายความว่าไม่ใช่ว่าเทห์ฟากฟ้าทุกดวงจะต้องโคจรรอบโลกโดยตรง ดังที่อริสโตเติลและปโตเลมีเชื่อ (แน่นอนว่า เราอาจสันนิษฐานได้ว่าโลกตั้งอยู่ใจกลางจักรวาล และดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่ซับซ้อนมากรอบโลก ดังนั้นพวกมันจึงดูเหมือนโคจรรอบดาวพฤหัสบดีเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสมีมาก ง่ายกว่า) ในเวลาเดียวกัน โยฮันเนส เคปเลอร์ได้แก้ไขทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสโดยยึดสมมติฐานที่ว่าดาวเคราะห์ไม่ได้เคลื่อนที่เป็นวงกลม แต่เคลื่อนที่เป็นวงรี (วงรีเป็นวงกลมยาว) ในที่สุดตอนนี้คำทำนายก็ตรงกับผลการสังเกต
สำหรับเคปเลอร์ วงโคจรทรงรีของเขานั้นเป็นสมมุติฐานเทียม (เฉพาะกิจ) และยิ่งกว่านั้น ยังเป็นสมมติฐานที่ "ไม่สง่างาม" เนื่องจากวงรีนั้นเป็นรูปร่างที่สมบูรณ์แบบน้อยกว่าวงกลมมาก หลังจากค้นพบโดยบังเอิญว่าวงโคจรทรงรีสอดคล้องกับการสำรวจที่ดี เคปเลอร์ไม่สามารถประสานข้อเท็จจริงนี้กับแนวคิดของเขาที่ว่าดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ภายใต้อิทธิพลของแรงแม่เหล็กได้ คำอธิบายนี้เกิดขึ้นในเวลาต่อมาในปี 1687 เมื่อไอแซก นิวตันตีพิมพ์หนังสือของเขาเรื่อง “Mathematical Principles of Natural Philosophy” ในนั้นนิวตันไม่เพียง แต่หยิบยกทฤษฎีการเคลื่อนที่ของวัตถุในเวลาและอวกาศเท่านั้น แต่ยังพัฒนาวิธีการทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นสำหรับการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของวัตถุท้องฟ้าอีกด้วย นอกจากนี้ นิวตันยังตั้งกฎแรงโน้มถ่วงสากล ซึ่งวัตถุทุกส่วนในจักรวาลจะถูกดึงดูดไปยังวัตถุอื่นที่มีแรงมากกว่า มวลของวัตถุเหล่านี้ก็จะยิ่งมากขึ้น และระยะห่างระหว่างวัตถุก็จะน้อยลง นี่เป็นแรงเดียวกับที่ทำให้วัตถุล้มลงกับพื้น (เรื่องราวที่นิวตันได้รับแรงบันดาลใจจากลูกแอปเปิ้ลที่ตกลงบนหัวของเขานั้นแทบไม่น่าเชื่อถือเลย นิวตันเองก็พูดเพียงว่าความคิดเรื่องแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นในขณะที่เขากำลังนั่งอยู่ใน "อารมณ์ครุ่นคิด" และ "โอกาสคือการล่มสลายของ แอปเปิล") . นิวตันแสดงให้เห็นอีกว่า ตามกฎหมายของเขา ดวงจันทร์ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง เคลื่อนที่ในวงโคจรรูปวงรีรอบโลก และโลกและดาวเคราะห์ต่างๆ หมุนรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีเป็นวงรี
แบบจำลองโคเปอร์นิคัสช่วยกำจัดทรงกลมท้องฟ้าของปโตเลมี และในขณะเดียวกันก็ทำให้แนวคิดที่ว่าจักรวาลมีขอบเขตตามธรรมชาติอยู่บ้าง เนื่องจาก "ดวงดาวที่อยู่กับที่" จะไม่เปลี่ยนตำแหน่งบนท้องฟ้า ยกเว้นการเคลื่อนที่แบบวงกลมที่เกี่ยวข้องกับการหมุนของโลกรอบแกนของมัน จึงเป็นเรื่องธรรมดาที่จะสันนิษฐานว่าดวงดาวที่อยู่กับที่นั้นเป็นวัตถุที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ของเรา เพียงแต่มากกว่านั้นมาก ห่างไกล
นิวตันเข้าใจว่าตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขา ดาวต่างๆ ควรถูกดึงดูดเข้าหากัน ดังนั้น ดูเหมือนว่าไม่สามารถคงอยู่นิ่งเฉยได้อย่างสมบูรณ์ ไม่ควรล้มทับกันและเข้าใกล้กันในจุดหนึ่งไม่ใช่หรือ? ในปี ค.ศ. 1691 นิวตันเขียนจดหมายถึงริชาร์ด เบนท์ลีย์ นักคิดคนสำคัญอีกคนในสมัยนั้นว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นจริง ๆ หากเรามีดาวฤกษ์เพียงจำนวนจำกัดในพื้นที่อวกาศอันจำกัด แต่นิวตันให้เหตุผลว่า ถ้าจำนวนดาวไม่มีที่สิ้นสุดและมีการกระจายเท่า ๆ กันไม่มากก็น้อยในอวกาศอันไม่มีที่สิ้นสุด สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากไม่มีจุดศูนย์กลางที่จะต้องตกลงไป
ข้อโต้แย้งเหล่านี้เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่าการประสบปัญหาเมื่อพูดถึงเรื่องอนันต์นั้นง่ายดายเพียงใด ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด จุดใดๆ ก็สามารถถือเป็นศูนย์กลางได้ เนื่องจากทั้งสองด้านมีจำนวนดาวไม่มีที่สิ้นสุด หลังจากนั้นไม่นานพวกเขาก็ตระหนักว่าแนวทางที่ถูกต้องกว่านั้นคือการใช้ระบบจำกัดซึ่งดวงดาวทุกดวงจะตกลงมาทับกันและพุ่งเข้าหาศูนย์กลาง และดูว่าจะเกิดการเปลี่ยนแปลงอะไรขึ้นหากเราเพิ่มดวงดาวมากขึ้นเรื่อยๆ โดยกระจายโดยประมาณ นอกภูมิภาคอย่างเท่าเทียมกันภายใต้การพิจารณา ตามกฎของนิวตัน โดยเฉลี่ยแล้ว ดาวฤกษ์ที่เพิ่มขึ้นจะไม่ส่งผลกระทบต่อดาวดวงเดิมแต่อย่างใด กล่าวคือ ดาวฤกษ์จะตกลงสู่ศูนย์กลางของพื้นที่ที่เลือกด้วยความเร็วเท่ากัน ต่อให้เพิ่มกี่ดาวก็มักจะมุ่งไปที่ศูนย์กลางเสมอ ทุกวันนี้เป็นที่ทราบกันดีว่าแบบจำลองคงที่อันไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลนั้นเป็นไปไม่ได้หากแรงโน้มถ่วงยังคงเป็นแรงดึงดูดซึ่งกันและกันอยู่เสมอ
น่าสนใจว่าสถานะทั่วไปของความคิดทางวิทยาศาสตร์เป็นอย่างไรก่อนต้นศตวรรษที่ 20: ไม่เคยเกิดขึ้นกับใครเลยที่จักรวาลสามารถขยายหรือหดตัวได้ ทุกคนเชื่อว่าจักรวาลดำรงอยู่ในสถานะไม่เปลี่ยนแปลงเสมอหรือถูกสร้างขึ้น ณ จุดใดจุดหนึ่งในอดีตโดยประมาณอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน สิ่งนี้อาจอธิบายได้บางส่วนจากแนวโน้มของผู้คนที่จะเชื่อในความจริงนิรันดร์ และแรงดึงดูดพิเศษของแนวคิดที่ว่า แม้ว่าพวกเขาจะแก่และตายไป จักรวาลก็จะยังคงอยู่ชั่วนิรันดร์และไม่เปลี่ยนแปลง
แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ที่ตระหนักว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันทำให้จักรวาลคงที่เป็นไปไม่ได้ ก็ไม่ได้คิดถึงสมมติฐานของจักรวาลที่กำลังขยายตัว พวกเขาพยายามปรับเปลี่ยนทฤษฎีโดยทำให้แรงโน้มถ่วงน่ารังเกียจในระยะทางที่ไกลมาก สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนการเคลื่อนที่ที่ทำนายไว้ของดาวเคราะห์ในทางปฏิบัติ แต่ช่วยให้การกระจายตัวของดาวฤกษ์อย่างไม่สิ้นสุดยังคงอยู่ในสมดุล เนื่องจากการดึงดูดของดาวฤกษ์ใกล้เคียงได้รับการชดเชยด้วยการผลักไสจากดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกล แต่ตอนนี้เราเชื่อว่าความสมดุลดังกล่าวจะไม่เสถียร ในความเป็นจริง หากในบางพื้นที่ ดวงดาวเข้ามาใกล้อีกหน่อย แรงดึงดูดระหว่างพวกมันก็จะเพิ่มขึ้นและแข็งแกร่งกว่าแรงผลัก ดังนั้นดวงดาวก็จะเข้ามาใกล้มากขึ้นเรื่อยๆ หากระยะห่างระหว่างดวงดาวเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แรงผลักจะมีค่าเกินและระยะห่างจะเพิ่มขึ้น
การคัดค้านแบบจำลองจักรวาลคงที่อันไม่มีที่สิ้นสุดอีกประการหนึ่งมักเกิดจากนักปรัชญาชาวเยอรมัน ไฮน์ริช โอลเบอร์ส ผู้ตีพิมพ์ผลงานเกี่ยวกับแบบจำลองนี้ในปี พ.ศ. 2366 ผู้ร่วมสมัยของนิวตันหลายคนกำลังแก้ไขปัญหาเดียวกัน และรายงานของอัลเบอร์ก็ไม่ใช่คนแรกที่โต้แย้งอย่างจริงจังด้วยซ้ำ เธอเป็นคนแรกที่ถูกกล่าวถึงอย่างกว้างขวาง ข้อโต้แย้งคือ: ในเอกภพที่หยุดนิ่งอย่างไม่มีที่สิ้นสุด รังสีแห่งการมองเห็นใดๆ จะต้องหยุดนิ่งบนดาวฤกษ์บางดวง แต่แล้วท้องฟ้าแม้ในเวลากลางคืนก็ควรจะส่องแสงเจิดจ้าเหมือนดวงอาทิตย์ ข้อโต้แย้งของโอลเบอร์สคือแสงที่มาจากดาวฤกษ์ไกลโพ้นมายังเราควรถูกทำให้อ่อนลงโดยการดูดกลืนสสารในเส้นทางของมัน
แต่ในกรณีนี้ สสารนี้เองควรจะร้อนขึ้นและเรืองแสงเจิดจ้าเหมือนดวงดาว วิธีเดียวที่จะหลีกเลี่ยงข้อสรุปว่าท้องฟ้ายามค่ำคืนส่องสว่างเจิดจ้าเช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ คือการสันนิษฐานว่าดวงดาวไม่ได้ส่องแสงเสมอไป แต่ส่องสว่าง ณ จุดใดจุดหนึ่งในอดีต จากนั้นสารดูดกลืนอาจยังไม่มีเวลาอุ่นขึ้นหรือแสงของดวงดาวที่อยู่ห่างไกลยังมาไม่ถึงเรา แต่คำถามก็เกิดขึ้น: ทำไมดวงดาวถึงสว่างขึ้น?
แน่นอนว่าปัญหาการกำเนิดของจักรวาลได้ครอบงำจิตใจของผู้คนมาเป็นเวลานานแล้ว ตามตำนานจักรวาลยุคแรกๆ และตำนานยิว-คริสเตียน-มุสลิม จักรวาลของเราเกิดขึ้นที่จุดที่เฉพาะเจาะจงและไม่ไกลมากในอดีต เหตุผลประการหนึ่งสำหรับความเชื่อดังกล่าวคือความจำเป็นในการค้นหา "สาเหตุแรก" ของการดำรงอยู่ของจักรวาล เหตุการณ์ใด ๆ ในจักรวาลนั้นอธิบายได้โดยระบุสาเหตุของมันนั่นคืออีกเหตุการณ์หนึ่งที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ คำอธิบายเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของจักรวาลนั้นเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมีจุดเริ่มต้นเท่านั้น พื้นฐานอีกประการหนึ่งถูกเสนอโดย Blessed Augustine (คริสตจักรออร์โธดอกซ์ถือว่าออกัสตินได้รับพรและคริสตจักรคาทอลิกถือว่าเขาเป็นนักบุญ - เอ็ด) ในหนังสือ "เมืองแห่งพระเจ้า" เขาชี้ให้เห็นว่าอารยธรรมกำลังก้าวหน้า และเราจำได้ว่าใครกระทำสิ่งนี้หรือกระทำนั้น และใครเป็นผู้คิดค้นสิ่งใด ดังนั้นมนุษยชาติและจักรวาลจึงไม่น่าจะดำรงอยู่ได้นานนัก นักบุญออกัสตินถือเป็นวันที่ยอมรับได้สำหรับการสร้างจักรวาล ซึ่งสอดคล้องกับหนังสือปฐมกาล: ประมาณ 5,000 ปีก่อนคริสตกาล (ที่น่าสนใจคือวันนี้อยู่ไม่ไกลจากจุดสิ้นสุดของยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย - 10,000 ปีก่อนคริสตกาลซึ่งนักโบราณคดีถือเป็นจุดเริ่มต้นของอารยธรรม)
อริสโตเติลและนักปรัชญาชาวกรีกคนอื่น ๆ ส่วนใหญ่ไม่ชอบแนวคิดเรื่องการสร้างจักรวาลเนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกับการแทรกแซงของพระเจ้า ดังนั้นพวกเขาจึงเชื่อว่าผู้คนและโลกรอบตัวมีอยู่และจะคงอยู่ตลอดไป นักวิทยาศาสตร์สมัยโบราณพิจารณาข้อโต้แย้งเกี่ยวกับความก้าวหน้าของอารยธรรมและตัดสินใจว่าน้ำท่วมและความหายนะอื่น ๆ เกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ ในโลกซึ่งทำให้มนุษยชาติกลับคืนสู่จุดเริ่มต้นของอารยธรรมตลอดเวลา
คำถามที่ว่าจักรวาลเกิดขึ้น ณ จุดเริ่มแรกหรือไม่ และอวกาศมีจำกัดหรือไม่นั้น ได้มีการตรวจสอบในภายหลังอย่างใกล้ชิดโดยนักปรัชญา อิมมานูเอล คานท์ ในงานเขียนชิ้นสำคัญของเขา (และมืดมนมาก) เรื่อง “Critique of Pure Reason” ซึ่งตีพิมพ์ใน พ.ศ. 2324 เขาเรียกคำถามเหล่านี้ว่า antinomies (เช่น ความขัดแย้ง) ของเหตุผลที่บริสุทธิ์ เพราะเขาเห็นว่าเป็นไปไม่ได้เท่าเทียมกันที่จะพิสูจน์หรือหักล้างวิทยานิพนธ์เกี่ยวกับความจำเป็นของการเริ่มต้นของจักรวาล หรือสิ่งที่ตรงกันข้ามเกี่ยวกับการดำรงอยู่ชั่วนิรันดร์ของมัน วิทยานิพนธ์ของคานท์ถูกแย้งว่าถ้าเอกภพไม่มีจุดเริ่มต้น ทุกเหตุการณ์จะต้องมาก่อนด้วยระยะเวลาอันไม่มีที่สิ้นสุด และคานท์ถือว่าเรื่องนี้ไร้สาระ เพื่อสนับสนุนสิ่งที่ตรงกันข้าม คานท์กล่าวว่าหากจักรวาลมีจุดเริ่มต้น ก็จะต้องมีช่วงเวลาที่ไม่มีที่สิ้นสุดมาก่อน แล้วคำถามก็คือ เหตุใดจักรวาลจึงเกิดขึ้นกะทันหัน ณ จุดหนึ่ง ไม่ใช่ที่จุดอื่น ? ในความเป็นจริง ข้อโต้แย้งของคานท์แทบจะเหมือนกันทั้งสำหรับวิทยานิพนธ์และข้อโต้แย้ง เกิดขึ้นจากการสันนิษฐานโดยปริยายว่าเวลาในอดีตไม่มีที่สิ้นสุด ไม่ว่าจักรวาลจะมีอยู่หรือไม่ดำรงอยู่ตลอดไปก็ตาม ดังที่เราจะเห็นด้านล่างนี้ ก่อนการกำเนิดของจักรวาล แนวคิดเรื่องเวลาไม่มีความหมาย นักบุญออกัสตินชี้ให้เห็นสิ่งนี้เป็นครั้งแรก เมื่อถูกถามว่าพระเจ้ากำลังทำอะไรก่อนจะสร้างจักรวาล ออกัสตินไม่เคยตอบว่าพระเจ้ากำลังเตรียมนรกสำหรับผู้ที่ถามคำถามเช่นนั้น ไม่ เขากล่าวว่าเวลาเป็นทรัพย์สินที่สำคัญของจักรวาลที่พระเจ้าสร้างขึ้น ดังนั้นจึงไม่มีเวลาก่อนการกำเนิดของจักรวาล
เมื่อคนส่วนใหญ่เชื่อในจักรวาลที่คงที่และไม่เปลี่ยนแปลง คำถามที่ว่าจักรวาลมีจุดเริ่มต้นหรือไม่นั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นเรื่องของอภิปรัชญาและเทววิทยา ปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ทั้งหมดสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีที่ว่าจักรวาลดำรงอยู่ตลอดไป หรือโดยทฤษฎีที่จักรวาลถูกสร้างขึ้น ณ จุดใดจุดหนึ่งในลักษณะที่ทุกสิ่งดูราวกับว่ามันดำรงอยู่ตลอดไป แต่ในปี 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิล ได้ทำการค้นพบยุคสมัย ปรากฎว่าไม่ว่าเราจะสังเกตเห็นส่วนใดของท้องฟ้า กาแลคซีที่อยู่ห่างไกลทั้งหมดก็จะเคลื่อนตัวออกไปจากเราอย่างรวดเร็ว กล่าวอีกนัยหนึ่ง จักรวาลกำลังขยายตัว ซึ่งหมายความว่าในสมัยก่อนวัตถุทั้งหมดจะอยู่ใกล้กันมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่าเคยมีช่วงเวลาหนึ่งหรือสองหมื่นล้านปีก่อนที่พวกมันทั้งหมดมาอยู่ในที่แห่งเดียว ดังนั้นความหนาแน่นของจักรวาลจึงมีมากมายมหาศาล การค้นพบของฮับเบิลทำให้เกิดคำถามว่าจักรวาลเริ่มต้นเข้าสู่ขอบเขตวิทยาศาสตร์ได้อย่างไร
การสังเกตของฮับเบิลชี้ให้เห็นว่ามีช่วงเวลาหนึ่งที่เรียกว่าบิ๊กแบง เมื่อจักรวาลมีขนาดเล็กไร้ขอบเขตและหนาแน่นอย่างไร้ขอบเขต ภายใต้เงื่อนไขเช่นนี้ กฎแห่งวิทยาศาสตร์ทั้งหมดจะไร้ความหมายและไม่อนุญาตให้เราทำนายอนาคตได้ หากเหตุการณ์ใด ๆ เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ ก็ไม่สามารถส่งผลกระทบต่อสิ่งที่เกิดขึ้นในขณะนี้ได้ เนื่องจากไม่มีผลที่สังเกตได้จึงสามารถถูกละเลยได้ บิ๊กแบงถือได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นของเวลาในแง่ที่ว่าเวลาก่อนหน้านี้นั้นไม่ได้ถูกกำหนดไว้ ให้เราเน้นย้ำว่าจุดเริ่มต้นสำหรับเวลานั้นแตกต่างอย่างมากจากทุกสิ่งที่เสนอไว้ก่อนหน้าฮับเบิล การเริ่มต้นของจักรวาลที่ไม่เปลี่ยนแปลงเป็นสิ่งที่ต้องถูกกำหนดโดยสิ่งที่มีอยู่นอกจักรวาล ไม่มีความจำเป็นทางกายภาพสำหรับการเริ่มต้นจักรวาล การสร้างจักรวาลโดยพระเจ้าสามารถนำมาประกอบกับช่วงเวลาใดก็ได้ในอดีต หากจักรวาลกำลังขยายตัว ก็อาจมีเหตุผลทางกายภาพที่ทำให้จักรวาลมีจุดเริ่มต้น คุณยังคงสามารถจินตนาการได้ว่าพระเจ้าเป็นผู้สร้างจักรวาล - ในช่วงเวลาที่เกิดบิ๊กแบงหรือหลังจากนั้น (แต่ราวกับว่าบิ๊กแบงเกิดขึ้น) อย่างไรก็ตาม คงเป็นเรื่องไร้สาระที่จะกล่าวว่าจักรวาลเกิดขึ้นก่อนบิกแบง แนวคิดเรื่องการขยายจักรวาลไม่ได้กีดกันผู้สร้าง แต่มันกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับวันที่เป็นไปได้ในการทำงานของเขา!

