Краткая история времени реферат

Обновлено: 03.07.2024

2018 год несколько поколебал нашу надежду на познание тайн мира, в котором мы живем – 14 марта не стало великого британского физика Стивена Хокинга.

Главным соперником этернализма является презентизм – представление о том, что существует только настоящее. Согласно презентизму, уже нет прошлых вещей и еще не случилось будущих и поэтому невозможно указать, в каком смысле они существуют теперь (или будут существовать).

Какая теория лучше сочетается с данными наблюдений? Когда физики исследуют пространство-время с помощью экспериментов и расчетов, то приходят порой к парадоксальным выводам. Один из них заключается в том, что пространство и время во многом схожи. Простой пример: куда бы мы ни смотрели, мы смотрим в прошлое, поскольку свету нужно время, чтобы дойти до наших глаз или до чувствительных элементов оптических приборов. Наблюдая квазар, находящийся в миллиарде световых лет от нас, мы видим, каким он был миллиард лет назад, когда лучи света, пришедшие в наш телескоп, только начали путь по Вселенной. Такое смешение пространства и времени может показаться сложным для понимания, но оно лежит в основе природы нашей Вселенной.

В течение долгих лет физики пытались объединить две противостоящие друг другу теории (этернализм и презентизм) путем составления Великого Объединяющего Уравнения, полагая, что все во Вселенной должно быть связано между собой – от частиц до галактик. Такое уравнение было создано: его разработали физики Джон Уилер и Брайс Девитт.

Их открытие сразу показалось спорным, потому что если уравнение правильное, то на самом фундаментальном уровне материи такого понятия, как время, вообще не существует. Но сказать, что времени не существует, – то же самое, что громогласно заявить, что оно является отдельной сущностью, четвертым измерением пространственно-временного континуума, а значит, отвесить мощный реверанс в сторону взгляда Хокинга и теории этернализма.

Время в мире Исаака Ньютона течет над вещами – вот есть объективная арена пространства, а есть объективная арена времени. Альберт Эйнштейн пришел к выводу, что чем больше масса тела, тем сильнее оно искажает само пространство-время. Строгость классической физики с прозрением Энштейна рушится. Движение теперь понимается как движение относительно наблюдателя: оба наблюдателя – в вагоне поезда и на перроне – одинаково правы в оценках.

В 1887 году, за 18 лет до создания Эйнштейном общей теории относительности (ОТО), опыт Майкельсона–Морли показал, что скорость света с точки зрения наблюдателя на Земле остается постоянной вне зависимости от того, приближается ли Земля к источнику света или движется перпендикулярно к нему. Эту проблему и решает в 1905 году Эйнштейн, формулируя специальную теорию относительности (СТО): законы физики одинаковы для всех свободно движущихся наблюдателей независимо от их скорости. Скорость света постоянна для движущегося наблюдателя.

Но возникает парадокс времени: если скорость одинакова, а расстояние, которое проходит тело, с точки зрения двух наблюдателей (в поезде и на платформе) различно, значит, они по-разному оценивают и время.

В каких экстремальных условиях квантовые законы и, как следствие, исчезновение измерения времени могут проявиться на уровне Вселенной, спрашивает Стивен Хокинг? Очевидно, когда Вселенная сравнима размерами с атомным ядром. Именно это подразумевает теория Большого взрыва. Все начинается с сингулярности – точки, в которой температура, плотность и искривление Вселенной бесконечны. Из этой точки Вселенная начинает расширяться, и ее расширение продолжается до сих пор.

Обратив вспять расширение, мы увидим, как содержимое Вселенной сближается, все более сжимаясь. В конце концов, в самом начале космической истории весь мир находится в состоянии бесконечного сжатия и стянут в точку – в сингулярность. Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что форма пространства-времени определяется распределением энергии и материи. И когда энергия и материя бесконечно сжаты, то пространство-время тоже сжато – оно просто исчезает.