สำหรับคนทั่วไป โลกของเรามักจะดูสงบและครุ่นคิด บางครั้งก็สร้างความประทับใจถึงความมั่นคงและความไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ Stephen Hawking นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษศึกษาปรากฏการณ์และวัตถุต่างๆ ให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น “ ประวัติศาสตร์แห่งกาลเวลา” - หนังสือขายดีทั้งสองของเขาเป็นมิตรและเรียบง่าย (ไม่มีสูตร) แนะนำผู้อ่านให้รู้จักกับหลักการพื้นฐานของฟิสิกส์ดาราศาสตร์และ

ในตอนต้นของหนังสือหลังจากอ่านเกี่ยวกับโลกในรูปของหอคอยที่ติดตั้งบนเต่า (น่าขัน) ในตอนท้ายเราจะเห็นภาพอื่น: ลูกบอลยักษ์หมุนรอบแกนด้วยความเร็วเวียนหัว 1.5 พันกิโลเมตรต่อชั่วโมงและวิ่งอย่างรวดเร็ว โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยความเร็ว 100,000 กม./ชม. และทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในอวกาศและเวลาที่ไม่เป็นเชิงเส้นและเปลี่ยนแปลงได้!

เล่มที่ 1 “ประวัติศาสตร์โดยย่อของกาลเวลา”

ในปี 1988 A Brief History of Time ได้รับการตีพิมพ์ ผู้เขียนแนะนำผู้อ่านที่หลากหลายเกี่ยวกับมุมมองของฟิสิกส์ดาราศาสตร์สมัยใหม่ในจักรวาล เขาสามารถปลุกจินตนาการของผู้คนและทำให้พวกเขาสนใจได้

เวลามีจริงไหม? กระบวนการระดับโลกใดที่ขับเคลื่อนจักรวาล? อดีตและอนาคตเชื่อมโยงกันหรือไม่? เขาเขียนในความหมายของหนังสือเล่มนี้ทีละน้อยในสามส่วน: ประการแรก - เกี่ยวกับมุมมองทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ก่อนทฤษฎีของไอน์สไตน์ จากนั้น - การสรุปทั่วไปที่สอดคล้องกับทฤษฎีทั่วไปของไอน์สไตน์ และสุดท้าย - ทฤษฎีจุลภาคตามมา กล่าวคือ -

หนังสือ “ประวัติศาสตร์ที่สั้นที่สุดของกาลเวลา” ค่อยๆ เพิ่มระดับของนามธรรม อย่างไรก็ตาม Stephen Hawking ยังคงรูปแบบที่เป็นที่นิยมซึ่งจำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจของผู้อ่านทั่วไป พวกเขาได้รับคำอธิบายที่ชัดเจนเกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ ที่ผิดปกติในชีวิตประจำวันของเรา: ความโค้งของอวกาศ, การโค้งงอของแสง, จักรวาลที่กำลังขยายตัว ความคิดของนักวิทยาศาสตร์เป็นความคิดริเริ่มและในเวลาเดียวกันก็สามารถเข้าใจได้ เขานำเราไปสู่ข้อสรุปอย่างต่อเนื่องว่าจักรวาลมีอยู่จริงและพัฒนาตามหลักการของลูกศรแห่งเวลา (ทิศทางของการพัฒนาที่ทำให้เอนโทรปีเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง)

เล่มที่ 2 “ประวัติศาสตร์โดยย่อของกาลเวลา”

ในปี 2548 นักวิทยาศาสตร์ได้เขียนงานใหม่ - "ประวัติศาสตร์ที่สั้นที่สุดของเวลาที่สั้นที่สุด" Stephen Hawking ในหนังสือที่กว้างขวางและน่าตื่นเต้นเล่มนี้ ยังได้พูดถึง "กลไกของจักรวาล" ด้วย

การเขียนมันเป็น "ภาคต่อ" ที่ไม่ธรรมดาหรือเปล่า? เลขที่! ท้ายที่สุดแล้วเมื่อวันก่อนในปี 2547 ผู้เขียนได้ทำการปฏิวัติทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์โดยเปลี่ยนหลักการของทฤษฎีพื้นฐานของ "หลุมดำ" (ดาวสูญพันธุ์ที่ถูกบีบอัดจนถึงขีด จำกัด - ภาวะเอกฐาน) ดังนั้นแบบจำลองของโลกที่นำเสนอต่อนักวิทยาศาสตร์ก็เปลี่ยนไปเช่นกัน บทเกี่ยวกับบิ๊กแบง หลุมดำถูกนำเสนอในรูปแบบใหม่เมื่อเทียบกับหนังสือเล่มก่อน และโครงสร้างของหลุมดำก็แสดงแตกต่างออกไปใน "ประวัติศาสตร์ที่สั้นที่สุดแห่งเวลาที่สั้นที่สุด" (สตีเฟน ฮอว์คิงใช้สมการทางคณิตศาสตร์เพื่อพิสูจน์ว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำนั้นกว้างกว่ามากและมีเอนโทรปีซึ่งปรากฏอยู่ในการแผ่รังสี) การนำเสนอเนื้อหาไม่เพียงแต่รวมแนวคิดของหนังสือเล่มก่อนๆ เท่านั้น แต่ยังทำให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้นอย่างมีนัยสำคัญอีกด้วย ทฤษฎีความสัมพันธ์ระหว่างอวกาศและเวลา คุณสามารถดูสรุปการทดลองทางวิทยาศาสตร์โดยใช้ดาวเทียม COBE และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ที่นี่ "ทฤษฎีสตริง" ได้รับการเปิดเผยอย่างชัดเจน คุณค่าของทฤษฎีนี้อยู่ในลักษณะทั่วไปที่กว้างมาก นั่นคือ การระบุลักษณะเฉพาะของอนุภาคมูลฐานทั้งหมดในคราวเดียว ข้อสรุปล่าสุดของการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (หลักการของความเป็นคู่ของคลื่นและอนุภาค) แสดงไว้ในระดับที่เข้าใจได้

ข้อสรุป

เขาคือใคร สตีเฟน ฮอว์คิง? ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ บิดาของลูกสามคน ทฤษฎีของเขาเป็นความก้าวหน้าในฟิสิกส์ควอนตัม ผู้ทรงคุณวุฒิถือว่าเขาเป็น "ที่หนึ่ง" ในสาขานี้ และสตีเฟน ฮอว์คิงก็ถูกตรึงอยู่กับที่มานานกว่า 20 ปีแล้ว นอกจากนี้ amyotrophic sclerosis ยังมีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้อันเป็นผลมาจากภาวะแทรกซ้อนที่เกิดขึ้นหลังจากโรคปอดบวมหลอดลมบางส่วนของเขาถูกถอดออกซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถพูดได้อย่างสมบูรณ์ เขาเดินทางไปเคมบริดจ์ด้วยรถเข็นวีลแชร์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ สมองของเขาทำงานอย่างมีประสิทธิภาพและเป็นระบบ ด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์ที่ละเอียดอ่อนโดยใช้คอมพิวเตอร์ ศาสตราจารย์พิมพ์วลี ซึ่งจากนั้นจะถูกเปล่งออกมาบนเก้าอี้ ทั้งชีวิตของเขาคือความคิดที่จับต้องไม่ได้สำหรับคนรอบข้าง แต่ถูกถอดรหัสด้วยคอมพิวเตอร์ และการแสดงออกที่ชัดเจนของพวกเขาก็คือ หนังสือ “ประวัติศาสตร์อันสั้นที่สุดของกาลเวลา” Stephen Hawking เป็นหนึ่งในบุคคลที่ได้รับความเคารพนับถือมากที่สุดในอังกฤษ เจาะจงกว่านั้นคือเขาอยู่ในอันดับที่สาม รองจากวิลคินสันแชมป์โลกรักบี้และนักฟุตบอลเบ็คแฮม ความกล้าหาญและความฉลาดของชายคนนี้น่าชื่นชมจริงๆ

10. ประวัติโดยย่อของกาลเวลา

ความคิดในการเขียนหนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยมเกี่ยวกับจักรวาลเกิดขึ้นกับฉันครั้งแรกในปี 1982 เป้าหมายส่วนหนึ่งของฉันคือการหาเงินมาจ่ายค่าเล่าเรียนให้กับลูกสาวของฉัน (อันที่จริงตอนที่หนังสือออกเธอก็อยู่ปีสุดท้ายแล้ว) แต่เหตุผลหลักในการเขียนหนังสือเล่มนี้คือฉันต้องการอธิบายว่าฉันคิดว่าเราเข้าใจจักรวาลได้ไกลแค่ไหน: เราอยู่ใกล้แค่ไหน อาจเป็นการสร้างทฤษฎีที่สมบูรณ์เกี่ยวกับจักรวาลและทุกสิ่งในจักรวาลอยู่แล้ว

เนื่องจากฉันจะทุ่มเทเวลาและความพยายามในการเขียนหนังสือประเภทนี้ ฉันจึงต้องการให้ผู้คนได้อ่านมันให้มากที่สุด ก่อนหน้านั้น หนังสือวิทยาศาสตร์ของฉันล้วนตีพิมพ์โดยสำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ผู้จัดพิมพ์ทำงานได้ดี แต่ฉันรู้สึกว่าไม่สามารถเข้าถึงผู้ชมในวงกว้างได้มากเท่าที่ฉันต้องการ ดังนั้นฉันจึงติดต่อตัวแทนวรรณกรรม Al Zuckerman ซึ่งได้รับการแนะนำให้รู้จักกับฉันในฐานะลูกเขยของเพื่อนร่วมงานคนหนึ่งของฉัน ฉันมอบร่างบทแรกให้เขาและอธิบายความปรารถนาของฉันที่จะทำหนังสือแบบเดียวกับที่ขายในแผงสนามบิน เขาบอกฉันว่าไม่มีโอกาสทำเช่นนั้น แน่นอนว่านักวิทยาศาสตร์และนักศึกษาจะซื้อ แต่หนังสือเล่มนี้จะไม่บุกเข้าไปในอาณาเขตของ Jeffrey Archer

ฉันมอบหนังสือเวอร์ชันแรกให้กับซัคเกอร์แมนในปี 1984 เขาส่งหนังสือเล่มนี้ไปยังสำนักพิมพ์หลายแห่งและแนะนำให้พวกเขายอมรับข้อเสนอจาก Norton ซึ่งเป็นบริษัทหนังสือชั้นนำของอเมริกา แต่ตรงกันข้ามกับคำแนะนำของเขา ฉันยอมรับข้อเสนอของ Bantam Books ซึ่งเป็นสำนักพิมพ์ที่มุ่งเป้าไปที่ผู้อ่านทั่วไป แม้ว่าไก่แจ้จะไม่เชี่ยวชาญในการตีพิมพ์หนังสือสารคดี แต่ก็มีหนังสือจำหน่ายทั่วไปในร้านหนังสือในสนามบิน

บางทีไก่แจ้อาจสนใจหนังสือเล่มนี้เพราะหนึ่งในบรรณาธิการคือ ปีเตอร์ กุซซาร์ดี เขาจริงจังกับงานของเขามากและบังคับให้ฉันเขียนหนังสือเล่มนี้ใหม่เพื่อให้ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญเช่นเขาเข้าใจได้ ทุกครั้งที่ฉันส่งบทที่แก้ไขให้เขา เขาจะตอบกลับพร้อมรายการข้อบกพร่องและประเด็นต่างๆ มากมายที่เขารู้สึกว่าจำเป็นต้องได้รับการชี้แจง บางครั้งฉันคิดว่ากระบวนการนี้จะไม่มีวันสิ้นสุด แต่เขาพูดถูก: ผลที่ได้คือหนังสือเล่มนี้ดีขึ้นมาก

งานของฉันในหนังสือเล่มนี้ถูกขัดจังหวะด้วยโรคปอดบวม ซึ่งฉันทำสัญญากับ CERN คงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะอ่านหนังสือให้จบถ้าไม่ใช่เพราะโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ให้มา มันค่อนข้างช้า แต่ตอนนั้นฉันก็คิดแบบสบายๆ ดังนั้นมันจึงค่อนข้างเหมาะสม ด้วยความช่วยเหลือของเธอ โดยได้รับแจ้งจาก Guzzardi ฉันจึงเขียนข้อความต้นฉบับใหม่เกือบทั้งหมด Brian Witt นักเรียนคนหนึ่งของฉันช่วยฉันแก้ไขเรื่องนี้

ปกหนังสือ A Brief History of Time ฉบับพิมพ์ครั้งแรก

ฉันประทับใจมากกับละครโทรทัศน์เรื่อง The Ascent of Man ของ Jacob Bronowski (ชื่อเหยียดเพศเช่นนี้ไม่ได้รับอนุญาตให้ใช้ในปัจจุบัน) มันให้ความรู้สึกถึงความสำเร็จของเผ่าพันธุ์มนุษย์และพัฒนาการของมันจากคนป่าเถื่อนดึกดำบรรพ์ที่เมื่อหนึ่งหมื่นห้าพันปีก่อนสู่สถานะสมัยใหม่ของเรา ฉันอยากจะทำให้เกิดความรู้สึกคล้าย ๆ กันเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของเราไปสู่ความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับกฎที่ควบคุมจักรวาล ฉันแน่ใจว่าเกือบทุกคนสนใจว่าจักรวาลทำงานอย่างไร แต่คนส่วนใหญ่ไม่สามารถเข้าใจสมการทางคณิตศาสตร์ได้ ฉันไม่ชอบพวกเขาเลยจริงๆ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะมันยากสำหรับฉันที่จะเขียนมัน แต่สิ่งสำคัญคือฉันไม่มีความรู้สึกในการใช้สูตรตามสัญชาตญาณ แต่ฉันคิดด้วยภาพที่มองเห็น และในหนังสือของฉัน ฉันพยายามแสดงภาพเหล่านี้ด้วยคำพูด โดยใช้การเปรียบเทียบที่คุ้นเคยและแผนภาพจำนวนเล็กน้อย เมื่อเลือกเส้นทางนี้ ฉันหวังว่าคนส่วนใหญ่จะสามารถแบ่งปันความชื่นชมต่อความสำเร็จที่ฟิสิกส์ได้รับอันเป็นผลมาจากความก้าวหน้าอันน่าทึ่งตลอดห้าสิบปีที่ผ่านมากับฉัน

และยังมีบางสิ่งที่เข้าใจยาก แม้ว่าคุณจะหลีกเลี่ยงการคำนวณทางคณิตศาสตร์ก็ตาม ปัญหาที่ฉันเผชิญคือ ฉันควรจะพยายามอธิบายให้พวกเขาฟังว่ามีความเสี่ยงที่จะทำให้คนอื่นเข้าใจผิด หรือควรกวาดขยะไว้ใต้พรมเลยดีไหม? แนวคิดที่ไม่ธรรมดาบางอย่าง เช่น การที่ผู้สังเกตการณ์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกันและวัดช่วงเวลาต่างกันสำหรับเหตุการณ์คู่เดียวกัน ไม่เกี่ยวข้องกับภาพที่ฉันต้องการวาด ดังนั้นฉันจึงรู้สึกว่าฉันสามารถพูดถึงพวกเขาได้โดยไม่ต้องลงรายละเอียด แต่ก็มีแนวคิดที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นต่อสิ่งที่ฉันพยายามจะสื่อ