Предположение, что Вселенная расширяется – вопреки прежней статичной модели, – было подтверждено в 1929 году астрономом Эдвином Хабблом на основании наблюдений за спектром звезд. Если проследить историю расширяющейся Вселенной вспять, Вселенная будет уменьшаться, пока в момент Большого взрыва не обратится в сингулярность. В этой точке действуют законы квантовой механики: частицы движутся всеми возможными путями, и Вселенная может иметь бесконечное множество предысторий. Что же происходит со временем?

Стивен Хокинг разрабатывает еще одну интересную идею. М-теория (развитие космологической теории струн) дает ответ на вопрос о появлении мира. Она содержит предсказание, что из ничего было создано огромное множество Вселенных. Все они составляют одну большую Мультивселенную (Мультиверсум). Эти многочисленные вселенные возникают естественным путем по законам физики без участия Бога. Но как из ничего возникает все, какие естественные законы здесь вступают в действие?

Хотя каждый из миров внутри Мультиверсума имеет определенное начало во времени, вся самовоспроизводящаяся структура в целом может быть вечной. Мы вновь возвращаемся к этернализму Хокинга, к варианту концепции статичной Вселенной, которая казалась навсегда отброшенной с открытием Большого взрыва.


Стивен Хокинг — человек, приговоренный БАС к ранней смерти, и еще прежде смерти — к изоляции (в 1960-е, когда диагноз был поставлен, не существовало компьютеров-коммуни­каторов). Он сумел прожить полноценную жизнь и совершить значительные открытия, стал посредником между все более усложняющейся наукой и широкой, неподго­товленной читательской аудиторией. С именем Хокинга связаны существенные открытия — прежде всего в изучении черных дыр, времени и теории Большого взрыва. Он принял заметное участие в усилиях по созданию Теории всего, развитии представлений о Вселенной и времени, но все же главная его заслуга — понятность. Благодаря Хокингу каждый читатель может проникнуть в тайны Вселенной или хотя бы порадоваться такой иллюзии.

За сто лет место человека во Вселенной изменилось до неузнаваемости. Нелегко было XVII веку смириться с подчиненным положением Земли по отношению к Солнцу, а следующим векам принять периферийность всей Солнечной системы и даже галактики Млечного пути, осознать себя пылинкой во Вселенной. Но сейчас от нас требуется гораздо большее — осознать, что многое в этой Вселенной недоступно нашему восприятию, от движения частиц до гипотетических 11 измерений. И допустить существование иных вселенных, с иными законами, где наше присутствие заведомо невозможно.

Становление и крах классической картины мира

  1. Существует ли первоисточник законов? (Бог?)
  2. Существуют ли исключения из законов?
  3. Единственный ли существует комплект законов?

Первые два вопроса взаимосвязаны, но не взаимообу­словлены: существование Бога возможно без чудес (Бог Ньютона — часовщик, подкручивающий механизм вселенной).

Наука начинается с наблюдений закономерностей и попыток установить естественные законы: с того момента, как люди обнаружили цикличность лунных затмений и перестали объяснять их прихотью богов, мы говорим о зарождении науки.

Вопрос о законах тесно связан с вопросом, откуда взялся этот мир. С VI века до н. э. греки предполагали происхождение мира из какой-либо первостихии — воды, воздуха, эфира. Из этих предположений развивается в итоге гениальная догадка Демокрита об атомах.

Окончательный облик классическая картина мира принимает в трех законах Ньютона:

  1. Покой оказывается не универсальным, как у Аристотеля, состоянием, а частным случаем равномерного движения.
  2. Воздействием силы объясняется (и количественно увязывается с массой) не скорость, а ускорение.
  3. Действие равно противо­действию.

Зарегистрируйтесь на Smart Reading и получите доступ к этому и ещё 600 пересказам нонфикшен-книг. Все пересказы озвучены, их можно скачать и слушать фоном. Первые 7 дней доступа — бесплатно.