มีสองแนวคิดที่ฉันคิดว่าสำคัญอย่างยิ่งที่จะรวมไว้ในหนังสือเล่มนี้ หนึ่งในนั้นคือสิ่งที่เรียกว่าผลรวมตามประวัติศาสตร์ นี่คือแนวคิดที่ว่าจักรวาลมีประวัติศาสตร์มากกว่าหนึ่งประวัติศาสตร์ ในทางกลับกัน ประวัติศาสตร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของจักรวาลกลับมีความสมบูรณ์ และประวัติศาสตร์ทั้งหมดนี้ก็มีความเป็นจริงเท่าเทียมกัน (ไม่ว่ามันจะหมายถึงอะไรก็ตาม) แนวคิดอีกประการหนึ่งที่จำเป็นในการทำความเข้าใจผลรวมทางคณิตศาสตร์เหนือประวัติศาสตร์ก็คือเวลาในจินตนาการ ตอนนี้ฉันรู้แล้วว่าฉันควรใช้ความพยายามมากขึ้นในการอธิบายแนวคิดทั้งสองนี้ เพราะมันเป็นส่วนหนึ่งของหนังสือที่ผู้คนมีปัญหามากที่สุด อย่างไรก็ตาม ไม่จำเป็นเลยที่จะต้องเข้าใจว่าเวลาในจินตนาการคืออะไร แต่ก็เพียงพอแล้วที่จะรู้ว่ามันแตกต่างจากที่เราเรียกว่าเรียลไทม์

เมื่อหนังสือเล่มนี้กำลังจะตีพิมพ์ นักวิทยาศาสตร์ที่ถูกส่งสำเนาล่วงหน้าเพื่อเตรียมบทวิจารณ์สำหรับนิตยสาร ธรรมชาติรู้สึกตกใจเมื่อพบข้อผิดพลาดจำนวนมาก - วางรูปถ่ายและไดอะแกรมพร้อมลายเซ็นไม่ถูกต้อง เขาเรียกไก่แจ้พวกเขาก็ตกใจมากและในวันเดียวกันนั้นพวกเขาก็เรียกคืนและทำลายการหมุนเวียนทั้งหมด (สำเนาที่ยังมีเหลืออยู่ของฉบับตีพิมพ์ครั้งแรกจริงนี้มีแนวโน้มว่าจะมีรางวัลสูง) ผู้จัดพิมพ์ใช้เวลาสามสัปดาห์ทำงานหนักในการแก้ไขและแก้ไขหนังสือทั้งเล่ม และพร้อมที่จะจำหน่ายตามร้านทันเวลาสำหรับวันวางจำหน่าย April Fool ที่ประกาศไว้ . วันเอพริลฟูลส์ แล้วนิตยสาร เวลาตีพิมพ์บันทึกชีวประวัติเกี่ยวกับฉันบนหน้าปก

แม้ทั้งหมดนี้ Bantam รู้สึกประหลาดใจกับความต้องการหนังสือของฉัน มันยังคงอยู่ในรายการขายดี เดอะนิวยอร์กไทมส์เป็นเวลา 147 สัปดาห์ และอยู่ในรายชื่อหนังสือขายดีของลอนดอน ครั้ง -ในเวลาบันทึก 237 สัปดาห์ ได้รับการแปลเป็น 40 ภาษา และจำหน่ายได้มากกว่า 10 ล้านเล่มทั่วโลก

เดิมทีฉันตั้งชื่อหนังสือว่า From the Big Bang to Black Holes: A Short History of Time แต่กุซซาร์ดีได้เปลี่ยนชื่อและคำบรรยายและแทนที่ด้วย "สั้น" นี่เป็นเรื่องที่ยอดเยี่ยมและต้องมีส่วนช่วยอย่างมากต่อความสำเร็จของหนังสือเล่มนี้ ตั้งแต่นั้นมา "ประวัติโดยย่อ" มากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้หรือเรื่องนั้นและแม้กระทั่ง "ประวัติโดยย่อของโหระพา" ก็ปรากฏขึ้น การเลียนแบบเป็นรูปแบบหนึ่งของคำเยินยอที่จริงใจที่สุด

ทำไมคนถึงซื้อหนังสือเล่มนี้มาก? เป็นเรื่องยากสำหรับฉันที่จะมั่นใจในความเป็นกลางของตัวเอง และฉันอยากจะอ้างอิงสิ่งที่คนอื่นพูดมากกว่า ปรากฎว่าบทวิจารณ์ส่วนใหญ่แม้ว่าจะได้รับการอนุมัติ แต่ก็ไม่ได้ให้ความชัดเจนมากนัก โดยพื้นฐานแล้วพวกเขาจะถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบเดียวกัน: Stephen Hawking ป่วยเป็นโรค Lou Gehrig(คำที่ใช้ในการวิจารณ์ของชาวอเมริกัน) หรือโรคเซลล์ประสาทสั่งการ(บทวิจารณ์ของอังกฤษ) เขาถูกจำกัดให้อยู่บนรถเข็น ไม่สามารถพูดได้ และขยับได้เพียง N นิ้วเท่านั้น(ที่ไหน เอ็นมีตั้งแต่หนึ่งถึงสาม ขึ้นอยู่กับว่าบทความเกี่ยวกับฉันที่ผู้วิจารณ์ได้อ่านนั้นไม่ถูกต้องเพียงใด) แต่เขาก็ยังเขียนหนังสือเล่มนี้เกี่ยวกับคำถามที่สำคัญที่สุด: เรามาจากไหนและกำลังจะไปไหน? คำตอบที่ฮอว์คิงเสนอก็คือ จักรวาลไม่ได้ถูกสร้างขึ้นและจะไม่มีวันถูกทำลาย แต่เป็นเพียงเท่านั้น เพื่อแสดงแนวคิดนี้ ฮอว์คิงได้แนะนำแนวคิดเรื่องเวลาในจินตนาการ ซึ่ง I(เช่น ผู้วิจารณ์) ฉันพบว่ามันค่อนข้างยากที่จะเข้าใจ อย่างไรก็ตาม หากฮอว์คิงพูดถูก และเราพบทฤษฎีที่เป็นเอกภาพอย่างสมบูรณ์ เราก็จะเข้าใจการออกแบบของพระเจ้าอย่างแท้จริง(ระหว่างขั้นตอนการพิสูจน์อักษร ฉันเกือบจะลบวลีสุดท้ายออกจากหนังสือเกี่ยวกับเราเข้าใจแผนการของพระเจ้า ถ้าฉันทำอย่างนั้น ยอดขายจะลดลงครึ่งหนึ่ง)

ฉันคิดว่าบทความในหนังสือพิมพ์ลอนดอนให้ข้อมูลเชิงลึกมากกว่ามาก อิสระซึ่งกล่าวกันว่าแม้แต่หนังสือวิทยาศาสตร์ที่จริงจังเช่น "A Brief History of Time" ก็สามารถกลายเป็นลัทธิได้ ฉันรู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบกับหนังสือ “Zen and the Art of Motorcycle Maintenance” ฉันหวังว่าหนังสือของฉันจะทำให้ผู้คนรู้สึกว่าพวกเขาไม่ควรละเลยคำถามทางปัญญาและปรัชญาที่ดีเช่นเดียวกัน

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าความสนใจของมนุษย์ในเรื่องที่ฉันจัดการเพื่อเป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีได้อย่างไรแม้ว่าฉันจะมีความพิการก็ตาม แต่คนที่ซื้อหนังสือเพียงเพื่อการนี้กลับรู้สึกผิดหวัง เนื่องจากสภาพของฉันถูกกล่าวถึงเพียงไม่กี่ครั้งเท่านั้น หนังสือเล่มนี้ตั้งใจให้เป็นประวัติศาสตร์ของจักรวาล ไม่ใช่เรื่องราวของฉันเลย สิ่งนี้ไม่ได้ปกป้องผู้จัดพิมพ์ไก่แจ้จากข้อกล่าวหาว่าพวกเขาแสวงประโยชน์จากโรคของฉันอย่างไร้ยางอาย และฉันก็ตามใจพวกเขาด้วยการอนุญาตให้ถ่ายรูปของฉันขึ้นปก ตามสัญญา ฉันไม่มีสิทธิ์มีอิทธิพลต่อการออกแบบปก อย่างไรก็ตาม ฉันสามารถโน้มน้าวให้ผู้จัดพิมพ์ใช้รูปภาพที่ดีกว่าสำหรับฉบับภาษาอังกฤษได้ดีกว่ารูปภาพเส็งเคร็งและล้าสมัยในเวอร์ชันอเมริกา อย่างไรก็ตาม ภาพถ่ายบนหน้าปกของอเมริกายังคงเหมือนเดิม เพราะอย่างที่ผมบอกไป ประชาชนชาวอเมริกันระบุภาพถ่ายนี้กับหนังสือด้วย

มีการแนะนำว่าหลายคนซื้อหนังสือเล่มนี้เพื่อแสดงบนชั้นหนังสือหรือโต๊ะกาแฟโดยไม่ได้อ่านจริงๆ ฉันแน่ใจว่าเป็นเช่นนั้น แม้ว่าฉันจะไม่คิดว่ามันจะเป็นเช่นนั้นมากไปกว่าหนังสือจริงจังอื่นๆ อีกหลายเล่มก็ตาม แต่ฉันรู้ว่าอย่างน้อยผู้อ่านบางคนก็ต้องผ่านมันไป เพราะทุกๆ วันฉันได้รับจดหมายเกี่ยวกับหนังสือเล่มนี้เป็นจำนวนมาก หลายคนมีคำถามหรือความคิดเห็นโดยละเอียด ซึ่งบ่งบอกว่าผู้คนกำลังอ่านหนังสือเล่มนี้อยู่ด้วยซ้ำ ถ้าพวกเขาไม่เข้าใจมันอย่างถ่องแท้ ผู้คนก็หยุดฉันบนถนนและบอกฉันว่าพวกเขาชอบมันมากแค่ไหน ความถี่ที่ฉันได้รับการแสดงออกถึงการยอมรับจากสาธารณชน (แม้ว่าฉันจะเป็นนักเขียนที่แตกต่างไปจากเดิมมาก แต่ก็ไม่ใช่ผู้แต่งที่ยอดเยี่ยมที่สุดก็ตาม) สำหรับฉันดูเหมือนว่าจะทำให้มั่นใจว่าสัดส่วนหนึ่งของผู้ที่ซื้อหนังสือเล่มนี้อ่านหนังสือจริง มัน.

หลังจากประวัติศาสตร์โดยย่อของกาลเวลา ฉันเขียนหนังสืออีกหลายเล่มเพื่อนำความรู้ทางวิทยาศาสตร์มาสู่ผู้ฟังในวงกว้าง สิ่งเหล่านี้ได้แก่ "หลุมดำและจักรวาลใหม่" "โลกโดยสรุป" และ "การออกแบบที่ยิ่งใหญ่กว่า" ฉันคิดว่ามันสำคัญมากที่ผู้คนจะต้องมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ซึ่งจะทำให้พวกเขาสามารถตัดสินใจได้อย่างรอบรู้ในโลกที่วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีบทบาทมากขึ้นเรื่อยๆ นอกจากนี้ ฉันกับลูซี ลูกสาวของฉันยังเขียนหนังสือหลายเล่มสำหรับเด็ก - ผู้ใหญ่ในวันพรุ่งนี้ เหล่านี้เป็นเรื่องราวการผจญภัยที่สร้างจากแนวคิดทางวิทยาศาสตร์

จากหนังสือความคิดเห็นเกี่ยวกับสิ่งที่ครอบคลุม ผู้เขียน สตรูกัตสกี้ บอริส นาตาโนวิช

S. YAROSLAVTSEV หรือประวัติโดยย่อของนามแฝงเดียว ทำไมในความเป็นจริง "S. ยาโรสลาฟเซฟ"? ผมจำไม่ได้. ชัดเจนว่าทำไม "S": นามแฝงทั้งหมดของเราขึ้นต้นด้วยจดหมายนี้ - S. Berezhkov, S. Vitin, S. Pobedin... แต่ "Yaroslavtsev" มาจากไหน? ฉันจำไม่ได้เลย ในตัวเรา

จากหนังสือ Ermak ผู้เขียน สกรินนิคอฟ รุสลาน กริกอรีวิช

ภาคผนวก 2 เซมยอน อุลยาโนวิช เรเมซอฟ ประวัติศาสตร์ไซบีเรีย ไซบีเรียนพงศาวดารโดยย่อ KUNGUR ประวัติศาสตร์ของไซบีเรียจากกาลเวลาผู้หยั่งรู้ทั้งหลายของพระเจ้าคริสเตียนผู้สร้างสิ่งสร้างทั้งหมดผู้สร้างพระนิเวศของพระองค์และผู้จัดหาองุ่นและแกะทางจิตผู้สั่งสอนตามคำสั่งตุลาการ

จากหนังสือ ความเห็นเกี่ยวกับเรื่องที่กล่าวถึง [ฉบับอื่น] ผู้เขียน สตรูกัตสกี้ บอริส นาตาโนวิช

จากหนังสือของวิลเลียม แธกเกอร์เรย์ กิจกรรมชีวิตและวรรณกรรมของเขา ผู้เขียน อเล็กซานดรอฟ นิโคไล นิโคไลวิช

บทที่หก "ประวัติความเป็นมาของเพนเดนนิส" "มาใหม่" "เรื่องราวของเอสมอนด์" “The Virginians” ไม่นานหลังจากจบ “Vanity Fair” นั่นคือเมื่อต้นปี 1849 นวนิยายสำคัญเรื่องที่สองของ Thackeray เรื่อง “The History of Pendennis” ก็เริ่มได้รับการตีพิมพ์ ในคำนำของงานนี้ แธกเกอร์เรย์บ่นว่า

จากหนังสือ 9 Years of Thrash Frenzy of Metal Corrosion ผู้เขียน ทรอยสกี้ เซอร์เกย์

ประวัติโดยย่อ ประวัติความเป็นมาของกลุ่มการกัดกร่อนของโลหะย้อนกลับไปในปี 1984 ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติโลหะหนักในรัสเซีย นั่นเป็นช่วงเวลาที่น่าจดจำของการเซ็นเซอร์ทั่วไปและการสังหารหมู่ในที่สาธารณะ หนึ่งในคนแรกคือความเน่าเปื่อยและความหยาบคายของสิ่งที่มีอยู่แล้ว

จากหนังสืออินไซด์เดอะเวสต์ ผู้เขียน โวโรเนล อเล็กซานเดอร์ วลาดิมิโรวิช

ประวัติโดยย่อของเงิน ฉันรู้สึกประหลาดใจมาโดยตลอดกับความเป็นเอกฉันท์ที่โลกที่ไม่ใช่ชาวยิวเชื่อมโยงความคิดของตัวละครชาวยิวเข้ากับความรักในเงิน ฉันไม่เคยสังเกตเห็นอะไรแบบนี้ในสภาพแวดล้อมของชาวยิว และในประวัติศาสตร์ ความรักเงินของชาวยิวไม่ได้เหนือกว่าเลย

จากหนังสือ A Brief History of Philosophy โดย จอห์นสตัน เดเร็ก

ดีเร็ก จอห์นสตัน ประวัติโดยย่อของปรัชญา

จากหนังสือของ Bazhenov ผู้เขียน พิกาเลฟ วาดิม อเล็กเซวิช

บรรณานุกรมโดยย่อวรรณกรรมเกี่ยวกับ V.I. BAZHENOV และเวลาของเขา Borisov S. Bazhenov M. , 1937. Shishko A. ช่างฝีมือหิน M. , 1941. Snegirev V. V. I. Bazhenov M. , 1950. Petrov P. , Klyushnikov V. ครอบครัวนักคิดอิสระ เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก 2415 Chernov E, G. , Shishko A. V. Bazhenov M. สำนักพิมพ์ของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต 2492 Yanchuk N. A.

จากหนังสือเยาะเย้ย โดย วอห์ เอเวลิน

บทที่หก ประวัติโดยย่อเกี่ยวกับทัศนะทางศาสนาของฉัน เมื่อวันที่ 18 มิถุนายน 1921 ฉันเขียนลงในสมุดบันทึกว่า “ในช่วงสองสามสัปดาห์ที่ผ่านมา ฉันเลิกเป็นคริสเตียนแล้ว ฉันตระหนักว่าอย่างน้อยสองในสี่ที่ผ่านมาฉันเป็นคนไม่เชื่อในพระเจ้าในทุกสิ่ง ยกเว้นความกล้าที่จะยอมรับกับตัวเอง” สิ่งนี้

จากหนังสือ Ingenious Scams ผู้เขียน Khvorostukhina Svetlana Alexandrovna

ส่วนที่ 3 ประวัติโดยย่อของปิรามิดทางการเงิน ในบทที่นำเสนอเราจะไม่พูดถึงประวัติของปิรามิดอียิปต์ที่มีชื่อเสียง แต่เกี่ยวกับปิรามิดประเภทที่แตกต่างกันเล็กน้อย - ปิรามิดทางการเงิน ทุกวันนี้ทั้งโลกคงเป็นเรื่องยากที่จะหาคนที่ไม่เคย

จากหนังสือ From Diogenes to Jobs, Gates and Zuckerberg [“Nerds” ผู้เปลี่ยนโลก] โดย Zittlau Jörg

บทที่ 1 จากภาพวาดในถ้ำสู่ระเบิดปรมาณู ประวัติโดยย่อของนักพฤกษศาสตร์ โดยทั่วไป นักพฤกษศาสตร์แบ่งออกเป็นสองประเภท: พวกที่คาดว่าจะปรากฏเฉพาะในทศวรรษปี 1950 และพวกที่มีชีวิตอยู่เมื่อนานมาแล้ว “นักพฤกษศาสตร์มีอยู่จริงในประวัติศาสตร์ของมนุษย์มาโดยตลอด” อธิบาย

จากหนังสือของฟรองซัวส์ มารี วอลแตร์ ผู้เขียน คุซเนตซอฟ วิทาลี นิโคลาวิช

จากหนังสือ Byzantine Journey โดย แอช จอห์น

ประวัติโดยย่อของห้องอาบแดด แม้ว่าไกด์นำเที่ยวจะไม่ค่อยสนใจ Afyon แต่ก็เป็นหนึ่งในเมืองที่สวยที่สุดบนที่ราบสูงอนาโตเลีย สถาปัตยกรรมสมัยใหม่ของที่นี่ดูเรียบหรูจนคาดเดาไม่ได้ แต่เมื่อเปรียบเทียบกับ Eskisehir (ในใจฉันกลัวแบบนั้น

จากหนังสือชีวประวัติของเบลเกรด โดย ปาวิก มิโลราด

ประวัติย่อของการอ่าน ฉันอยากเห็นหนังสือชื่อ "ประวัติโดยย่อของการอ่าน" ในงานหนังสือมานานแล้ว ฉันจะพยายามบอกคุณว่าฉันจินตนาการมันอย่างไร ครั้งหนึ่งในเทลอาวีฟ ฉันถูกถามคำถามต่อไปนี้: “ในหนังสือของคุณ เราพบกับปีศาจสามตัว -

จากหนังสือ Hero ofโซเวียต Times: The Story of a Worker ผู้เขียน คาลินยัค เกออร์กี อเล็กซานโดรวิช

ฮีโร่แห่งยุคโซเวียต: ประวัติศาสตร์ของคนงาน Georgy Aleksandrovich Kalinyak (1910-09/14/1989) เกิดในปี 1910 ที่เมือง Grodno ในปี 1927 เขาสำเร็จการศึกษาจากโรงเรียนมัธยม Vitebsk ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 ตั้งแต่ปี 1928 เขาอาศัยอยู่ในเลนินกราด ในปี 1928 เขาเริ่มทำงานใน Artel Kozhmetalloshtamp ในฐานะผู้ดำเนินการสื่อมวลชน จากนั้นตั้งแต่ปี 1929 ถึง

จากหนังสือของ Vladimir Vysotsky ชีวิตหลังความตาย ผู้เขียน บาคิน วิกเตอร์ วี.

P. Soldatenkov - "เรื่องราวความรักเรื่องราวโรค" ไม่มีอะไรน่าเบื่อไปกว่าการพูดถึงความเจ็บป่วยของผู้อื่นและการผิดประเวณีของผู้อื่น Anna Akhmatova ฉันไม่ชอบเลยเมื่อคนที่มีความคิดสร้างสรรค์ที่น่านับถือพูดถึงวิธีที่เขาดื่ม ฉันเข้าใจว่าเขากำลังดื่ม แต่พวกเขาเอามันไปแถวหน้าเหมือน

สตีเฟน ฮอว์คิง

ประวัติโดยย่อของกาลเวลา:

จากบิ๊กแบงไปจนถึงหลุมดำ

คำนำ

ฉันไม่ได้เขียนคำนำของ A Brief History of Time ฉบับพิมพ์ครั้งแรก คาร์ล เซแกน ทำได้ แต่ฉันเพิ่มส่วนสั้นๆ ที่เรียกว่า "การรับทราบ" แทน ซึ่งฉันได้รับการสนับสนุนให้แสดงความขอบคุณต่อทุกคน จริงอยู่ มูลนิธิการกุศลบางแห่งที่สนับสนุนฉันไม่พอใจมากที่ได้พูดถึงพวกเขา - พวกเขาได้รับใบสมัครอีกมากมาย

ฉันคิดว่าไม่มีใคร - ไม่ใช่ผู้จัดพิมพ์ ไม่ใช่ตัวแทนของฉัน แม้แต่ตัวฉันเอง - คาดหวังว่าหนังสือเล่มนี้จะประสบความสำเร็จเช่นนี้ ติดอันดับหนังสือขายดีของหนังสือพิมพ์ลอนดอน ซันเดย์ไทมส์มากถึง 237 สัปดาห์ - นี่เป็นมากกว่าหนังสือเล่มอื่น ๆ (โดยธรรมชาติแล้วไม่นับพระคัมภีร์และผลงานของเช็คสเปียร์) ได้รับการแปลเป็นประมาณสี่สิบภาษาและจำหน่ายเป็นจำนวนมาก - สำหรับประชากรโลก ผู้ชาย ผู้หญิง และเด็กทุกๆ 750 คน จะมีประมาณหนึ่งเล่ม ดังที่ Nathan Myhrvold จากบริษัทระบุไว้ ไมโครซอฟต์(นี่คืออดีตนักศึกษาปริญญาโทของฉัน) ฉันขายหนังสือเกี่ยวกับฟิสิกส์ได้มากกว่ามาดอนน่าขายหนังสือเกี่ยวกับเรื่องเพศ

ความสำเร็จของ A Brief History of Time หมายความว่าผู้คนสนใจคำถามพื้นฐานว่าเรามาจากไหน และเหตุใดจักรวาลจึงเป็นแบบที่เรารู้จัก

ฉันใช้ประโยชน์จากโอกาสที่มอบให้กับฉันเพื่อเสริมหนังสือเล่มนี้ด้วยข้อมูลเชิงสังเกตที่ใหม่กว่าและผลลัพธ์เชิงทฤษฎีที่ได้รับหลังจากการตีพิมพ์ฉบับพิมพ์ครั้งแรก (1 เมษายน 1988 ในวันเอพริลฟูลส์) ฉันได้เพิ่มบทใหม่เกี่ยวกับรูหนอนและการเดินทางข้ามเวลา ดูเหมือนว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ทำให้เกิดความเป็นไปได้ในการสร้างและรักษารูหนอน ซึ่งเป็นอุโมงค์เล็กๆ ที่เชื่อมระหว่างพื้นที่ต่างๆ ของกาล-อวกาศ ในกรณีนี้ เราสามารถใช้พวกมันเพื่อเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ กาแล็กซีอย่างรวดเร็วหรือเพื่อเดินทางย้อนเวลากลับไปได้ แน่นอนว่าเรายังไม่เจอมนุษย์ต่างดาวสักคนเดียวจากอนาคต (หรือบางทีเราอาจจะเจอ?) แต่ฉันจะพยายามเดาว่าคำอธิบายสำหรับเรื่องนี้คืออะไร

ฉันยังจะพูดถึงความก้าวหน้าล่าสุดในการค้นหา "ความเป็นคู่" หรือการโต้ตอบระหว่างทฤษฎีทางกายภาพที่ดูเหมือนจะแตกต่างกัน จดหมายโต้ตอบเหล่านี้เป็นหลักฐานสำคัญที่สนับสนุนการมีอยู่ของทฤษฎีฟิสิกส์ที่เป็นหนึ่งเดียว แต่พวกเขายังเสนอว่าทฤษฎีนี้อาจไม่ได้รับการกำหนดขึ้นในลักษณะพื้นฐานที่สอดคล้องกัน ในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน เราจะต้องพอใจกับ "การสะท้อน" ที่แตกต่างกันของทฤษฎีที่ซ่อนอยู่ ในทำนองเดียวกัน เราไม่สามารถพรรณนารายละเอียดพื้นผิวโลกทั้งหมดบนแผนที่เดียวได้ และถูกบังคับให้ใช้แผนที่ที่แตกต่างกันสำหรับพื้นที่ต่างๆ ทฤษฎีดังกล่าวจะเป็นการปฏิวัติความคิดของเราเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการรวมกฎแห่งธรรมชาติเข้าด้วยกัน

อย่างไรก็ตาม มันจะไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งที่สำคัญที่สุด แต่อย่างใด: จักรวาลอยู่ภายใต้กฎเกณฑ์ที่มีเหตุผลซึ่งเราสามารถค้นพบและเข้าใจได้

สำหรับการสังเกตการณ์ แน่นอนว่าความสำเร็จที่สำคัญที่สุดคือการวัดความผันผวนของรังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิกภายในกรอบของโครงการ โคบี(ภาษาอังกฤษ) นักสำรวจพื้นหลังของจักรวาล –"นักวิจัยรังสีพื้นหลังคอสมิก") 1
ความผันผวนหรือแอนไอโซโทรปีของรังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิกถูกค้นพบครั้งแรกโดยโครงการโซเวียต Relict - บันทึก ทางวิทยาศาสตร์ เอ็ด

และคนอื่น ๆ. ความผันผวนเหล่านี้เป็น "ตราประทับ" ของการสร้างสรรค์โดยพื้นฐานแล้ว เรากำลังพูดถึงความไม่เป็นเนื้อเดียวกันเล็กๆ น้อยๆ ในจักรวาลยุคแรกๆ ซึ่งอย่างอื่นก็ค่อนข้างเป็นเนื้อเดียวกัน ต่อมาพวกมันกลายเป็นกาแล็กซี ดวงดาว และโครงสร้างอื่นๆ ที่เราสังเกตผ่านกล้องโทรทรรศน์ รูปแบบของความผันผวนนั้นสอดคล้องกับการทำนายของแบบจำลองจักรวาลที่ไม่มีขอบเขตในทิศทางของเวลาจินตภาพ แต่เพื่อที่จะเลือกใช้แบบจำลองที่นำเสนอมากกว่าคำอธิบายที่เป็นไปได้อื่นๆ เกี่ยวกับความผันผวนของ CMB จำเป็นต้องมีข้อสังเกตใหม่ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จะเห็นได้ชัดว่าจักรวาลของเราปิดสนิทโดยไม่ต้องมีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดหรือไม่

สตีเฟน ฮอว์คิง

บทที่แรก รูปภาพของจักรวาลของเรา

วันหนึ่งนักวิทยาศาสตร์ชื่อดังคนหนึ่ง (พวกเขาบอกว่าคือเบอร์ทรานด์ รัสเซลล์) บรรยายสาธารณะเรื่องดาราศาสตร์ เขาพูดถึงวิธีที่โลกเคลื่อนที่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ และวิธีที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ในวงโคจรรอบใจกลางกระจุกดาวขนาดใหญ่ที่เรียกว่ากาแล็กซีของเรา เมื่อการบรรยายสิ้นสุดลง หญิงสูงอายุตัวเล็ก ๆ ที่อยู่แถวหลังของผู้ฟังก็ยืนขึ้นและพูดว่า: "ทุกสิ่งที่พูดที่นี่ล้วนเป็นเรื่องไร้สาระโดยสิ้นเชิง โลกเป็นแผ่นเรียบบนหลังเต่ายักษ์" นักวิทยาศาสตร์ยิ้มอย่างสุภาพแล้วถามว่า “เต่าตัวนั้นยืนอยู่บนอะไร?” “คุณเป็นชายหนุ่มที่ฉลาดมาก ฉลาดมาก” หญิงสาวตอบ “เต่ายืนอยู่บนเต่าอีกตัว และเต่าตัวนั้นยืนอยู่บนเต่าตัวถัดไป และไม่มีที่สิ้นสุด!”

คนส่วนใหญ่คงคิดว่ามันไร้สาระที่จะพยายามทำให้จักรวาลของเรากลายเป็นหอคอยเต่าสูงตระหง่าน แต่ทำไมเราถึงมั่นใจขนาดนั้นว่าแนวคิดเรื่องโลกของเราดีกว่า? เรารู้อะไรจริงๆ เกี่ยวกับจักรวาล และเรารู้ทั้งหมดนี้ได้อย่างไร? จักรวาลเกิดขึ้นได้อย่างไร? อนาคตจะเป็นอย่างไรสำหรับเธอ? จักรวาลมีจุดเริ่มต้นหรือไม่ และถ้ามี อะไรเกิดขึ้นก่อนหน้านั้น? ลักษณะของเวลาคืออะไร? มันจะสิ้นสุดไหม? เป็นไปได้ไหมที่จะย้อนเวลากลับไป? คำถามที่มีมายาวนานเหล่านี้บางข้อได้รับคำตอบจากความก้าวหน้าทางฟิสิกส์เมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการกำเนิดของเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่น่าอัศจรรย์ สักวันหนึ่งเราจะพบความรู้ใหม่ที่ชัดเจนพอ ๆ กับความจริงที่ว่าโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ หรืออาจจะไร้สาระพอ ๆ กับความคิดเรื่องหอคอยเต่า เวลาเท่านั้น (อะไรก็ตาม) ที่จะบอกได้

นานมาแล้ว 340 ปีก่อนคริสตกาล อริสโตเติล นักปรัชญาชาวกรีกได้เขียนบทความเรื่อง "บนสวรรค์" ในนั้นเขาได้หยิบยกข้อพิสูจน์ที่น่าเชื่อสองข้อว่าโลกมีลักษณะทรงกลมและไม่แบนเลยเหมือนแผ่นเปลือกโลก ประการแรก เขาตระหนักว่าสาเหตุของจันทรุปราคาคือการเคลื่อนผ่านของโลกระหว่างดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ เงาที่โลกทอดบนดวงจันทร์จะมีรูปร่างกลมอยู่เสมอ และจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อโลกยังกลมด้วย หากโลกมีรูปร่างเหมือนจานแบน โดยทั่วไปแล้วเงาจะเป็นทรงรี มันจะกลมก็ต่อเมื่อดวงอาทิตย์ในช่วงคราสจะอยู่ใต้ศูนย์กลางของจานพอดี ประการที่สอง ชาวกรีกโบราณรู้จากประสบการณ์การเดินทางของพวกเขาว่าดาวเหนือทางใต้ตั้งอยู่ใกล้กับขอบฟ้ามากกว่าที่สังเกตในพื้นที่ทางเหนือ (เนื่องจากดาวเหนือตั้งอยู่เหนือขั้วโลกเหนือ ผู้สังเกตการณ์ที่ขั้วโลกเหนือจึงมองเห็นมันเหนือศีรษะโดยตรง และผู้สังเกตการณ์ใกล้เส้นศูนย์สูตรจึงมองเห็นมันเหนือขอบฟ้าพอดี) ยิ่งไปกว่านั้น อริสโตเติลยังพิจารณาจากความแตกต่างในตำแหน่งที่ชัดเจนของ ดาวเหนือในระหว่างการสังเกตการณ์ในอียิปต์และกรีซสามารถประมาณเส้นรอบวงของโลกได้ที่ 400,000 สตาเดีย เราไม่ทราบแน่ชัดว่าสเตดหนึ่งมีค่าเท่ากับเท่าใด แต่ถ้าเราสมมุติว่าเป็นระยะทางประมาณ 180 เมตร ค่าประมาณของอริสโตเติลก็ประมาณสองเท่าของค่าที่ยอมรับในปัจจุบัน ชาวกรีกยังมีข้อโต้แย้งประการที่สามเกี่ยวกับรูปร่างของโลกทรงกลม: จะอธิบายได้อย่างไรว่าเหตุใดเมื่อเรือเข้าใกล้ชายฝั่ง อันดับแรกจะแสดงเฉพาะใบเรือเท่านั้น แล้วจึงแสดงเฉพาะตัวเรือเท่านั้น

อริสโตเติลเชื่อว่าโลกไม่มีการเคลื่อนไหว และยังเชื่อว่าดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดวงดาวโคจรรอบโลกเป็นวงโคจรเป็นวงกลม เขาได้รับคำแนะนำจากการพิจารณาที่ลึกลับ: โลกตามอริสโตเติลเป็นศูนย์กลางของจักรวาลและการเคลื่อนที่แบบวงกลมนั้นสมบูรณ์แบบที่สุด ในคริสต์ศตวรรษที่ 2 ปโตเลมีได้สร้างแบบจำลองทางจักรวาลวิทยาที่ครอบคลุมโดยอาศัยแนวคิดนี้ ณ ศูนย์กลางของจักรวาลคือโลก ล้อมรอบด้วยทรงกลมหมุนวนแปดทรงกลมที่ซ้อนกัน และบนทรงกลมเหล่านี้มีดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ ดวงดาว และดาวเคราะห์ทั้งห้าดวงที่รู้จักในขณะนั้น ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ (รูปที่. 1.1) ดาวเคราะห์แต่ละดวงเคลื่อนที่สัมพันธ์กับทรงกลมเป็นวงกลมเล็ก ๆ เพื่ออธิบายวิถีโคจรที่ซับซ้อนมากของผู้ทรงคุณวุฒิเหล่านี้บนท้องฟ้า ดวงดาวถูกจับจ้องไปที่ทรงกลมด้านนอก ดังนั้นตำแหน่งสัมพัทธ์ของพวกมันจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลง รูปแบบที่หมุนไปในท้องฟ้าโดยรวมเป็นหนึ่งเดียว แนวคิดเกี่ยวกับสิ่งที่ตั้งอยู่นอกทรงกลมยังคงคลุมเครือมาก แต่แน่นอนว่ามันตั้งอยู่นอกส่วนของจักรวาลที่มนุษยชาติสามารถเข้าถึงได้เพื่อการสังเกต

แบบจำลองของปโตเลมีทำให้สามารถทำนายตำแหน่งของผู้ทรงคุณวุฒิบนท้องฟ้าได้ค่อนข้างแม่นยำ แต่เพื่อให้บรรลุข้อตกลงระหว่างการทำนายและการสังเกตการณ์ ปโตเลมีต้องสันนิษฐานว่าระยะห่างจากดวงจันทร์ถึงโลกในเวลาที่ต่างกันอาจแตกต่างกันเป็นสองเท่า นั่นหมายความว่าบางครั้งขนาดที่ชัดเจนของดวงจันทร์ก็ต้องใหญ่เป็นสองเท่าตามปกติ! ปโตเลมีตระหนักถึงข้อบกพร่องของระบบของเขาซึ่งถึงกระนั้นก็ไม่ได้ขัดขวางการรับรู้ภาพโลกของเขาอย่างเป็นเอกฉันท์ คริสตจักรคริสเตียนยอมรับระบบปโตเลมีเพราะพบว่าสอดคล้องกับพระคัมภีร์: มีพื้นที่มากมายสำหรับสวรรค์และนรกนอกเหนือจากขอบเขตของดวงดาวที่ตายตัว

แต่ในปี 1514 บาทหลวงชาวโปแลนด์ นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคุส ได้เสนอแบบจำลองที่เรียบง่ายกว่า (อย่างไรก็ตาม ในตอนแรก เนื่องจากกลัวว่าคริสตจักรจะกล่าวหาว่าเป็นพวกนอกรีต โคเปอร์นิคัสจึงเผยแพร่แนวคิดเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาของเขาโดยไม่เปิดเผยชื่อ) โคเปอร์นิคัสเสนอว่าดวงอาทิตย์ไม่มีการเคลื่อนไหวและตั้งอยู่ตรงกลาง ส่วนโลกและดาวเคราะห์ก็เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ด้วยวงโคจรเป็นวงกลม ต้องใช้เวลาเกือบหนึ่งศตวรรษกว่าที่แนวคิดนี้จะได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง นักดาราศาสตร์สองคน ได้แก่ โยฮันเนส เคปเลอร์ ชาวเยอรมัน และกาลิเลโอ กาลิเลอี ชาวอิตาลี เป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรก ๆ ที่ออกมาพูดต่อสาธารณะสนับสนุนทฤษฎีโคเปอร์นิกัน แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าวิถีโคจรของเทห์ฟากฟ้าที่ทำนายโดยทฤษฎีนี้จะไม่ตรงกับที่สังเกตอย่างแน่นอน การระเบิดครั้งสุดท้ายต่อระบบโลกของอริสโตเติลและปโตเลมีได้รับการจัดการโดยเหตุการณ์ในปี 1609 - จากนั้นกาลิเลโอก็เริ่มสังเกตท้องฟ้ายามค่ำคืนผ่านกล้องโทรทรรศน์ที่ประดิษฐ์ขึ้นใหม่ 2
กล้องโทรทรรศน์ที่ใช้เป็นขอบเขตการมองเห็นถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกโดย Johann Lippershey ผู้ผลิตแว่นตาชาวดัตช์ในปี 1608 แต่กาลิเลโอเป็นคนแรกที่ชี้กล้องโทรทรรศน์ขึ้นไปบนท้องฟ้าในปี 1609 และใช้เพื่อสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ - บันทึก การแปล

เมื่อมองดูดาวพฤหัส กาลิเลโอก็ค้นพบดวงจันทร์ดวงเล็กๆ หลายดวงที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดี ตามมาด้วยว่าไม่ใช่ว่าเทห์ฟากฟ้าทุกดวงจะหมุนรอบโลกอย่างที่อริสโตเติลและปโตเลมีเชื่อ (แน่นอนว่าใครๆ ก็สามารถพิจารณาโลกนิ่งและตั้งอยู่ที่ใจกลางจักรวาลต่อไป โดยเชื่อว่าดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีเคลื่อนที่รอบโลกในวิถีโคจรที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง จนคล้ายกับการปฏิวัติรอบดาวพฤหัสบดี แต่ถึงกระนั้น ทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสนั้นง่ายกว่ามาก) ในเวลาเดียวกัน เคปเลอร์ได้ชี้แจงทฤษฎีโคเปอร์นิคัสให้กระจ่างขึ้น โดยเสนอว่าดาวเคราะห์ไม่ได้เคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลม แต่อยู่ในวงโคจรทรงรี (เช่น ยาว) ซึ่งทำให้บรรลุข้อตกลงได้ ระหว่างการทำนายของทฤษฎีและการสังเกต

จริงอยู่ เคปเลอร์ถือว่าวงรีเป็นเพียงกลอุบายทางคณิตศาสตร์เท่านั้น และเป็นสิ่งที่น่ารังเกียจมากในตอนนั้น เนื่องจากวงรีเป็นตัวเลขที่สมบูรณ์แบบน้อยกว่าวงกลม เคปเลอร์ค้นพบโดยบังเอิญว่าวงโคจรทรงรีอธิบายการสังเกตได้ดี แต่เขาไม่สามารถตกลงสมมติฐานของวงโคจรทรงรีกับแนวคิดของเขาที่ว่าแรงแม่เหล็กเป็นสาเหตุของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ได้ สาเหตุของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ได้รับการเปิดเผยในภายหลังมากในปี ค.ศ. 1687 โดยเซอร์ไอแซก นิวตันในบทความของเขาเรื่อง "หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ" ซึ่งอาจเป็นงานที่สำคัญที่สุดเกี่ยวกับฟิสิกส์เท่าที่เคยมีการตีพิมพ์ ในงานนี้ นิวตันไม่เพียงแต่เสนอทฤษฎีที่อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศและเวลาเท่านั้น แต่ยังได้พัฒนาเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นในการอธิบายการเคลื่อนไหวนี้ด้วย นอกจากนี้ นิวตันยังได้กำหนดกฎแรงโน้มถ่วงสากล ซึ่งวัตถุทุกส่วนในจักรวาลจะถูกดึงดูดไปยังวัตถุอื่นๆ ด้วยแรง ซึ่งยิ่งมีมวลมากเท่าใด มวลของวัตถุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และระยะห่างระหว่างวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น นี่เป็นแรงเดียวกับที่ทำให้วัตถุตกลงสู่พื้น (เรื่องราวที่แนวคิดของนิวตันเกี่ยวกับกฎแรงโน้มถ่วงสากลได้รับแรงบันดาลใจจากลูกแอปเปิ้ลที่ตกลงบนหัวของเขานั้นน่าจะเป็นเพียงนิยายเท่านั้น นิวตันกล่าวเพียงว่าความคิดนั้นเกิดขึ้นเมื่อเขา "อยู่ในอารมณ์ครุ่นคิด" และกำลัง "ภายใต้ความประทับใจจากการตกของแอปเปิ้ล") นิวตันแสดงให้เห็นว่าตามกฎที่เขากำหนดไว้ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ดวงจันทร์ควรเคลื่อนที่ในวงโคจรรูปวงรีรอบโลก และโลกและดาวเคราะห์ควรเคลื่อนที่ ในวงโคจรรูปวงรีรอบดวงอาทิตย์

แบบจำลองโคเปอร์นิคัสขจัดความจำเป็นในการใช้ทรงกลมปโตเลมี และด้วยสมมติฐานที่ว่าจักรวาลมีขอบเขตภายนอกตามธรรมชาติบางประการ เนื่องจากดาวฤกษ์ที่ “คงที่” ไม่ได้แสดงการเคลื่อนไหวใดๆ นอกเหนือจากการเคลื่อนที่ในแต่ละวันของท้องฟ้าที่เกิดจากการหมุนของโลกรอบแกนของมัน จึงเป็นเรื่องธรรมดาที่จะสรุปได้ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นวัตถุเดียวกันกับดวงอาทิตย์ของเรา ซึ่งอยู่ห่างออกไปมากเท่านั้น ห่างออกไป.

นิวตันตระหนักว่าตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขา ดาวต่างๆ จะต้องดึงดูดซึ่งกันและกัน ดังนั้น เห็นได้ชัดว่าไม่สามารถอยู่นิ่งได้ ทำไมไม่เข้าใกล้และสะสมไว้ที่เดียว? ในจดหมายที่เขียนถึงนักคิดคนสำคัญในสมัยของเขาอีกคนหนึ่ง ริชาร์ด เบนท์ลีย์ ซึ่งเขียนเมื่อปี 1691 นิวตันแย้งว่าดาวฤกษ์เหล่านั้นจะมาบรรจบกันและกระจุกดาวก็ต่อเมื่อจำนวนดาวฤกษ์ที่กระจุกตัวอยู่ในพื้นที่อันจำกัดมีจำกัด และถ้าจำนวนดาวไม่มีที่สิ้นสุดและมีการกระจายเท่าๆ กันในอวกาศอันไม่มีที่สิ้นสุด สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นเนื่องจากไม่มีจุดศูนย์กลางที่ชัดเจนซึ่งดาวฤกษ์สามารถ "ตก" ได้

นี่เป็นหนึ่งในข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นเมื่อคิดถึงเรื่องอนันต์ ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด จุดใดๆ ก็ถือได้ว่าเป็นจุดศูนย์กลาง เพราะในแต่ละด้านมีดวงดาวจำนวนอนันต์ แนวทางที่ถูกต้อง (ซึ่งมาทีหลังมาก) คือ การแก้ปัญหาในกรณีที่ดาวตกทับกันอย่างจำกัด และศึกษาว่าผลลัพธ์จะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเพิ่มดาวเข้ากับโครงร่างที่อยู่นอกภูมิภาคที่กำลังพิจารณาและมีการกระจายมากขึ้นหรือ สม่ำเสมอน้อยลง ตามกฎของนิวตัน โดยเฉลี่ยแล้ว ดาวฤกษ์เพิ่มเติมโดยรวมไม่ควรมีผลกระทบต่อดาวฤกษ์ดั้งเดิม ดังนั้นดาวฤกษ์ที่มีโครงสร้างเดิมเหล่านี้จึงควรตกลงเข้าหากันอย่างรวดเร็ว ดังนั้นไม่ว่าจะเพิ่มดาวกี่ดวงก็ยังตกลงมาทับกัน ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับแบบจำลองจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งแรงโน้มถ่วงนั้นมี "ความน่าดึงดูด" ในธรรมชาติโดยเฉพาะ

มันบอกอะไรมากมายเกี่ยวกับบรรยากาศทางปัญญาก่อนต้นศตวรรษที่ 20 ซึ่งไม่มีใครนึกถึงสถานการณ์ที่จักรวาลจะหดตัวหรือขยายตัวได้ แนวคิดที่ยอมรับกันโดยทั่วไปเกี่ยวกับจักรวาลก็คือว่ามันมีอยู่ในรูปแบบที่ไม่เปลี่ยนแปลงมาโดยตลอด หรือว่ามันถูกสร้างขึ้นมาในอดีต - ในรูปแบบที่เราสังเกตอยู่ในขณะนี้ ส่วนหนึ่งอาจเป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าผู้คนมักจะเชื่อในความจริงนิรันดร์ อย่างน้อยก็ควรจำไว้ว่าการปลอบโยนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดนั้นมาจากความคิดที่ว่าแม้ว่าเราทุกคนจะแก่และตายไป แต่จักรวาลก็ดำรงอยู่ชั่วนิรันดร์และไม่เปลี่ยนแปลง

แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ที่เข้าใจว่าตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน จักรวาลไม่สามารถคงที่ได้ และไม่กล้าเสนอแนะว่าจักรวาลสามารถขยายตัวได้ แต่พวกเขาพยายามปรับทฤษฎีเพื่อให้แรงโน้มถ่วงกลายเป็นสิ่งที่น่ารังเกียจในระยะทางที่ไกลมาก ข้อสันนิษฐานนี้ไม่ได้เปลี่ยนการเคลื่อนที่ที่คาดการณ์ไว้ของดาวเคราะห์อย่างมีนัยสำคัญ แต่ทำให้ดาวฤกษ์จำนวนอนันต์ยังคงอยู่ในสภาวะสมดุล แรงดึงดูดจากดาวฤกษ์ใกล้เคียงได้รับความสมดุลด้วยแรงผลักจากดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไป ตอนนี้เชื่อกันว่าสภาวะสมดุลดังกล่าวจะต้องไม่เสถียร: ทันทีที่ดวงดาวในภูมิภาคใด ๆ อยู่ใกล้กันมากขึ้นการดึงดูดซึ่งกันและกันของพวกมันจะเข้มข้นขึ้นและเกินพลังที่น่ารังเกียจซึ่งเป็นผลมาจากการที่ดวงดาวจะยังคงดำเนินต่อไป ตกใส่กัน ในทางกลับกัน ถ้าดวงดาวอยู่ห่างจากกันเพียงเล็กน้อย พลังที่น่ารังเกียจก็จะเข้าครอบงำเหนือพลังที่ดึงดูดใจ และดวงดาวก็จะแยกออกจากกัน

การคัดค้านแนวคิดเรื่องจักรวาลคงที่อันไม่มีที่สิ้นสุดอีกประการหนึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับชื่อของนักปรัชญาชาวเยอรมัน Heinrich Olbers ซึ่งตีพิมพ์เหตุผลของเขาในเรื่องนี้ในปี 1823 ในความเป็นจริง ผู้ร่วมสมัยของนิวตันหลายคนดึงความสนใจไปที่ปัญหานี้ และรายงานของ Olbers ก็ไม่ใช่คนแรกที่นำเสนอข้อโต้แย้งที่รุนแรงต่อแนวคิดดังกล่าว อย่างไรก็ตาม นี่เป็นกลุ่มแรกที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ความจริงก็คือในจักรวาลที่คงที่อย่างไม่มีที่สิ้นสุด รังสีการมองเห็นเกือบทุกดวงควรหยุดอยู่บนพื้นผิวของดาวฤกษ์บางดวง ดังนั้นท้องฟ้าทั้งหมดจึงควรส่องสว่างอย่างสดใสเหมือนดวงอาทิตย์แม้ในเวลากลางคืน ข้อโต้แย้งของ Olbers คือแสงจากดวงดาวที่อยู่ห่างไกลจะต้องถูกทำให้อ่อนลงโดยการดูดกลืนโดยสสารระหว่างเรากับดาวเหล่านั้น แต่แล้วสสารนี้ก็ร้อนขึ้นและส่องแสงเจิดจ้าราวกับดวงดาวนั่นเอง วิธีเดียวที่จะหลีกเลี่ยงข้อสรุปว่าความสว่างของท้องฟ้าทั้งหมดเทียบได้กับความสว่างของดวงอาทิตย์ก็คือการสันนิษฐานว่าดวงดาวไม่ได้ส่องแสงตลอดไป แต่ "สว่างขึ้น" เมื่อเวลาใดเวลาหนึ่งโดยเฉพาะ ในกรณีนี้สารดูดกลืนจะไม่มีเวลาให้ความร้อนหรือแสงของดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไปจะไม่มีเวลามาถึงเรา ดังนั้นเราจึงมาถึงคำถามว่าทำไมดวงดาวจึงสว่างขึ้น

แน่นอนว่าผู้คนได้พูดคุยถึงต้นกำเนิดของจักรวาลมาก่อนหน้านี้แล้ว ในแนวคิดเกี่ยวกับจักรวาลวิทยายุคแรกๆ มากมาย เช่นเดียวกับในภาพโลกของชาวยิว คริสเตียน และมุสลิม จักรวาลเกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งและไม่ไกลนักในอดีต ข้อโต้แย้งประการหนึ่งที่สนับสนุนการเริ่มต้นดังกล่าวคือความรู้สึกจำเป็นต้องมีสาเหตุแรกบางอย่างที่จะอธิบายการดำรงอยู่ของจักรวาล (ภายในจักรวาลเอง เหตุการณ์ใด ๆ ที่เกิดขึ้นในจักรวาลนั้นจะถูกอธิบายว่าเป็นผลมาจากเหตุการณ์อื่นที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ การดำรงอยู่ของจักรวาลนั้นสามารถอธิบายได้ในลักษณะนี้เท่านั้น โดยสมมุติว่ามันมีจุดเริ่มต้นบางอย่าง) ข้อโต้แย้งอีกประการหนึ่งคือ แสดงออกโดยออเรลิอุส ออกัสติน หรือนักบุญออกัสตินในงานเรื่อง “On the City of God” เขาตั้งข้อสังเกตว่าอารยธรรมกำลังพัฒนาและเราจำได้ว่าใครเป็นผู้กระทำสิ่งนี้หรือกระทำการหรือคิดค้นกลไกนี้หรือสิ่งนั้น ด้วยเหตุนี้ มนุษย์และจักรวาลจึงไม่สามารถดำรงอยู่ได้เป็นเวลานานนัก นักบุญออกัสตินเชื่อตามหนังสือปฐมกาลว่าจักรวาลถูกสร้างขึ้นประมาณ 5,000 ปีก่อนการประสูติของพระคริสต์ (ที่น่าสนใจคือนี่เป็นช่วงใกล้สิ้นสุดยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย - ประมาณ 10,000 ปีก่อนคริสตกาล - ซึ่งนักโบราณคดีพิจารณาว่าเป็นจุดเริ่มต้นของอารยธรรม)

อริสโตเติลเช่นเดียวกับนักปรัชญาชาวกรีกโบราณส่วนใหญ่ไม่ชอบแนวคิดเรื่องการสร้างโลกเพราะมันมาจากการแทรกแซงของพระเจ้า พวกเขาเชื่อว่าเผ่าพันธุ์มนุษย์และโลกดำรงอยู่ตลอดไปและจะคงอยู่ตลอดไป นักคิดในสมัยโบราณยังเข้าใจข้อโต้แย้งที่กล่าวข้างต้นเกี่ยวกับความก้าวหน้าของอารยธรรมและตอบโต้: พวกเขาระบุว่าเผ่าพันธุ์มนุษย์กลับไปสู่ขั้นเริ่มต้นของอารยธรรมเป็นระยะ ๆ ภายใต้อิทธิพลของน้ำท่วมและภัยพิบัติทางธรรมชาติอื่น ๆ

คำถามที่ว่าจักรวาลมีจุดเริ่มต้นตรงเวลาหรือไม่ และอวกาศมีจำกัดหรือไม่นั้น นักปรัชญาอิมมานูเอล คานท์ได้หยิบยกขึ้นมาในผลงานชิ้นสำคัญของเขา (แม้ว่าจะเข้าใจยากมาก) เรื่อง “Critique of Pure Reason” ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1781 คานท์เรียกคำถามเหล่านี้ว่าเป็นปฏิปักษ์ (ซึ่งก็คือความขัดแย้ง) ของเหตุผลล้วนๆ เพราะเขารู้สึกว่ามีข้อโต้แย้งที่น่าสนใจพอๆ กันสำหรับวิทยานิพนธ์ทั้งสอง กล่าวคือ จักรวาลมีจุดเริ่มต้น และสิ่งที่ตรงกันข้ามคือจักรวาลมีจุดเริ่มต้น มีอยู่เสมอ เพื่อพิสูจน์วิทยานิพนธ์ของเขา คานท์อ้างเหตุผลต่อไปนี้: หากจักรวาลไม่มีจุดเริ่มต้น เหตุการณ์ใด ๆ ก็ควรจะถูกนำหน้าด้วยเวลาที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งตามที่ปราชญ์กล่าวไว้นั้นเป็นเรื่องไร้สาระ เพื่อสนับสนุนสิ่งที่ตรงกันข้าม มีการพิจารณาว่าหากจักรวาลมีจุดเริ่มต้น ก็ต้องใช้เวลาอันไม่มีที่สิ้นสุดก่อนหน้านั้น และไม่ชัดเจนว่าเหตุใดจักรวาลจึงเกิดขึ้นในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งโดยเฉพาะ โดยพื้นฐานแล้ว การให้เหตุผลของคานท์สำหรับวิทยานิพนธ์และสิ่งที่ตรงกันข้ามนั้นแทบจะเหมือนกันเลย ในทั้งสองกรณี การให้เหตุผลขึ้นอยู่กับสมมติฐานโดยปริยายของนักปรัชญาที่ว่าเวลาจะดำเนินไปอย่างไม่มีกำหนดในอดีต โดยไม่คำนึงว่าจักรวาลจะมีอยู่เสมอหรือไม่ ดังที่เราจะเห็นว่าแนวคิดเรื่องเวลาไม่มีความหมายจนกระทั่งการกำเนิดของจักรวาล นักบุญออกัสตินเป็นคนแรกที่สังเกตเรื่องนี้ เขาถูกถามว่า “พระเจ้าทำอะไรก่อนพระองค์จะทรงสร้างโลก” และออกัสตินไม่ได้โต้แย้งว่าพระเจ้ากำลังเตรียมนรกสำหรับผู้ที่ถามคำถามเช่นนั้น แต่เขากลับตั้งสมมติฐานว่าเวลาเป็นทรัพย์สินของโลกที่พระเจ้าทรงสร้างไว้ และก่อนการกำเนิดของจักรวาลนั้นไม่มีเวลา

เมื่อคนส่วนใหญ่ถือว่าจักรวาลโดยรวมมีความคงที่และไม่เปลี่ยนแปลง คำถามที่ว่าจักรวาลมีจุดเริ่มต้นหรือไม่นั้นเป็นเรื่องของอภิปรัชญาหรือเทววิทยามากกว่า ภาพของโลกที่สังเกตได้สามารถอธิบายได้ดีพอๆ กันทั้งภายใต้กรอบของทฤษฎีที่ว่าจักรวาลมีอยู่ตลอดมา และบนพื้นฐานสมมติฐานที่ว่ามันมีการเคลื่อนไหวในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง แต่ในลักษณะที่ รูปลักษณ์ภายนอกก็ดำรงอยู่เป็นนิตย์ แต่ในปี 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิล ค้นพบพื้นฐาน: เขาสังเกตเห็นว่ากาแลคซีที่อยู่ไกลออกไป ไม่ว่าพวกมันจะอยู่ที่ไหนบนท้องฟ้า มักจะเคลื่อนตัวออกห่างจากเราด้วยความเร็วสูงเสมอ [ตามสัดส่วนของระยะห่างของพวกมัน] 3
ที่นี่และด้านล่าง ความคิดเห็นของนักแปลที่ชี้แจงข้อความของผู้เขียนจะอยู่ในวงเล็บเหลี่ยม - บันทึก เอ็ด

กล่าวอีกนัยหนึ่ง จักรวาลกำลังขยายตัว ซึ่งหมายความว่าในอดีต วัตถุในจักรวาลอยู่ใกล้กันมากกว่าที่เป็นอยู่ในตอนนี้ และดูเหมือนว่า ณ จุดหนึ่ง - ประมาณ 10-20 พันล้านปีก่อน - ทุกสิ่งที่อยู่ในจักรวาลกระจุกตัวอยู่ในที่เดียว ดังนั้นความหนาแน่นของจักรวาลจึงไม่มีที่สิ้นสุด การค้นพบครั้งนี้ได้นำคำถามเกี่ยวกับการกำเนิดจักรวาลมาสู่ขอบเขตวิทยาศาสตร์

ประวัติศาสตร์โดยย่อของกาลเวลา

สำนักพิมพ์แสดงความขอบคุณหน่วยงานวรรณกรรม Writers House LLC (USA) และ Synopsis Literary Agency (รัสเซีย) ที่ให้ความช่วยเหลือในการได้รับสิทธิ์

* * *

อุทิศให้กับเจน

ความกตัญญู

ฉันตัดสินใจลองเขียนหนังสือยอดนิยมเกี่ยวกับอวกาศและเวลาหลังจากบรรยาย Loeb Lectures ที่ Harvard ในปี 1982 ในเวลานั้นมีหนังสือสองสามเล่มเกี่ยวกับเอกภพและหลุมดำยุคแรกๆ อยู่แล้ว ทั้งสองเล่มดีมาก เช่น หนังสือ "The First Three Minutes" ของ Steven Weinberg และแย่มาก ซึ่งไม่จำเป็นต้องเอ่ยชื่อในที่นี้ แต่สำหรับฉันดูเหมือนว่าไม่มีใครตอบคำถามที่กระตุ้นให้ฉันศึกษาจักรวาลวิทยาและทฤษฎีควอนตัม: จักรวาลมาจากไหน? มันเกิดขึ้นได้อย่างไรและทำไม? มันจะจบไหม และถ้ามันจบลงอย่างไร? คำถามเหล่านี้ทำให้เราทุกคนสนใจ แต่วิทยาศาสตร์สมัยใหม่เต็มไปด้วยคณิตศาสตร์ และมีผู้เชี่ยวชาญเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่รู้เพียงพอที่จะเข้าใจทั้งหมดนี้ อย่างไรก็ตาม แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับการกำเนิดและชะตากรรมต่อไปของจักรวาลสามารถนำเสนอได้โดยไม่ต้องใช้คณิตศาสตร์ในลักษณะที่จะเข้าใจได้แม้กระทั่งกับผู้ที่ไม่ได้รับการศึกษาพิเศษก็ตาม นี่คือสิ่งที่ฉันพยายามทำในหนังสือของฉัน ฉันประสบความสำเร็จในเรื่องนี้มากเพียงใดเพื่อให้ผู้อ่านตัดสิน

ฉันได้รับแจ้งว่าทุกสูตรที่รวมอยู่ในหนังสือเล่มนี้จะลดจำนวนผู้ซื้อลงครึ่งหนึ่ง จากนั้นฉันก็ตัดสินใจทำโดยไม่มีสูตรเลย จริงอยู่ในท้ายที่สุดฉันยังคงเขียนสมการหนึ่ง - สมการไอน์สไตน์ที่มีชื่อเสียง E=mc²- ฉันหวังว่ามันจะไม่ทำให้ผู้อ่านที่มีศักยภาพของฉันกลัวครึ่งหนึ่ง

นอกเหนือจากความเจ็บป่วยของฉัน - เส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic - จากนั้นในเกือบทุกอย่างฉันก็โชคดี ความช่วยเหลือและการสนับสนุนจากเจนภรรยาของฉันและลูกๆ โรเบิร์ต ลูซี และทิโมธีทำให้ฉันสามารถมีชีวิตที่ค่อนข้างปกติและประสบความสำเร็จในที่ทำงาน ฉันยังโชคดีที่เลือกฟิสิกส์เชิงทฤษฎี เพราะมันเข้ากับหัวของฉันไปหมด ดังนั้นความอ่อนแอทางร่างกายของฉันจึงไม่เป็นอุปสรรคร้ายแรง เพื่อนร่วมงานของฉันให้ความช่วยเหลือสูงสุดแก่ฉันเสมอโดยไม่มีข้อยกเว้น

ในตอนแรก ขั้นตอนการทำงาน "คลาสสิก" เพื่อนร่วมงานและผู้ช่วยที่ใกล้ที่สุดของฉันคือ Roger Penrose, Robert Gerok, Brandon Carter และ George Ellis ฉันรู้สึกขอบคุณพวกเขาสำหรับความช่วยเหลือและความร่วมมือของพวกเขา ขั้นตอนนี้ปิดท้ายด้วยการตีพิมพ์หนังสือ “Large-Scale Structure of Spacetime” ซึ่งเอลลิสและฉันเขียนในปี 1973 ฉันไม่แนะนำให้ผู้อ่านหันไปหาข้อมูลเพิ่มเติม เพราะเนื้อหาเต็มไปด้วยสูตรและอ่านยาก ฉันหวังว่าตั้งแต่นั้นมา ฉันได้เรียนรู้ที่จะเขียนให้เข้าถึงได้มากขึ้น

ในช่วงระยะที่สองของงาน "ควอนตัม" ซึ่งเริ่มต้นในปี 1974 ฉันทำงานร่วมกับ Gary Gibbons, Don Page และ Jim Hartle เป็นหลัก ฉันเป็นหนี้พวกเขามากมาย เช่นเดียวกับนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของฉันที่ให้ความช่วยเหลือฉันมากมายทั้งในแง่ "กายภาพ" และ "ทฤษฎี" ความจำเป็นในการติดตามนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาเป็นแรงจูงใจที่สำคัญอย่างยิ่ง และฉันคิดว่าช่วยป้องกันไม่ให้ฉันติดหล่ม

Brian Witt หนึ่งในนักเรียนของฉัน ช่วยฉันมากในการเขียนหนังสือเล่มนี้ ในปี 1985 หลังจากร่างโครงร่างคร่าวๆ ของหนังสือเล่มแรก ฉันก็ล้มป่วยด้วยโรคปอดบวม จากนั้นการผ่าตัด และหลังจากการผ่าตัดแช่งชักหักกระดูก ฉันหยุดพูด สูญเสียความสามารถในการสื่อสารโดยสิ้นเชิง ฉันคิดว่าฉันคงอ่านหนังสือไม่จบ แต่ Brian ไม่เพียงแต่ช่วยฉันแก้ไขเท่านั้น เขายังสอนวิธีใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์สื่อสาร Living Center ซึ่งมอบให้ฉันโดย Walt Waltosh จาก Words Plus, Inc., Sunnyvale, California ด้วยความช่วยเหลือนี้ ฉันสามารถเขียนหนังสือและบทความได้ และยังพูดคุยกับผู้คนผ่านเครื่องสังเคราะห์เสียงพูดที่บริษัท Speech Plus มอบให้ฉันอีกด้วย David Mason ติดตั้งซินธิไซเซอร์นี้และคอมพิวเตอร์ส่วนตัวขนาดเล็กบนรถเข็นของฉัน ระบบนี้เปลี่ยนแปลงทุกอย่าง: มันกลายเป็นเรื่องง่ายสำหรับฉันในการสื่อสารมากกว่าก่อนที่ฉันจะสูญเสียเสียงไป

ฉันรู้สึกขอบคุณหลายๆ คนที่ได้อ่านหนังสือฉบับล่วงหน้าเพื่อขอคำแนะนำว่าจะปรับปรุงอย่างไร ดังนั้น Peter Gazzardi บรรณาธิการของ Bantam Books จึงส่งจดหมายมาให้ฉันฉบับแล้วฉบับเล่าพร้อมความคิดเห็นและคำถามเกี่ยวกับประเด็นต่างๆ ที่เขาคิดว่าอธิบายได้ไม่ดี เป็นที่ยอมรับว่าฉันค่อนข้างรำคาญเมื่อได้รับรายการแก้ไขที่แนะนำจำนวนมาก แต่ Gazzardi พูดถูกอย่างแน่นอน ฉันแน่ใจว่าหนังสือเล่มนี้ดีขึ้นมากโดย Gazzardi ถูจมูกของฉันในข้อผิดพลาด

ฉันขอขอบคุณผู้ช่วยของฉันอย่าง Colin Williams, David Thomas และ Raymond Laflamme, เลขานุการของฉัน Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl Billington และ Sue Macy และพยาบาลของฉัน

ฉันไม่สามารถบรรลุผลสำเร็จได้หากค่าใช้จ่ายทั้งหมดของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการดูแลรักษาทางการแพทย์ที่จำเป็นไม่ได้ตกเป็นภาระของวิทยาลัย Gonville และ Caius, สภาวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และมูลนิธิ Leverhulme, MacArthur, Nuffield และ Ralph Smith ฉันรู้สึกขอบคุณพวกเขาทุกคนมาก

20 ตุลาคม 1987
สตีเฟน ฮอว์คิง

บทที่แรก
ความคิดของเราเกี่ยวกับจักรวาล

ความคิดของจักรวาลในฐานะหอคอยเต่าที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นดูตลกสำหรับพวกเราส่วนใหญ่ แต่ทำไมเราถึงคิดว่าเรารู้ดีกว่า? เรารู้อะไรเกี่ยวกับจักรวาลและเรารู้ได้อย่างไร? จักรวาลมาจากไหนและจะเกิดอะไรขึ้นกับมัน? จักรวาลมีจุดเริ่มต้นหรือไม่ และถ้ามี เกิดอะไรขึ้น? ก่อนเริ่มต้น- สาระสำคัญของเวลาคืออะไร? มันจะสิ้นสุดไหม? ความสำเร็จของฟิสิกส์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซึ่งเป็นผลมาจากเทคโนโลยีใหม่ที่ยอดเยี่ยม ทำให้เราได้รับคำตอบสำหรับคำถามบางข้อที่เราเผชิญอยู่มานานในที่สุด เมื่อเวลาผ่านไป คำตอบเหล่านี้อาจจะแน่นอนพอๆ กับความจริงที่ว่าโลกหมุนรอบดวงอาทิตย์ และอาจไร้สาระเหมือนกับหอคอยเต่า เวลาเท่านั้น (อะไรก็ตาม) ที่จะตัดสิน

ย้อนกลับไปใน 340 ปีก่อนคริสตกาล จ. อริสโตเติล นักปรัชญาชาวกรีกในหนังสือของเขาเรื่อง On the Heavens ให้ข้อโต้แย้งที่น่าสนใจสองข้อเพื่อสนับสนุนความจริงที่ว่าโลกไม่ได้แบนเหมือนจาน แต่กลมเหมือนลูกบอล ประการแรก อริสโตเติลเดาว่าจันทรุปราคาเกิดขึ้นเมื่อโลกอยู่ระหว่างดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ โลกทอดเงาทรงกลมบนดวงจันทร์เสมอ และสิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อโลกเป็นรูปทรงกลมเท่านั้น หากโลกเป็นจานแบน เงาของมันก็จะมีรูปร่างเป็นวงรียาว เว้นแต่ว่าสุริยุปราคาจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์อยู่บนแกนของจานพอดีเสมอ ประการที่สอง จากประสบการณ์การเดินทางทางทะเล ชาวกรีกรู้ว่าในภูมิภาคทางใต้ ดาวเหนืออยู่บนท้องฟ้าต่ำกว่าในพื้นที่ทางเหนือ (เนื่องจากดาวเหนืออยู่เหนือขั้วโลกเหนือ มันจะอยู่เหนือศีรษะของผู้สังเกตการณ์ที่ยืนอยู่ที่ขั้วโลกเหนือโดยตรง และสำหรับบุคคลที่เส้นศูนย์สูตรจะดูเหมือนว่าอยู่บนขอบฟ้า) เมื่อทราบถึงความแตกต่างใน ตำแหน่งที่ชัดเจนของดาวเหนือในอียิปต์และกรีซ อริสโตเติลยังสามารถคำนวณได้ว่าความยาวของเส้นศูนย์สูตรคือ 400,000 สตาเดีย ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าสนามนี้มีค่าเท่ากับเท่าใด แต่อยู่ที่ระยะประมาณ 200 เมตร ดังนั้นค่าประมาณของอริสโตเติลจึงประมาณ 2 เท่าของค่าที่ยอมรับในปัจจุบัน ชาวกรีกยังมีข้อโต้แย้งประการที่สามที่สนับสนุนรูปร่างทรงกลมของโลก: หากโลกไม่กลมแล้วเหตุใดเราจึงเห็นใบเรือลอยอยู่เหนือขอบฟ้าก่อนแล้วจึงเห็นเฉพาะตัวเรือเท่านั้น

อริสโตเติลเชื่อว่าโลกไม่มีการเคลื่อนไหว และดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดวงดาวต่างๆ หมุนรอบโลกเป็นวงโคจรเป็นวงกลม ตามมุมมองอันลึกลับของเขา เขาถือว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล และการเคลื่อนที่แบบวงกลมนั้นสมบูรณ์แบบที่สุด ในศตวรรษที่ 2 ปโตเลมีได้พัฒนาแนวคิดของอริสโตเติลให้เป็นแบบจำลองทางจักรวาลวิทยาที่สมบูรณ์ โลกตั้งอยู่ตรงกลาง ล้อมรอบด้วยทรงกลมแปดลูกซึ่งมีดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์ห้าดวงที่รู้จักกันในขณะนั้น ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ (รูปที่ 1.1) ปโตเลมีเชื่อว่าดาวเคราะห์ดวงต่างๆ เคลื่อนตัวเป็นวงกลมเล็กๆ ซึ่งเชื่อมต่อกับทรงกลมที่สอดคล้องกัน สิ่งนี้อธิบายเส้นทางที่ซับซ้อนมากที่เราเห็นว่าดาวเคราะห์เคลื่อนไป บนทรงกลมสุดท้ายมีดาวฤกษ์คงที่ ซึ่งยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิมสัมพันธ์กัน และเคลื่อนที่ข้ามท้องฟ้าไปรวมกันเป็นดาวดวงเดียว สิ่งที่อยู่เหนือทรงกลมสุดท้ายนั้นไม่ได้รับการอธิบาย แต่ในกรณีใด ๆ มนุษยชาติก็ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลอีกต่อไป

ข้าว. 1.1

แบบจำลองของปโตเลมีทำให้สามารถทำนายตำแหน่งของเทห์ฟากฟ้าบนท้องฟ้าได้ค่อนข้างดี แต่เพื่อการทำนายที่แม่นยำ เขาต้องยอมรับว่าในบางสถานที่ วิถีโคจรของดวงจันทร์เคลื่อนเข้าใกล้โลกมากกว่าที่อื่นถึง 2 เท่า ซึ่งหมายความว่าในตำแหน่งหนึ่ง ดวงจันทร์ควรจะปรากฏใหญ่กว่าอีกตำแหน่งหนึ่งถึง 2 เท่า! ปโตเลมีตระหนักถึงข้อบกพร่องนี้ แต่ทว่าทฤษฎีของเขาก็ได้รับการยอมรับ แม้ว่าจะไม่ใช่ทุกที่ก็ตาม คริสตจักรคริสเตียนยอมรับแบบจำลองปโตเลมีของจักรวาลว่าไม่ขัดแย้งกับพระคัมภีร์ แบบจำลองนี้ดีเพราะมันเหลือพื้นที่มากมายสำหรับนรกและสวรรค์นอกขอบเขตของดวงดาวที่ตายตัว อย่างไรก็ตาม ในปี 1514 บาทหลวงชาวโปแลนด์ นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคุส ได้เสนอแบบจำลองที่ง่ายกว่านี้อีก (ในตอนแรก โคเปอร์นิคัสอาจเกรงว่าศาสนจักรจะประกาศว่าเขาเป็นคนนอกรีตโดยไม่เปิดเผยชื่อ) แนวคิดของเขาคือให้ดวงอาทิตย์ยืนนิ่งอยู่ตรงกลาง ส่วนโลกและดาวเคราะห์อื่นๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงโคจรเป็นวงกลม เกือบหนึ่งศตวรรษผ่านไปก่อนที่แนวคิดของโคเปอร์นิคัสจะได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง นักดาราศาสตร์สองคน ได้แก่ โยฮันเนส เคปเลอร์ ชาวเยอรมัน และกาลิเลโอ กาลิเลอี ชาวอิตาลี ออกมาสนับสนุนทฤษฎีของโคเปอร์นิคัส แม้ว่าวงโคจรที่โคเปอร์นิคัสทำนายไว้ไม่ตรงกับที่สังเกตได้ทั้งหมดก็ตาม ทฤษฎีอริสโตเติล-ปโตเลมีพบว่าไม่สามารถป้องกันได้ในปี 1609 เมื่อกาลิเลโอเริ่มสังเกตท้องฟ้ายามค่ำคืนโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ประดิษฐ์ขึ้นใหม่ ด้วยการเล็งกล้องโทรทรรศน์ของเขาไปที่ดาวเคราะห์ดาวพฤหัสบดี กาลิเลโอจึงค้นพบดาวเทียมหรือดวงจันทร์ขนาดเล็กหลายดวงที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดี นั่นหมายความว่าไม่ใช่ว่าเทห์ฟากฟ้าทุกดวงจะต้องโคจรรอบโลกโดยตรง ดังที่อริสโตเติลและปโตเลมีเชื่อ (แน่นอนว่า เราอาจสันนิษฐานได้ว่าโลกตั้งอยู่ใจกลางจักรวาล และดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่ซับซ้อนมากรอบโลก ดังนั้นพวกมันจึงดูเหมือนโคจรรอบดาวพฤหัสบดีเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสมีมาก ง่ายกว่า) ในเวลาเดียวกัน โยฮันเนส เคปเลอร์ได้แก้ไขทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสโดยยึดสมมติฐานที่ว่าดาวเคราะห์ไม่ได้เคลื่อนที่เป็นวงกลม แต่เคลื่อนที่เป็นวงรี (วงรีเป็นวงกลมยาว) ในที่สุดตอนนี้คำทำนายก็ตรงกับผลการสังเกต

สำหรับเคปเลอร์ วงโคจรทรงรีของเขานั้นเป็นสมมุติฐานเทียม (เฉพาะกิจ) และยิ่งกว่านั้น ยังเป็นสมมติฐานที่ "ไม่สง่างาม" เนื่องจากวงรีนั้นเป็นรูปร่างที่สมบูรณ์แบบน้อยกว่าวงกลมมาก หลังจากค้นพบโดยบังเอิญว่าวงโคจรทรงรีสอดคล้องกับการสำรวจที่ดี เคปเลอร์ไม่สามารถประสานข้อเท็จจริงนี้กับแนวคิดของเขาที่ว่าดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ภายใต้อิทธิพลของแรงแม่เหล็กได้ คำอธิบายนี้มีขึ้นในเวลาต่อมาในปี 1687 เมื่อไอแซก นิวตันตีพิมพ์หนังสือของเขาเรื่อง “Mathematical Principles of Natural Philosophy” ในนั้นนิวตันไม่เพียง แต่หยิบยกทฤษฎีการเคลื่อนที่ของวัตถุในเวลาและอวกาศเท่านั้น แต่ยังพัฒนาวิธีการทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นสำหรับการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของวัตถุท้องฟ้าอีกด้วย นอกจากนี้ นิวตันยังตั้งกฎแรงโน้มถ่วงสากล ซึ่งวัตถุทุกส่วนในจักรวาลจะถูกดึงดูดไปยังวัตถุอื่นที่มีแรงมากกว่า มวลของวัตถุเหล่านี้ก็จะยิ่งมากขึ้น และระยะห่างระหว่างวัตถุก็จะน้อยลง นี่เป็นแรงเดียวกับที่ทำให้วัตถุล้มลงกับพื้น (เรื่องราวที่นิวตันได้รับแรงบันดาลใจจากลูกแอปเปิ้ลที่ตกลงบนหัวของเขานั้นแทบไม่น่าเชื่อถือเลย นิวตันเองก็บอกเพียงว่าความคิดเรื่องแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นกับเขาในขณะที่เขากำลังนั่งอยู่ใน "อารมณ์ครุ่นคิด" และ "โอกาสคือการล้ม ของแอปเปิ้ล ".) นิวตันแสดงให้เห็นเพิ่มเติมว่าตามกฎหมายของเขาดวงจันทร์ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเคลื่อนที่ในวงโคจรรูปวงรีรอบโลกและโลกและดาวเคราะห์หมุนรอบวงโคจรเป็นวงรีรอบดวงอาทิตย์

แบบจำลองโคเปอร์นิคัสช่วยกำจัดทรงกลมท้องฟ้าของปโตเลมี และในขณะเดียวกันก็ทำให้แนวคิดที่ว่าจักรวาลมีขอบเขตตามธรรมชาติอยู่บ้าง เนื่องจาก "ดวงดาวที่อยู่กับที่" จะไม่เปลี่ยนตำแหน่งบนท้องฟ้า ยกเว้นการเคลื่อนที่แบบวงกลมที่เกี่ยวข้องกับการหมุนของโลกรอบแกนของมัน จึงเป็นเรื่องธรรมดาที่จะสันนิษฐานว่าดวงดาวที่อยู่กับที่นั้นเป็นวัตถุที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ของเรา เพียงแต่มากกว่านั้นมาก ห่างไกล

นิวตันเข้าใจว่าตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขา ดาวต่างๆ ควรถูกดึงดูดเข้าหากัน ดังนั้น ดูเหมือนว่าไม่สามารถคงอยู่นิ่งเฉยได้อย่างสมบูรณ์ ไม่ควรล้มทับกันและเข้าใกล้กันในจุดหนึ่งไม่ใช่หรือ? ในปี ค.ศ. 1691 นิวตันเขียนจดหมายถึงริชาร์ด เบนท์ลีย์ นักคิดชั้นนำในยุคนั้นว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นจริง ๆ หากเรามีดาวฤกษ์เพียงจำนวนจำกัดในพื้นที่อวกาศอันจำกัด แต่นิวตันให้เหตุผลว่า ถ้าจำนวนดาวไม่มีที่สิ้นสุดและมีการกระจายเท่า ๆ กันไม่มากก็น้อยในอวกาศอันไม่มีที่สิ้นสุด สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากไม่มีจุดศูนย์กลางที่จะต้องตกลงไป

ข้อโต้แย้งเหล่านี้เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่าการประสบปัญหาเมื่อพูดถึงเรื่องอนันต์นั้นง่ายดายเพียงใด ในจักรวาลอันไม่มีที่สิ้นสุด จุดใดๆ ก็สามารถถือเป็นศูนย์กลางได้ เนื่องจากทั้งสองด้านมีจำนวนดาวไม่มีที่สิ้นสุด หลังจากนั้นไม่นานพวกเขาก็ตระหนักว่าแนวทางที่ถูกต้องกว่านั้นคือการใช้ระบบจำกัดซึ่งดวงดาวทุกดวงจะตกลงมาทับกันและพุ่งเข้าหาศูนย์กลาง และดูว่าจะเกิดการเปลี่ยนแปลงอะไรขึ้นหากเราเพิ่มดวงดาวมากขึ้นเรื่อยๆ โดยกระจายโดยประมาณ นอกภูมิภาคอย่างเท่าเทียมกันภายใต้การพิจารณา ตามกฎของนิวตัน โดยเฉลี่ยแล้ว ดาวฤกษ์ที่เพิ่มขึ้นจะไม่ส่งผลกระทบต่อดาวดวงเดิมแต่อย่างใด กล่าวคือ ดาวฤกษ์จะตกลงสู่ศูนย์กลางของพื้นที่ที่เลือกด้วยความเร็วเท่ากัน ต่อให้เพิ่มกี่ดาวก็มักจะมุ่งไปที่ศูนย์กลางเสมอ ทุกวันนี้เป็นที่ทราบกันดีว่าแบบจำลองคงที่อันไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลนั้นเป็นไปไม่ได้หากแรงโน้มถ่วงยังคงเป็นแรงดึงดูดซึ่งกันและกันอยู่เสมอ

น่าสนใจว่าสถานะทั่วไปของความคิดทางวิทยาศาสตร์เป็นอย่างไรก่อนต้นศตวรรษที่ 20 จักรวาลสามารถขยายหรือหดตัวไม่เคยเกิดขึ้นกับใครเลย ทุกคนเชื่อว่าจักรวาลดำรงอยู่ในสถานะไม่เปลี่ยนแปลงเสมอหรือถูกสร้างขึ้น ณ จุดใดจุดหนึ่งในอดีตโดยประมาณอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน สิ่งนี้อาจอธิบายได้บางส่วนจากแนวโน้มของผู้คนที่จะเชื่อในความจริงนิรันดร์ และจากการดึงดูดพิเศษของแนวคิดที่ว่าแม้ว่าพวกเขาจะแก่และตายไป แต่จักรวาลก็จะยังคงอยู่ชั่วนิรันดร์และไม่เปลี่ยนแปลง

แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ที่ตระหนักว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันทำให้จักรวาลคงที่เป็นไปไม่ได้ ก็ไม่ได้คิดถึงสมมติฐานของจักรวาลที่กำลังขยายตัว พวกเขาพยายามปรับเปลี่ยนทฤษฎีโดยทำให้แรงโน้มถ่วงน่ารังเกียจในระยะทางที่ไกลมาก สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนการเคลื่อนที่ที่ทำนายไว้ของดาวเคราะห์ในทางปฏิบัติ แต่ช่วยให้การกระจายตัวของดาวฤกษ์อย่างไม่สิ้นสุดยังคงอยู่ในสมดุล เนื่องจากการดึงดูดของดาวฤกษ์ใกล้เคียงได้รับการชดเชยด้วยการผลักไสจากดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกล แต่ตอนนี้เราเชื่อว่าความสมดุลดังกล่าวจะไม่เสถียร ในความเป็นจริง หากในบางพื้นที่ ดวงดาวเข้ามาใกล้อีกหน่อย แรงดึงดูดระหว่างพวกมันก็จะเพิ่มขึ้นและแข็งแกร่งกว่าแรงผลัก ดังนั้นดวงดาวก็จะเข้ามาใกล้มากขึ้นเรื่อยๆ หากระยะห่างระหว่างดวงดาวเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แรงผลักจะมีค่าเกินและระยะห่างจะเพิ่มขึ้น

การคัดค้านแบบจำลองจักรวาลคงที่อันไม่มีที่สิ้นสุดอีกประการหนึ่งมักเกิดจากนักปรัชญาชาวเยอรมัน ไฮน์ริช โอลเบอร์ส ผู้ตีพิมพ์ผลงานเกี่ยวกับแบบจำลองนี้ในปี พ.ศ. 2366 ผู้ร่วมสมัยของนิวตันหลายคนกำลังแก้ไขปัญหาเดียวกัน และรายงานของอัลเบอร์ก็ไม่ใช่คนแรกที่โต้แย้งอย่างจริงจังด้วยซ้ำ เธอเป็นคนแรกที่ถูกกล่าวถึงอย่างกว้างขวาง ข้อโต้แย้งคือ: ในเอกภพที่หยุดนิ่งอย่างไม่มีที่สิ้นสุด รังสีแห่งการมองเห็นใดๆ จะต้องหยุดนิ่งบนดาวฤกษ์บางดวง แต่แล้วท้องฟ้าแม้ในเวลากลางคืนก็ควรจะส่องแสงเจิดจ้าเหมือนดวงอาทิตย์ ข้อโต้แย้งของโอลเบอร์สคือแสงที่มาจากดาวฤกษ์ไกลโพ้นมายังเราควรถูกทำให้อ่อนลงโดยการดูดกลืนสสารในเส้นทางของมัน แต่ในกรณีนี้ สสารนี้เองควรจะร้อนขึ้นและเรืองแสงเจิดจ้าเหมือนดวงดาว วิธีเดียวที่จะหลีกเลี่ยงข้อสรุปว่าท้องฟ้ายามค่ำคืนส่องสว่างเจิดจ้าเช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ คือการสันนิษฐานว่าดวงดาวไม่ได้ส่องแสงเสมอไป แต่ส่องสว่าง ณ จุดใดจุดหนึ่งในอดีต จากนั้นสารดูดกลืนอาจยังไม่มีเวลาอุ่นขึ้นหรือแสงของดวงดาวที่อยู่ห่างไกลยังมาไม่ถึงเรา แต่คำถามก็เกิดขึ้น: ทำไมดวงดาวถึงสว่างขึ้น?

แน่นอนว่าปัญหาการกำเนิดของจักรวาลได้ครอบงำจิตใจของผู้คนมาเป็นเวลานานแล้ว ตามตำนานจักรวาลยุคแรกๆ และตำนานยิว-คริสเตียน-มุสลิม จักรวาลของเราเกิดขึ้นที่จุดที่เฉพาะเจาะจงและไม่ไกลมากในอดีต เหตุผลประการหนึ่งสำหรับความเชื่อดังกล่าวคือความจำเป็นในการค้นหา "สาเหตุแรก" ของการดำรงอยู่ของจักรวาล เหตุการณ์ใด ๆ ในจักรวาลนั้นอธิบายได้โดยระบุสาเหตุของมันนั่นคืออีกเหตุการณ์หนึ่งที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ คำอธิบายเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของจักรวาลนั้นเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมีจุดเริ่มต้นเท่านั้น พื้นฐานอีกประการหนึ่งเสนอโดยออกัสตินผู้ได้รับพรในบทความของเขาเรื่อง “On the City of God” เขาชี้ให้เห็นว่าอารยธรรมกำลังก้าวหน้า และเราจำได้ว่าใครกระทำสิ่งนี้หรือกระทำนั้น และใครเป็นผู้คิดค้นสิ่งใด ดังนั้นมนุษยชาติและจักรวาลจึงไม่น่าจะดำรงอยู่ได้นานนัก ออกัสตินมหาพรตถือเป็นวันที่ยอมรับได้สำหรับการสร้างจักรวาล ซึ่งสอดคล้องกับหนังสือปฐมกาล: ประมาณ 5,000 ปีก่อนคริสตกาล จ. (ที่น่าสนใจคือวันที่นี้อยู่ไม่ไกลจากจุดสิ้นสุดของยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย - 10,000 ปีก่อนคริสตกาล ซึ่งนักโบราณคดีถือเป็นจุดเริ่มต้นของอารยธรรม)

อริสโตเติลและนักปรัชญาชาวกรีกคนอื่น ๆ ส่วนใหญ่ไม่ชอบแนวคิดเรื่องการสร้างจักรวาลเนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกับการแทรกแซงของพระเจ้า ดังนั้นพวกเขาจึงเชื่อว่าผู้คนและโลกรอบตัวมีอยู่และจะคงอยู่ตลอดไป นักวิทยาศาสตร์สมัยโบราณพิจารณาข้อโต้แย้งเกี่ยวกับความก้าวหน้าของอารยธรรมและตัดสินใจว่าน้ำท่วมและความหายนะอื่น ๆ เกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ ในโลกซึ่งทำให้มนุษยชาติกลับคืนสู่จุดเริ่มต้นของอารยธรรมตลอดเวลา

คำถามที่ว่าจักรวาลเกิดขึ้น ณ จุดเริ่มแรกหรือไม่ และอวกาศถูกจำกัดหรือไม่นั้น ได้มีการตรวจสอบในภายหลังอย่างใกล้ชิดโดยนักปรัชญา อิมมานูเอล คานท์ ในงานเขียนชิ้นสำคัญของเขา (และคลุมเครือมาก) เรื่อง “Critique of Pure Reason” ซึ่งตีพิมพ์ใน พ.ศ. 2324 เขาเรียกคำถามเหล่านี้ว่า antinomies (เช่น ความขัดแย้ง) ของเหตุผลที่บริสุทธิ์ เพราะเขาเห็นว่าเป็นไปไม่ได้เท่าเทียมกันที่จะพิสูจน์หรือหักล้างทั้งวิทยานิพนธ์เกี่ยวกับความจำเป็นของการเริ่มต้นของจักรวาลและสิ่งตรงกันข้ามเกี่ยวกับการดำรงอยู่ชั่วนิรันดร์ของมัน วิทยานิพนธ์ของคานท์ถูกแย้งว่าถ้าเอกภพไม่มีจุดเริ่มต้น ทุกเหตุการณ์จะต้องมาก่อนด้วยระยะเวลาอันไม่มีที่สิ้นสุด และคานท์ถือว่าเรื่องนี้ไร้สาระ เพื่อสนับสนุนสิ่งที่ตรงกันข้าม คานท์กล่าวว่าหากจักรวาลมีจุดเริ่มต้น ก็จะต้องมีช่วงเวลาที่ไม่มีที่สิ้นสุดมาก่อน แล้วคำถามก็คือ เหตุใดจักรวาลจึงเกิดขึ้นกะทันหัน ณ จุดหนึ่ง ไม่ใช่ที่จุดอื่น ? ในความเป็นจริง ข้อโต้แย้งของคานท์แทบจะเหมือนกันทั้งสำหรับวิทยานิพนธ์และข้อโต้แย้ง เกิดขึ้นจากการสันนิษฐานโดยปริยายว่าเวลาในอดีตไม่มีที่สิ้นสุด ไม่ว่าจักรวาลจะมีอยู่หรือไม่ดำรงอยู่ตลอดไปก็ตาม ดังที่เราจะเห็นด้านล่างนี้ ก่อนการกำเนิดของจักรวาล แนวคิดเรื่องเวลาไม่มีความหมาย นี่เป็นครั้งแรกที่นักบุญออกัสตินชี้ให้เห็น เมื่อถูกถามว่าพระเจ้ากำลังทำอะไรก่อนจะสร้างจักรวาล ออกัสตินไม่เคยตอบว่าพระเจ้ากำลังเตรียมนรกสำหรับผู้ที่ถามคำถามเช่นนั้น ไม่ เขากล่าวว่าเวลาเป็นทรัพย์สินที่สำคัญของจักรวาลที่พระเจ้าสร้างขึ้น ดังนั้นจึงไม่มีเวลาก่อนการกำเนิดของจักรวาล

เมื่อคนส่วนใหญ่เชื่อในจักรวาลที่คงที่และไม่เปลี่ยนแปลง คำถามที่ว่าจักรวาลมีจุดเริ่มต้นหรือไม่นั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นเรื่องของอภิปรัชญาและเทววิทยา ปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ทั้งหมดสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีที่ว่าจักรวาลดำรงอยู่ตลอดไป หรือโดยทฤษฎีที่จักรวาลถูกสร้างขึ้น ณ จุดใดจุดหนึ่งในลักษณะที่ทุกสิ่งดูราวกับว่ามันดำรงอยู่ตลอดไป แต่ในปี 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิล ได้ทำการค้นพบยุคสมัย ปรากฎว่าไม่ว่าเราจะสังเกตเห็นส่วนใดของท้องฟ้า กาแลคซีที่อยู่ห่างไกลทั้งหมดก็จะเคลื่อนตัวออกไปจากเราอย่างรวดเร็ว กล่าวอีกนัยหนึ่ง จักรวาลกำลังขยายตัว ซึ่งหมายความว่าในสมัยก่อนวัตถุทั้งหมดจะอยู่ใกล้กันมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่าเคยมีช่วงเวลาหนึ่งหรือสองหมื่นล้านปีก่อนที่พวกมันทั้งหมดมาอยู่ในที่แห่งเดียว ดังนั้นความหนาแน่นของจักรวาลจึงมีมากมายมหาศาล การค้นพบของฮับเบิลทำให้เกิดคำถามว่าจักรวาลเริ่มต้นเข้าสู่ขอบเขตวิทยาศาสตร์ได้อย่างไร

การสังเกตของฮับเบิลชี้ให้เห็นว่ามีช่วงเวลาหนึ่งที่เรียกว่าบิ๊กแบง เมื่อจักรวาลมีขนาดเล็กไร้ขอบเขตและหนาแน่นอย่างไร้ขอบเขต ภายใต้เงื่อนไขเช่นนี้ กฎแห่งวิทยาศาสตร์ทั้งหมดจะไร้ความหมายและไม่อนุญาตให้เราทำนายอนาคตได้ หากเหตุการณ์ใด ๆ เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ ก็ไม่สามารถส่งผลกระทบต่อสิ่งที่เกิดขึ้นในขณะนี้ได้ เนื่องจากไม่มีผลที่สังเกตได้จึงสามารถถูกละเลยได้ บิ๊กแบงถือได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นของเวลาในแง่ที่ว่าเวลาก่อนหน้านี้ไม่สามารถนิยามได้ ให้เราเน้นย้ำว่าจุดเริ่มต้นสำหรับเวลานั้นแตกต่างอย่างมากจากทุกสิ่งที่เสนอไว้ก่อนหน้าฮับเบิล การเริ่มต้นของจักรวาลที่ไม่เปลี่ยนแปลงเป็นสิ่งที่ต้องถูกกำหนดโดยสิ่งที่มีอยู่นอกจักรวาล ไม่มีความจำเป็นทางกายภาพสำหรับการเริ่มต้นจักรวาล การสร้างจักรวาลโดยพระเจ้าสามารถนำมาประกอบกับช่วงเวลาใดก็ได้ในอดีต หากจักรวาลกำลังขยายตัว ก็อาจมีเหตุผลทางกายภาพที่ทำให้จักรวาลมีจุดเริ่มต้น คุณยังคงสามารถจินตนาการได้ว่าพระเจ้าเป็นผู้สร้างจักรวาล - ในช่วงเวลาที่เกิดบิ๊กแบงหรือหลังจากนั้น (แต่ราวกับว่าบิ๊กแบงได้เกิดขึ้น) อย่างไรก็ตาม คงเป็นเรื่องไร้สาระที่จะกล่าวว่าจักรวาลเกิดขึ้นก่อนบิกแบง แนวคิดเรื่องการขยายจักรวาลไม่ได้กีดกันผู้สร้าง แต่มันกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับวันที่เป็นไปได้ในการทำงานของเขา!

เพื่อที่จะสามารถพูดคุยเกี่ยวกับแก่นแท้ของจักรวาลและไม่ว่าจะมีจุดเริ่มต้นและจะมีจุดจบหรือไม่ คุณต้องมีความเข้าใจที่ดีว่าทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปคืออะไร ฉันจะยึดถือมุมมองที่ง่ายที่สุด: ทฤษฎีคือแบบจำลองทางทฤษฎีของจักรวาลหรือบางส่วนของจักรวาล เสริมด้วยชุดกฎที่เชื่อมโยงปริมาณทางทฤษฎีกับการสังเกตของเรา โมเดลนี้มีอยู่ในหัวของเราเท่านั้นและไม่มีความเป็นจริงอื่นใด (ไม่ว่าเราจะใส่ความหมายอะไรลงในคำนี้ก็ตาม) ทฤษฎีจะถือว่าดีหากเป็นไปตามข้อกำหนดสองประการ ประการแรก จะต้องอธิบายการสังเกตประเภทกว้างๆ ภายในแบบจำลองที่มีองค์ประกอบตามอำเภอใจเพียงไม่กี่อย่างอย่างถูกต้อง และประการที่สอง ทฤษฎีจะต้องทำการทำนายที่ชัดเจนเกี่ยวกับผลลัพธ์ของการสังเกตในอนาคต ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีของอริสโตเติลที่ว่าทุกสิ่งประกอบด้วยธาตุสี่ชนิด ได้แก่ ดิน ลม ไฟ และน้ำ นั้นเรียบง่ายพอที่จะเรียกว่าเป็นทฤษฎี แต่ก็ไม่ได้ทำการทำนายที่ชัดเจนใดๆ ทฤษฎีความโน้มถ่วงของนิวตันเริ่มต้นจากแบบจำลองที่ง่ายกว่านั้น โดยที่วัตถุต่างๆ ถูกดึงดูดเข้าหากันด้วยแรงที่เป็นสัดส่วนกับปริมาณหนึ่งที่เรียกว่ามวลของวัตถุ และแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง แต่ทฤษฎีของนิวตันทำนายการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ได้อย่างแม่นยำมาก

ทฤษฎีทางกายภาพใดๆ ก็ตามมักเกิดขึ้นชั่วคราวเสมอในแง่ที่ว่ามันเป็นเพียงสมมติฐานที่ไม่สามารถพิสูจน์ได้ ไม่ว่าทฤษฎีจะเห็นด้วยกับข้อมูลการทดลองกี่ครั้งก็ตาม ก็ไม่อาจแน่ใจได้ว่าครั้งต่อไปที่การทดลองจะไม่ขัดแย้งกับทฤษฎี ในเวลาเดียวกัน ทฤษฎีใดๆ ก็สามารถหักล้างได้โดยการอ้างอิงถึงข้อสังเกตเดียวที่ไม่เห็นด้วยกับการคาดการณ์ ดังที่นักปรัชญา คาร์ล ป๊อปเปอร์ ผู้เชี่ยวชาญในสาขาปรัชญาวิทยาศาสตร์ ชี้ให้เห็น คุณลักษณะที่จำเป็นของทฤษฎีที่ดีก็คือ มันทำให้การคาดการณ์ที่ตามหลักการแล้วสามารถเป็นเท็จจากการทดลองได้ เมื่อใดก็ตามที่การทดลองใหม่ยืนยันการทำนายของทฤษฎี ทฤษฎีจะแสดงให้เห็นถึงความมีชีวิตชีวาและความศรัทธาของเราที่มีต่อทฤษฎีนั้นจะแข็งแกร่งขึ้น แต่หากข้อสังเกตใหม่แม้แต่ข้อเดียวไม่เห็นด้วยกับทฤษฎี เราก็ต้องละทิ้งหรือทำซ้ำ อย่างน้อยนี่ก็เป็นตรรกะ แม้ว่าแน่นอนว่าคุณมีสิทธิ์ที่จะสงสัยในความสามารถของผู้ที่สังเกตการณ์ได้เสมอ

ในทางปฏิบัติ บ่อยครั้งปรากฎว่าจริงๆ แล้วทฤษฎีใหม่เป็นส่วนเสริมของทฤษฎีก่อนหน้า ตัวอย่างเช่น การสังเกตการณ์ดาวเคราะห์ดาวพุธอย่างแม่นยำอย่างยิ่งเผยให้เห็นความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างการเคลื่อนที่ของมันกับการทำนายทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ดาวพุธควรเคลื่อนที่แตกต่างไปจากทฤษฎีของนิวตันเล็กน้อย ความจริงที่ว่าคำทำนายของไอน์สไตน์เกิดขึ้นพร้อมกับผลลัพธ์จากการสังเกต แต่การทำนายของนิวตันไม่ตรงกัน ได้กลายเป็นหนึ่งในการยืนยันทฤษฎีใหม่อย่างเด็ดขาด จริงอยู่ ในทางปฏิบัติ เรายังคงใช้ทฤษฎีของนิวตัน เนื่องจากในกรณีที่เรามักจะเผชิญหน้ากัน การทำนายของมันแตกต่างจากการทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปน้อยมาก (ทฤษฎีของนิวตันยังมีข้อได้เปรียบอย่างมากซึ่งง่ายต่อการใช้งานมากกว่าทฤษฎีของไอน์สไตน์มาก)

เป้าหมายสูงสุดของวิทยาศาสตร์คือการสร้างทฤษฎีที่เป็นเอกภาพซึ่งจะอธิบายจักรวาลทั้งหมด เมื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่แบ่งปัญหานี้ออกเป็นสองส่วน ส่วนแรกคือกฎที่ให้โอกาสเราทราบว่าจักรวาลเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอย่างไร (เมื่อรู้ว่าจักรวาลมีลักษณะอย่างไร ณ จุดหนึ่ง เราสามารถใช้กฎเหล่านี้เพื่อค้นหาว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับจักรวาลในภายหลัง) ส่วนที่สองคือปัญหาเกี่ยวกับสถานะเริ่มแรกของจักรวาล บางคนเชื่อว่าวิทยาศาสตร์ควรเกี่ยวข้องกับส่วนแรกเท่านั้น และพิจารณาว่าคำถามเกี่ยวกับสิ่งที่เป็นอยู่ในตอนแรกนั้นเป็นเรื่องของอภิปรัชญาและศาสนา ผู้เสนอมุมมองนี้กล่าวว่าเนื่องจากพระเจ้าทรงมีอำนาจทุกอย่าง จึงเป็นพระประสงค์ของพระองค์ที่จะ "ดำเนิน" จักรวาลตามที่พระองค์ทรงประสงค์ หากสิ่งเหล่านั้นถูกต้อง พระเจ้าก็มีโอกาสทำให้จักรวาลพัฒนาไปแบบสุ่มโดยสมบูรณ์ ดูเหมือนว่าพระเจ้าทรงประสงค์ให้มีการพัฒนาอย่างสม่ำเสมอมากตามกฎหมายบางประการ. แต่ก็มีเหตุผลพอๆ กันที่จะสรุปได้ว่ายังมีกฎที่ควบคุมสถานะเริ่มต้นของจักรวาลด้วย

ปรากฎว่าเป็นเรื่องยากมากที่จะสร้างทฤษฎีที่จะอธิบายจักรวาลทั้งหมดได้ทันที แต่เราแบ่งปัญหาออกเป็นส่วนๆ และสร้างทฤษฎีบางส่วนขึ้นมาแทน แต่ละคนอธิบายการสังเกตประเภทหนึ่งที่จำกัดและคาดการณ์เกี่ยวกับมัน โดยละเลยอิทธิพลของปริมาณอื่นทั้งหมด หรือแสดงปริมาณหลังเป็นชุดตัวเลขง่ายๆ เป็นไปได้ว่าแนวทางนี้ผิดอย่างสิ้นเชิง หากทุกสิ่งในจักรวาลโดยพื้นฐานแล้วขึ้นอยู่กับสิ่งอื่นทั้งหมด ก็เป็นไปได้ว่าโดยการศึกษาส่วนต่างๆ ของปัญหาโดยแยกออกมา เราจะไม่สามารถเข้าใกล้วิธีแก้ปัญหาที่สมบูรณ์ได้ อย่างไรก็ตามที่ผ่านมาความก้าวหน้าของเราก็เป็นเช่นนี้ ตัวอย่างคลาสสิกคือทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันอีกครั้งหนึ่ง ซึ่งแรงโน้มถ่วงที่กระทำระหว่างวัตถุสองชิ้นจะขึ้นอยู่กับคุณลักษณะเฉพาะของแต่ละวัตถุเท่านั้น นั่นคือมวลของมัน แต่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าวัตถุนั้นประกอบด้วยสารอะไร ดังนั้น ในการคำนวณวงโคจรที่ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์เคลื่อนที่ จึงไม่จำเป็นต้องมีทฤษฎีโครงสร้างและองค์ประกอบของพวกมัน

ขณะนี้มีสองทฤษฎีหลักบางส่วนที่ใช้อธิบายจักรวาล: ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัม ทั้งสองสิ่งนี้เป็นผลมาจากความพยายามทางปัญญามหาศาลของนักวิทยาศาสตร์ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงและโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล กล่าวคือ โครงสร้างในระดับตั้งแต่ไม่กี่กิโลเมตรถึงหนึ่งล้านล้านล้านล้าน (หนึ่งตามด้วยศูนย์ยี่สิบสี่) กิโลเมตร หรือจนถึงขนาดของดวงอาทิตย์ ส่วนที่สังเกตได้ของจักรวาล กลศาสตร์ควอนตัมเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ในระดับที่เล็กมาก เช่น หนึ่งในล้านของหนึ่งในล้านของเซนติเมตร และน่าเสียดายที่ทั้งสองทฤษฎีนี้เข้ากันไม่ได้ - ไม่สามารถแก้ไขพร้อมกันได้ หนึ่งในประเด็นหลักของการวิจัยในฟิสิกส์สมัยใหม่และหัวข้อหลักของหนังสือเล่มนี้คือการค้นหาทฤษฎีใหม่ที่จะรวมสองทฤษฎีก่อนหน้านี้เป็นหนึ่งเดียว - ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม ยังไม่มีทฤษฎีดังกล่าวและอาจต้องรออีกนาน แต่เรารู้คุณสมบัติหลายประการที่ควรมีอยู่แล้ว ในบทต่อไปนี้ คุณจะเห็นว่าเรารู้มากแล้วเกี่ยวกับการคาดการณ์ที่ควรเป็นไปตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม

หากคุณเชื่อว่าจักรวาลไม่ได้พัฒนาในลักษณะตามอำเภอใจ แต่ปฏิบัติตามกฎบางประการ ในท้ายที่สุดคุณจะต้องรวมทฤษฎีบางส่วนทั้งหมดให้เป็นทฤษฎีเดียวที่สมบูรณ์ซึ่งจะอธิบายทุกสิ่งในจักรวาล จริงอยู่ มีความขัดแย้งพื้นฐานอย่างหนึ่งในการค้นหาทฤษฎีที่เป็นเอกภาพเช่นนั้น ทุกสิ่งที่กล่าวไว้ข้างต้นเกี่ยวกับทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ถือว่าเราเป็นสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาด เราสามารถสังเกตการณ์ใดๆ ในจักรวาลและสรุปผลเชิงตรรกะจากการสังเกตเหล่านี้ได้ ในรูปแบบดังกล่าว เป็นเรื่องปกติที่จะสรุปได้ว่า โดยหลักการแล้ว เราสามารถเข้าใกล้ความเข้าใจกฎที่ควบคุมจักรวาลของเราได้มากขึ้นไปอีก แต่หากมีทฤษฎีที่เป็นหนึ่งเดียวกันจริง ๆ ก็ควรจะมีอิทธิพลต่อการกระทำของเราด้วย แล้วทฤษฎีเองก็ควรจะกำหนดผลลัพธ์ของการค้นหาของเรา! เหตุใดเธอจึงควรกำหนดล่วงหน้าว่าเราจะได้ข้อสรุปที่ถูกต้องจากการสังเกต? ทำไมเธอไม่ควรนำเราไปสู่ข้อสรุปที่ผิดอย่างง่ายดาย? หรือไม่มีเลย?

Fleurot พอร์ทัลสตรี

คำนำ

1. ความคิดของเราเกี่ยวกับจักรวาล

เล่มที่ 1 “ประวัติศาสตร์โดยย่อของกาลเวลา”

เล่มที่ 2 “ประวัติศาสตร์โดยย่อของกาลเวลา”

ข้อสรุป

คำนำ

บทที่แรก รูปภาพของจักรวาลของเรา

* * *

ความกตัญญู

บทที่แรก ความคิดของเราเกี่ยวกับจักรวาล

บทความที่เกี่ยวข้อง

บทที่แรก
ความคิดของเราเกี่ยวกับจักรวาล