Понравился ли пересказ?

Ваши оценки помогают понять, какие пересказы написаны хорошо, а какие надо улучшить. Пожалуйста, оцените пересказ:

Что скажете о пересказе?

Что было непонятно? Нашли ошибку в тексте? Есть идеи, как лучше пересказать эту книгу? Пожалуйста, пишите. Сделаем пересказы более понятными, грамотными и интересными.

Ранним утром 14 марта 2018 года земной мир покинул один из самых известных учёных прошлого и нынешнего веков, блестящий популяризатор науки, почётный доктор и академик ряда зарубежных университетов Стивен Хокинг. После себя он оставил не только выдающееся научное наследие, но и пример героического служения науке и обществу.

Битва с собственным телом

Когда в 1963 году Хокинг заканчивал Кембридж, врачи поставили ему страшный диагноз — боковой амиотрофический склероз. Эта ужасная болезнь Лу Герига (по имени изучавшего её врача) постепенно приводит человека к полному параличу. Тогда врачи отвели Стивену не более пяти лет жизни. К счастью, кембриджские светила медицины, у которых он наблюдался, ошиблись на целых полстолетия. Но в целом медики, увы, оказались правы.

Однако в человеческом мозгу нет мышц, а потому умственные способности учёный сохранял в полном объёме до своего последнего часа. Хокинг даже после полного паралича сохранил активный образ жизни. Он много занимался наукой, преподавал, выступал с докладами на конференциях, успевая создавать шедевры научной популяризации.

Краткая история времени

Раздвигая пределы возможного

Своё шестидесятилетие Хокинг отметил, совершив путешествие на воздушном шаре. Затем он решил посостязаться в гонках на электрических креслах-каталках и, попав в аварию, сломал ногу.

Сто лет на сборы

По Хокингу, есть как минимум три причины для будущей эвакуации.

Главной угрозой всему живому Хокинг считал всё то же глобальное потепление.

Согласно Хокингу, климатические изменения будут непрерывно нарастать. Уже через столетие земной климат начнёт напоминать климат Венеры, с 250-градусными температурами и кислотными дождями.

Катастрофическая перенаселённость

Второй по значению угрозой является неконтролируемый рост населения. С 2010 по 2017 год население Земли увеличилось на полмиллиарда жителей.

Сверхновые, чёрные дыры и астероиды

Скорее всего, даже при оптимальном стечении обстоятельств человечество в своём развитии будет отброшено далеко назад.


Мне сказали, что каждая включенная в книгу формула вдвое уменьшит число покупателей. Тогда я решил вообще обходиться без формул. Правда, в конце я все-таки написал одно уравнение – знаменитое уравнение Эйнштейна Е=mc^2. Надеюсь, оно не отпугнет половину моих потенциальных читателей.

Если не считать того, что я заболел боковым амиотрофическим склерозом, то почти во всем остальном мне сопутствовала удача. Помощь и поддержка, которые мне оказывали моя жена Джейн и дети Роберт, Люси и Тимоти, обеспечили мне возможность вести довольно-таки нормальный образ жизни и добиться успехов в работе. Мне повезло и в том, что я выбрал теоретическую физику, ибо она вся вмещается в голове. Поэтому моя физическая немощь не стала серьезным минусом. Мои научные коллеги, все без исключения, оказывали мне всегда максимальное содействие.

Я бы не советовал читающим следующие далее страницы обращаться к ней за дополнительной информацией: она перегружена математикой и тяжела для чтения. Надеюсь, что с тех пор я научился писать более доступно.

В работе над книгой мне очень много помогал Брайен Уитт, один из моих студентов. В 1985 г., набросав первый, примерный план книги, я заболел воспалением легких. Пришлось лечь на операцию, и после трахеотомии я перестал говорить, а тем самым почти лишился возможности общаться. Я думал, что не смогу закончить книгу. Но Брайен нс только помог мне ее переработать, но и научил пользоваться компьютерной программой общения Living Center, которую мне подарил Уолт Уолтош, сотрудник фирмы Words Plus, Inc., Саннивейл (шт. Калифорния). С ее помощью я могу писать книги и статьи, а также разговаривать с людьми посредством синтезатора речи, подаренного мне другой саннивейлской фирмой Speech Plus. Дэвид Мэйсон установил на моем кресле-коляске этот синтезатор и небольшой персональный компьютер. Такая система все изменила: мне стало даже легче общаться, чем до того как я потерял голос.

Многим из тех, кто ознакомился с предварительными вариантами книги, я благодарен за советы, касающиеся того, как ее можно было бы улучшить. Так, Петер Газзарди, мой редактор издательства Bantam Books, слал мне письмо за письмом с замечаниями и вопросами по тем местам, которые, по его мнению, были плохо объяснены. Признаться, я был сильно раздражен, получив огромный список рекомендуемых исправлений, но Газзарди оказался совершенно прав. Я уверен, книга стала лучше благодаря тому, что Газзарди тыкал меня носом в ошибки.

Я выражаю глубокую благодарность моим помощникам Колину Уилльямсу, Дэвиду Томасу и Рэймонду Лэфлемму, моим секретарям Джуди Фелле, Энн Ральф, Шерил Биллингтон и Сью Мэйси и моим медсестрам. Я бы ничего не смог достичь, если бы все расходы на научные исследования и необходимую медицинскую помощь не взяли на себя Гонвилл-энд-Кайюс-колледж, Совет по научным и техническим исследованиям и фонды Леверхулма, Мак-Артура, Нуффилда и Ральфа Смита. Всем им я очень благодарен.

Стивен Хокинг. 20 октября 1987 г.

Мы живем, почти ничего не понимая в устройстве мира. Не задумываемся над тем, какой механизм порождает солнечный свет, который обеспечивает наше существование, не думаем о гравитации, которая удерживает нас на Земле, не давая ей сбросить нас в пространство. Нас не интересуют атомы, из которых мы состоим и от устойчивости которых мы сами существенным образом зависим. За исключением детей (которые еще слишком мало знают, чтобы не задавать такие серьезные вопросы), мало кто ломает голову над тем, почему природа такова, какова она есть, откуда появился космос и не существовал ли он всегда? не может ли время однажды повернуть вспять, так что следствие будет предшествовать причине? есть ли непреодолимый предел человеческого познания? Бывают даже такие дети (я их встречал), которым хочется знать, как выглядит черная дыра, какова самая маленькая частичка вещества? почему мы помним прошлое и не помним будущее? если раньше и правда был хаос, то как получилось, что теперь установился видимый порядок? и почему Вселенная вообще существует?

В нашем обществе принято, что родители и учителя в ответ на эти вопросы большей частью пожимают плечами или призывают на помощь смутно сохранившиеся в памяти ссылки на религиозные легенды. Некоторым не нравятся такие темы, потому что в них живо обнаруживается узость человеческого понимания.

Но развитие философии и естественных наук продвигалось вперед в основном благодаря подобным вопросам. Все больше взрослых людей проявляют к ним интерес, и ответы иногда бывают совершенно неожиданными для них. Отличаясь по масштабам как от атомов, так и от звезд, мы раздвигаем горизонты исследований, чтобы охватить как очень маленькие, так и очень большие объекты.


Сейчас Хокинг в Кембриджском университете занимает кафедру математики, которую когда-то занимал Ньютон, а позже П. А. М. Дирак – два знаменитых исследователя, изучавшие один – самое большое, а другой – самое маленькое. Хокинг – их достойный преемник. Эта первая популярная книга Хокипга содержит массу полезных вещей для широкой аудитории. Книга интересна не только широтой своего содержания, она позволяет увидеть, как работает мысль ее автора. Вы найдете в ней ясные откровения о границах физики, астрономии, космологии и мужества.

Читайте также: