تاریخچه کوتاهی از استفان ساختار جهان - به زبان ساده

قدردانی

این کتاب به جین تقدیم شده است

تصمیم گرفتم پس از ایراد سخنرانی های لوب در هاروارد در سال 1982، سعی کنم کتابی محبوب درباره فضا و زمان بنویسم. در آن زمان تعداد زیادی کتاب به جهان اولیه و سیاهچاله ها اختصاص داده شده بود، هر دو بسیار خوب، برای مثال کتاب «سه دقیقه اول» اثر استیون واینبرگ، و بسیار بد، که نیازی به نام بردن در اینجا نیست. اما به نظرم رسید که هیچ یک از آنها واقعاً به سؤالاتی که مرا وادار به مطالعه کیهان‌شناسی و نظریه کوانتومی می‌کند نپرداخته‌اند: جهان از کجا آمده است؟ چگونه و چرا بوجود آمد؟ آیا پایان خواهد یافت، و اگر پایان یابد، چگونه؟ این سوالات برای همه ما جالب است. اما علم مدرن از نظر ریاضیات بسیار غنی است و فقط تعداد کمی از متخصصان دانش کافی در مورد دومی برای درک این موضوع دارند. با این حال، ایده های اساسی در مورد تولد و سرنوشت بعدی جهان را می توان بدون کمک ریاضیات به گونه ای ارائه کرد که حتی برای افرادی که آموزش علمی ندیده اند قابل درک باشد. این همان کاری است که من سعی کردم در کتابم انجام دهم. قضاوت در مورد میزان موفقیت من به عهده خواننده است.

به من گفته شد که هر فرمول موجود در کتاب تعداد خریداران را به نصف کاهش می دهد. سپس تصمیم گرفتم به طور کلی بدون فرمول کار کنم. درست است، در پایان من هنوز یک معادله نوشتم - معادله معروف اینشتین E=mc^2. امیدوارم نیمی از خوانندگان بالقوه من را نترساند.

جدا از این واقعیت که من به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک بیمار شدم، تقریباً در هر چیز دیگری خوش شانس بودم. کمک و حمایتی که از همسرم جین و فرزندانم رابرت، لوسی و تیموتی دریافت کردم به من این امکان را داد که زندگی نسبتاً عادی داشته باشم و در کار به موفقیت برسم. من همچنین خوش شانس بودم که فیزیک نظری را انتخاب کردم، زیرا همه چیز در ذهن من جای می گیرد. بنابراین ضعف جسمانی من به یک نقطه ضعف جدی تبدیل نشد. همکاران علمی من بدون استثنا همیشه حداکثر کمک را به من می کردند.

در اولین مرحله «کلاسیک» کار من، نزدیکترین دستیاران و همکارانم راجر پنروز، رابرت گروک، براندون کارتر و جورج الیس بودند. من از آنها برای کمک و همکاری آنها سپاسگزارم. این مرحله با انتشار کتاب "ساختار مقیاس بزرگ فضا-زمان" که من و الیس در سال 1973 نوشتیم به پایان رسید (اس. هاوکینگ، جی. الیس. ساختار مقیاس بزرگ فضا-زمان. M.: Mir, 1976).

در مرحله دوم، "کوانتومی" کار من، که در سال 1974 آغاز شد، من عمدتا با گری گیبونز، دان پیج و جیم هارتل کار کردم. من خیلی مدیون آنها هستم و همچنین به دانشجویان فارغ التحصیلم که به من کمک بزرگی هم به معنای «فیزیکی» و هم به معنای «نظری» کلمه کردند. نیاز به همگام شدن با دانشجویان فارغ التحصیل انگیزه بسیار مهمی بود و فکر می کنم مرا از گیر نکردن در منجلاب باز داشت.

برایان ویت، یکی از شاگردانم، در حین کار بر روی کتاب کمک زیادی به من کرد. در سال 1985، پس از ترسیم اولین طرح کلی کتاب، به ذات الریه مبتلا شدم. مجبور شدم تحت عمل جراحی قرار بگیرم و بعد از تراکئوتومی دیگر صحبت نکردم و تقریباً توانایی برقراری ارتباط را از دست دادم. فکر می کردم نتوانم کتاب را تمام کنم. اما برایان نه تنها به من در اصلاح آن کمک کرد، بلکه نحوه استفاده از برنامه ارتباطی کامپیوتری Living Center را که والت والتوش، کارمند Words Plus، Inc.، Sunnyvale، کالیفرنیا به من داده بود، به من آموخت. با کمک آن، می توانم کتاب و مقاله بنویسم و همچنین از طریق یک سینت سایزر گفتاری که توسط یکی دیگر از شرکت های Sunnyvale، Speech Plus به من داده شده است، با مردم صحبت کنم. دیوید میسون این سینت سایزر و یک کامپیوتر شخصی کوچک را روی ویلچر من نصب کرد. این سیستم همه چیز را تغییر داد: برقراری ارتباط برای من حتی از قبل از اینکه صدایم را از دست بدهم آسان تر شد.

تاریخچه مختصر زمان استیون هاوکینگ درباره چیست؟

از منابع باز

امروز ۱۴ مارس، استیون هاوکینگ، فیزیکدان نظری مشهور انگلیسی در سن ۷۷ سالگی درگذشت. این سایت خلاصه ای از کتاب علمی محبوب او "تاریخ مختصر زمان: از انفجار بزرگ تا سیاه چاله ها" (1988) را منتشر می کند که به یکی از پرفروش ترین ها تبدیل شد.

کتاب استیون هاوکینگ، فیزیکدان برجسته انگلیسی، «تاریخ مختصر زمان: از انفجار بزرگ تا سیاهچاله‌ها» به یافتن پاسخ سؤال انیشتین اختصاص یافته است: «خدا هنگام خلق جهان چه انتخابی داشت؟» هاوکینگ با هشدار به اینکه هر فرمولی که در کتاب گنجانده شده است تعداد خریداران را به نصف کاهش می دهد، ایده های نظریه کوانتومی گرانش را به زبانی قابل دسترس بیان می کند، شاخه ای هنوز ناتمام از فیزیک که ترکیبی از نسبیت عام و مکانیک کوانتومی است.

کتاب با داستانی در مورد تکامل ایده های بشر در مورد جهان آغاز می شود: از کرات آسمانی سیستم زمین مرکزی ارسطو و بطلمیوس تا درک این واقعیت که خورشید یک ستاره زرد معمولی با اندازه متوسط در یکی از بازوها است. یک کهکشان مارپیچی - در میان صدها میلیارد کهکشان دیگر در بخش قابل مشاهده کیهان. کشف انتقال به سرخ طیف ستاره‌ها در کهکشان‌های دیگر به این معنی بود که جهان در حال انبساط است، و این منجر به فرضیه انفجار بزرگ شد: ده یا بیست میلیارد سال پیش، همه اجرام در جهان می‌توانستند در یک مکان قرار داشته باشند. چگالی بی نهایت زیاد (نقطه تکینگی).

اخبار در مورد موضوع

بیگ بنگ به عنوان آغاز زمان عمل می کند. هیچ پاسخی برای این سؤال وجود ندارد که قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است، زیرا قوانین علمی در نقطه تکینگی کار نمی کنند. توانایی پیش‌بینی آینده از بین می‌رود، و بنابراین، اگر چیزی "قبل" اتفاق افتاده باشد، به هیچ وجه بر رویدادهای فعلی تأثیر نخواهد گذاشت. پس از انفجار بزرگ، دو سناریو ممکن است: یا انبساط کیهان برای همیشه ادامه خواهد داشت، یا در نقطه‌ای متوقف می‌شود و وارد فاز فشرده‌سازی می‌شود که با بازگشت به تکینگی - بیگ بنگ - به پایان می‌رسد. مشخص نیست که کدام گزینه محقق خواهد شد - این بستگی به فواصل بین کهکشان ها و جرم کل ماده در کیهان دارد و این مقادیر دقیقاً مشخص نیستند.

تکینگی ها حتی پس از انفجار بزرگ نیز می توانند در جهان وجود داشته باشند. ستاره ای که سوخت هسته ای را مصرف کرده است شروع به کوچک شدن می کند و با جرم به اندازه کافی بزرگ نمی تواند در برابر فروپاشی گرانشی مقاومت کند و به سیاهچاله تبدیل می شود. بنابراین، ریاضیدان و فیزیکدان انگلیسی راجر پنروز نشان داد که حجم ستاره به سمت صفر میل می کند و چگالی ماده آن و انحنای فضا-زمان به بی نهایت میل می کند. به عبارت دیگر، سیاهچاله یک تکینگی در فضا-زمان است.

پنروز و هاوکینگ با معکوس کردن جهت زمان این ادعا را ثابت کردند که اگر نسبیت عام (GR) درست باشد، پس نقطه انفجار بزرگ باید وجود داشته باشد. بنابراین فرضیه انفجار بزرگ به یک قضیه ریاضی تبدیل شد و نسبیت عام خود ناقص بود: قوانین آن در نقطه تکینگی نقض می شوند. این تعجب آور نیست - به هر حال، GTR یک نظریه کلاسیک است و در منطقه کوچکی از فضا نزدیک به تکینگی، اثرات کوانتومی قابل توجه می شوند. بنابراین، مطالعه سیاهچاله ها و کیهان اولیه مستلزم استفاده از مکانیک کوانتومی و ایجاد یک نظریه یکپارچه - نظریه کوانتومی گرانش است.

مکانیک کوانتومی که با پدیده‌های ریزجهان سر و کار داشت، مستقل از نسبیت عام توسعه یافت. فیزیک کوانتومی تجربه ای در ترکیب انواع مختلف برهمکنش ها به دست آورده است. بنابراین، ترکیب برهمکنش های الکترومغناطیسی و ضعیف در یک نظریه امکان پذیر شد. یعنی مشخص شد که حامل‌های برهمکنش الکترومغناطیسی (فوتون‌های مجازی) و حامل‌های برهم‌کنش ضعیف (بوزون‌های برداری) تحقق یک ذره هستند و در انرژی‌های حدود 100 گیگا ولت از یکدیگر قابل تشخیص نیستند. تئوری های وحدت بزرگ نیز وجود دارد، یعنی یکسان سازی فعل و انفعالات ضعیف و قوی (البته برای دستیابی به انرژی های اتحاد بزرگ و آزمایش این نظریه ها، شتاب دهنده ای به اندازه منظومه شمسی مورد نیاز است).

همه این نظریه ها شامل گرانش نمی شوند، زیرا برای ذرات بنیادی بسیار کوچک است. با این حال، در نقطه تکینگی، نیروهای گرانشی، همراه با انحنای فضا-زمان، به سمت بی نهایت تمایل دارند، به طوری که بررسی مشترک اثرات مکانیکی کوانتومی و گرانشی اجتناب ناپذیر می شود. این منجر به نتایج شگفت انگیز زیر می شود.

طبق قضیه پنروز-هاوکینگ، افتادن در سیاهچاله غیرقابل برگشت است. اما همانطور که مشخص است، هر فرآیند برگشت ناپذیری با افزایش آنتروپی همراه است. آیا سیاهچاله آنتروپی دارد؟

هاوکینگ خاطرنشان می کند که مساحت افق رویداد یک سیاهچاله با گذشت زمان کاهش نمی یابد (و وقتی ماده به سیاهچاله می افتد، افزایش می یابد) یعنی تمام ویژگی های آنتروپی را دارد. همکار آمریکایی او، بیکنشتاین، پیشنهاد می کند که مساحت افق رویداد سیاهچاله را معیاری برای اندازه گیری آنتروپی آن در نظر بگیریم. اجرام هاوکینگ: با داشتن آنتروپی، یک سیاهچاله باید دمایی داشته باشد و بنابراین تابش می کند - بر خلاف همان تعریف سیاهچاله! - اما بعداً خودش مکانیسم این تابش را کشف می کند.

معلوم می شود که منبع تابش خلاء نزدیک یک سیاهچاله است که در آن جفت های ذره-ضد ذره به دلیل نوسانات کوانتومی انرژی متولد می شوند. یکی از اعضای جفت دارای انرژی مثبت و دیگری دارای انرژی منفی است (بنابراین مجموع آن صفر است). ذره ای با انرژی منفی می تواند در سیاهچاله بیفتد و ذره ای با انرژی مثبت می تواند از مجاورت خود خارج شود. جریان ذرات انرژی مثبت تابش سیاهچاله است. ذرات با انرژی منفی جرم آن را کاهش می دهند - سیاهچاله "تبخیر" می شود و با گذشت زمان ناپدید می شود و تکینگی را با خود می برد. هاوکینگ این را اولین نشانه از امکان حذف تکینگی های نسبیت عام با استفاده از مکانیک کوانتومی می داند و این سوال را مطرح می کند: آیا مکانیک کوانتومی تأثیر مشابهی بر تکینگی های "بزرگ" خواهد داشت، یعنی آیا مکانیک کوانتومی تکینگی های نسبیت را حذف می کند. بیگ بنگ و بیگ بنگ؟

اخبار در مورد موضوع

نظریه نسبیت عام کلاسیک هیچ انتخابی باقی نمی گذارد: جهان در حال انبساط از یک تکینگی متولد می شود و شرایط اولیه ناشناخته است (GTR در "لحظه خلقت" کار نمی کند). در لحظه اولیه، جهان می تواند منظم و همگن باشد، یا می تواند بسیار آشفته باشد. با این حال، روند بعدی تکامل به طور قابل توجهی به شرایط این مرز فضا-زمان بستگی دارد. هاوکینگ در چارچوب نظریه کوانتومی گرانش، با استفاده از روش فاینمن برای جمع کردن بر روی «مسیرهای» مختلف توسعه کیهان، جایگزینی برای تکینگی به دست می‌آورد: فضا-زمان متناهی است و تکینگی به شکل تکینگی ندارد. یک مرز یا لبه (شبیه سطح زمین است، اما فقط در چهار بعد) . و از آنجایی که هیچ مرزی وجود ندارد، نیازی به شرایط اولیه در آن نیست، یعنی نیازی به معرفی قوانین جدید تعیین کننده رفتار جهان اولیه (یا توسل به یاری خداوند) نیست. سپس جهان "...آفریده نمی شد، نمی توانست نابود شود. به سادگی وجود داشت."

موضوع خدا در سراسر کتاب وجود دارد. اساسا، هاوکینگ در حال گفتگو با خدا است. در اینجا یک نقل قول است که به نوعی این بحث را خلاصه می کند.

«از این تصور که فضا و زمان یک سطح بسته را تشکیل می‌دهند، پیامدهای بسیار مهمی نیز در رابطه با نقش خداوند در زندگی هستی به دست می‌آید. در ارتباط با موفقیت‌هایی که نظریه‌های علمی در توصیف رویدادها به دست آورده‌اند، اکثر دانشمندان به این اعتقاد رسیده‌اند. اینکه خداوند به جهان اجازه می دهد تا طبق یک سیستم خاص از قوانین توسعه یابد و در توسعه آن دخالتی نداشته باشد، این قوانین را نقض نمی کند. ساعت و انتخاب آغاز هنوز هم می تواند کار خدا باشد، در حالی که ما فکر می کنیم جهان آغازی داشته است، می توانیم فکر کنیم که خالق داشته است، اما اگر جهان واقعاً کاملاً بسته است و هیچ مرز یا لبه ای ندارد، باید فکر کنیم. نه آغازی دارند و نه پایانی: فقط این است "و بس! آیا جایی برای خالق باقی می ماند؟"

در اینجا پاسخ سوال انیشتین است: خدا هیچ آزادی در انتخاب شرایط اولیه نداشت.

با جمع کردن مسیرهای فاینمن در غیاب مرزهای فضا-زمان، هاوکینگ در می‌یابد که جهان در وضعیت فعلی‌اش به احتمال زیاد به سرعت در همه جهات منبسط می‌شود - مطابق با مشاهدات پس‌زمینه همسانگرد CMB. علاوه بر این، از آنجایی که مبدأ زمان یک نقطه صاف و منظم در مکان و زمان است، پس جهان تکامل خود را از حالتی همگن و منظم آغاز کرد. این ترتیب اولیه حضور یک فلش ترمودینامیکی زمان را توضیح می دهد، که جهت زمانی را نشان می دهد که در آن بی نظمی (آنتروپی) جهان افزایش می یابد.

در بخش پایانی کتاب، هاوکینگ نظریه ریسمان را توضیح می دهد که ادعا می کند تمام فیزیک را یکپارچه می کند. این نظریه با ذرات سروکار ندارد، بلکه با اجسامی مانند رشته های یک بعدی سروکار دارد. ذرات به عنوان ارتعاش رشته ها، انتشار و جذب ذرات - به عنوان شکستن و پیوستن رشته ها تفسیر می شوند. با این حال، نظریه ریسمان تنها در فضاهای 10 بعدی یا 26 بعدی به تناقض منجر نمی شود. شاید، در طول توسعه کیهان، تنها چهار مختصات فضا-زمان ما "گشوده شد"، در حالی که بقیه مشخص شد که در فضایی با اندازه های ناچیز جمع شده اند.

چرا این اتفاق افتاد؟ هاوکینگ از نقطه نظر اصل به اصطلاح آنتروپیک پاسخ می دهد: در غیر این صورت شرایط برای رشد موجودات باهوشی که قادر به طرح چنین سؤالی باشند به وجود نمی آمد. در واقع، در مورد ابعاد کوچکتر فضا، تکامل دشوار است: به عنوان مثال، هر گذر در بدن یک موجود دو بعدی آن را به دو قسمت تقسیم می کند. در فضاهایی با ابعاد بالاتر، قانون جاذبه گرانشی متفاوت خواهد بود و مدار سیارات ناپایدار می شود («آنگاه یا یخ می زنیم یا می سوزیم»). البته، جهان‌های دیگر نیز با تعداد متفاوتی از مختصات بازشده امکان‌پذیر است، «... اما در چنین مناطقی هیچ موجود هوشمندی وجود نخواهد داشت که بتواند این تنوع ابعاد عملیاتی را ببیند».

هاوکینگ در مورد چشم انداز ایجاد یک نظریه واحد که جهان را توصیف می کند خوش بین است. او پس از سلب فعل خلقت از خداوند، نقش خالق قوانین آن را به خداوند محول می کند. وقتی یک مدل ریاضی ساخته می شود، این سوال باقی می ماند که چرا جهان که از این مدل پیروی می کند، اصلا وجود دارد. دانشمندان بدون نیاز به ساخت نظریه های جدید، به تحقیقات آن روی می آورند. «و اگر پاسخ چنین سؤالی یافت شود، پیروزی کامل عقل بشری خواهد بود، زیرا در آن صورت نقشه خداوند برای ما روشن خواهد شد».

خلاصه ای از کتاب «تاریخ مختصر زمان» استیون هاوکینگ تهیه شده توسط ایگور یاکولف

استیون هاوکینگ، لئونارد ملودینو

تاریخچه مختصر زمان

پیشگفتار

تنها چهار حرف عنوان این کتاب را از عنوان کتابی که اولین بار در سال 1988 منتشر شد متمایز می کند. «تاریخ مختصر زمان» به مدت 237 هفته در فهرست پرفروش‌ترین‌های ساندی تایمز لندن باقی ماند و هر 750 نفر در سیاره ما، چه بزرگسال یا کودک، آن را خریداری کردند. موفقیتی چشمگیر برای کتابی که به دشوارترین مسائل فیزیک مدرن اختصاص دارد. با این حال، اینها نه تنها سخت‌ترین، بلکه هیجان‌انگیزترین مشکلات هستند، زیرا ما را به سؤالات اساسی می‌رسانند: واقعاً در مورد کیهان چه می‌دانیم، چگونه این دانش را به دست آوردیم، جهان از کجا آمده و کجاست. می رود؟ این سؤالات موضوع اصلی کتاب «تاریخ مختصر زمان» را تشکیل داد و در کانون توجه این کتاب قرار گرفت. یک سال پس از انتشار «تاریخچه مختصر زمان»، خوانندگانی از هر سن و پیشینه در سرتاسر جهان پاسخ‌ها را دریافت کردند. بسیاری از آنها ابراز تمایل کردند که نسخه جدیدی از کتاب منتشر شود که در عین حفظ جوهر کتاب تاریخچه مختصر زمان، مهمترین مفاهیم را به شیوه ای ساده تر و سرگرم کننده تر توضیح دهد. اگرچه برخی ممکن است انتظار داشته باشند که این یک تاریخ طولانی زمان باشد، اما پاسخ خوانندگان روشن کرد که تعداد بسیار کمی از آنها مشتاق خواندن یک رساله طولانی هستند که این موضوع را در سطح یک دوره دانشگاهی در کیهان شناسی پوشش می دهد. بنابراین، در حین کار روی «کوتاه‌ترین تاریخ زمان»، جوهره اساسی کتاب اول را حفظ کردیم و حتی آن را گسترش دادیم، اما در عین حال سعی کردیم حجم و دسترسی به ارائه آن را بدون تغییر رها کنیم. این در واقع است کوتاه ترینتاریخ، از آنجایی که ما برخی از جنبه‌های صرفاً فنی را حذف کرده‌ایم، اما، همانطور که به نظر می‌رسد، این شکاف با تفسیر عمیق‌تری از مطالب پر شده است، که واقعاً هسته اصلی کتاب را تشکیل می‌دهد.

همچنین از این فرصت استفاده کردیم و اطلاعات را به روز کردیم و آخرین داده های نظری و تجربی را در کتاب گنجانده ایم. تاریخچه مختصر زمان پیشرفتی را که در زمان های اخیر به سمت یک نظریه یکپارچه کامل حاصل شده است را توصیف می کند. به ویژه، به آخرین مفاد نظریه ریسمان، دوگانگی موج-ذره مربوط می شود، و ارتباط بین نظریه های فیزیکی مختلف را نشان می دهد، که نشان می دهد یک نظریه یکپارچه وجود دارد. در مورد تحقیقات عملی، این کتاب حاوی نتایج مهم مشاهدات اخیر است که به ویژه با استفاده از ماهواره COBE (کاوشگر زمینه کیهانی) و تلسکوپ فضایی هابل به دست آمده است.

فصل اول

تفکر در مورد کیهان

ما در یک جهان عجیب و شگفت انگیز زندگی می کنیم. برای قدردانی از سن، اندازه، تندی و حتی زیبایی آن، تخیل فوق العاده ای لازم است. مکانی که افراد در این فضای بی کران اشغال می کنند ممکن است ناچیز به نظر برسد. و با این حال، ما در تلاشیم تا بفهمیم کل این جهان چگونه کار می‌کند و ما، مردم، چگونه به آن نگاه می‌کنیم.

چندین دهه پیش، یک دانشمند مشهور (برخی می گویند که برتراند راسل بود) یک سخنرانی عمومی در مورد نجوم ایراد کرد. او گفت که زمین به دور خورشید می چرخد و به نوبه خود به دور مرکز یک منظومه ستاره ای وسیع به نام کهکشان ما می چرخد. در پایان سخنرانی، پیرزنی کوچکی که پشت سر نشسته بود، بلند شد و گفت:

تو اینجا به ما مزخرفات کامل گفتی در حقیقت، جهان یک تخته تخت است که بر پشت یک لاک پشت غول پیکر قرار گرفته است.

دانشمند با احساس برتری لبخند زد و پرسید:

لاک پشت روی چه چیزی ایستاده است؟

بانوی مسن پاسخ داد: "شما مرد جوان بسیار باهوشی هستید، بسیار". - او روی لاک پشت دیگری می ایستد، و غیره، تا بی نهایت!

اکثر مردم امروز این تصویر از جهان، این برج بی پایان لاک پشت ها را کاملا خنده دار می دانند. اما چه چیزی باعث می شود فکر کنیم بیشتر می دانیم؟

آنچه را که درباره فضا می دانید – یا فکر می کنید می دانید – را برای لحظه ای فراموش کنید. به آسمان شب نگاه کن این همه نقاط نورانی به نظر شما چگونه است؟ شاید آنها چراغ های کوچکی هستند؟ حدس زدن آنها واقعاً برای ما دشوار است، زیرا این واقعیت از تجربه روزمره ما بسیار دور است.

اگر اغلب آسمان شب را تماشا می کنید، احتمالاً در هنگام غروب متوجه یک جرقه ی گریزان از نور دقیقاً بالای افق شده اید. این عطارد است، سیاره ای که بسیار متفاوت از سیاره ماست. یک روز در عطارد دو سوم سالش طول می کشد. در سمت آفتابی، دما به بیش از 400 درجه سانتیگراد می رسد و در شب تا 200- درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

اما مهم نیست که عطارد چقدر با سیاره ما متفاوت است، تصور یک ستاره معمولی حتی دشوارتر است - یک جهنم عظیم که میلیون ها تن ماده را در هر ثانیه می سوزاند و در مرکز آن تا ده ها میلیون درجه گرم می شود.

یکی دیگر از چیزهایی که به سختی می توان سر خود را دور آن پیچید، فاصله سیارات و ستارگان است. چینی های باستان برج های سنگی می ساختند تا از نزدیک ببینند. کاملاً طبیعی است که باور کنیم ستارگان و سیارات بسیار نزدیکتر از آنچه هستند، هستند، زیرا در زندگی روزمره ما هرگز با فواصل عظیم کیهانی در تماس نیستیم.

این فواصل به قدری زیاد است که بیان آنها در واحدهای متعارف - متر یا کیلومتر - بی فایده است. به جای آن از سال نوری استفاده می شود (یک سال نوری مسافتی است که نور در یک سال طی می کند). در یک ثانیه یک پرتو نور 300000 کیلومتر را طی می کند، بنابراین یک سال نوری مسافت بسیار زیادی است. نزدیکترین ستاره به ما (پس از خورشید)، پروکسیما قنطورس، تقریباً چهار سال نوری از ما فاصله دارد. آنقدر دور است که سریعترین فضاپیمایی که در حال حاضر طراحی می شود حدود ده هزار سال طول می کشد تا به آن برسد. حتی در زمان‌های قدیم، مردم سعی می‌کردند ماهیت جهان را درک کنند، اما توانایی‌هایی را نداشتند که علم مدرن، به‌ویژه ریاضیات، باز می‌کند. امروزه ما ابزارهای قدرتمندی داریم: ابزارهای ذهنی، مانند ریاضیات و روش های علمی، و ابزارهای تکنولوژیکی، مانند کامپیوتر و تلسکوپ. دانشمندان با کمک آنها حجم عظیمی از اطلاعات را در مورد فضا جمع آوری کرده اند. اما ما واقعاً در مورد کیهان چه می دانیم و چگونه آن را شناختیم؟ او اهل کجاست؟ در چه جهتی در حال توسعه است؟ آیا شروعی داشت و اگر داشت چه اتفاقی افتاد؟ قبل ازبه او؟ ماهیت زمان چیست؟ آیا به پایان خواهد رسید؟ آیا امکان بازگشت به گذشته وجود دارد؟ اکتشافات مهم فیزیک اخیر، که تا حدی توسط فناوری های جدید فعال شده اند، پاسخ هایی را به برخی از این سؤالات دیرینه ارائه می دهند. شاید روزی این پاسخ ها به اندازه چرخش زمین به دور خورشید آشکار شوند - یا شاید به کنجکاوی برجی از لاک پشت ها. فقط زمان (هر چه که باشد) نشان خواهد داد.

استیون هاوکینگ دانشمند بریتانیایی که به عنوان درخشان ترین ستاره اخترفیزیک مدرن شناخته می شود، در سن ۷۶ سالگی درگذشت.

هاوکینگ از جمله دانشمندانی است که با مطالعه سیاهچاله ها و آثار علمی رایجی مانند تاریخچه مختصر زمان، بیشترین تأثیر را بر درک مدرن ما از جهان داشته است. این بریتانیایی که در سال 1942 به دنیا آمد، یکی از بزرگ‌ترین ذهن‌های جهان به حساب می‌آمد و برخی او را مشهورترین دانشمند دنیای مدرن می‌دانستند. برای سایر دانشمندان، او نمادی از امکانات نامحدود ذهن انسان بود.

«خروج او یک خلاء فکری ایجاد کرد. اما خالی نیست به آن به عنوان نوعی انرژی که در تار و پود فضازمان نفوذ می کند و قابل اندازه گیری نیست، فکر کنید. نیل دگراس تایسون، اخترفیزیکدان و نویسنده علمی مشهور جهان در توییتی نوشت.

پروفسور هاوکینگ در سن 21 سالگی به نوع نادری از بیماری نورون حرکتی مبتلا شد و پزشکان تنها چند سال به او فرصت زنده ماندن دادند. با این حال، بیماری او به طور غیرمعمول به کندی پیشرفت کرد و باعث شد تا بیش از نیم قرن در حالی که روی ویلچر نشسته بود کار کند. در واقع، هاوکینگ یک معجزه پزشکی بود - تنها 5 درصد از افرادی که این نوع بیماری را دارند بیش از ده سال پس از تشخیص زندگی می کنند، اما او بیش از پنج دهه با آن زندگی کرد. خودش می گفت که وضعیت جسمانی اش مانع مهمی برای کار علمی او در زمینه فیزیک نظری نبوده و حتی به نوعی به او کمک کرده است.

هاوکینگ پس از ذات الریه و عوارض شدید صدای خود را از دست داد. برای مدتی، تنها راه ارتباطی او این بود که کلمات را به معنای واقعی کلمه بنویسد، وقتی کسی به حرف صحیح روی کارت مخصوص اشاره می‌کند ابروهایش را بالا می‌برد. بعداً، یک متخصص کامپیوتر از کالیفرنیا به نام والت والتو، برنامه کامپیوتری خود به نام "Equalizer" را برای او فرستاد که پروفسور با آن می‌توانست کلمات را از منوی روی صفحه‌ای که با دکمه‌ای در دستش کنترل می‌شد انتخاب کند. این، همراه با یک سینت سایزر گفتار، به صدای "الکترونیک" علامت تجاری هاوکینگ تبدیل شد.

این بیماری در زندگی شخصی او تداخلی ایجاد نکرد. در سال 1965، او با عشق جوان خود، جین وایلد ازدواج کرد، اگرچه در آن زمان قبلاً به بیماری وحشتناکی مبتلا شده بود. ازدواج آنها 26 سال به طول انجامید و با سوء تفاهم به پایان رسید، اما هاوکینگ پدر سه فرزند شد.

در سال 1995، او ازدواج دوم خود را با الین میسون، پرستاری که سپس از او مراقبت می کرد، انجام داد. آنها تا سال 2006 با هم ماندند.
هاوکینگ با همسر دومش الین میسون

این دانشمند بریتانیایی به دلیل کارش بر روی سیاهچاله ها و نسبیت شناخته شده بود و از جمله دانشمندانی است که بیشترین تأثیر را بر درک مدرن از کیهان داشته است.

هاوکینگ در 17 سالگی در آکسفورد جای گرفت. در سال 1971، همراه با سر راجر پنروز، آنها از نظریه بیگ بنگ پشتیبانی ریاضی کردند: آنها نشان دادند که اگر نظریه نسبیت درست باشد، پس باید یک نقطه کرم چاله در فضا-زمان وجود داشته باشد. آنها همچنین نظریه هاوکینگ-پنروز را در مورد توسعه اولیه جهان پس از انفجار بزرگ و انبساط نمایی آن از حالت دما و چگالی بسیار بالاتر ایجاد کردند.
هاوکینگ معتقد بود که آینده نوع بشر در فضا نهفته است.

هاوکینگ همچنین پیشنهاد کرد که بلافاصله پس از انفجار بزرگ، سیاهچاله های اولیه تشکیل شده و تقریباً فورا تبخیر شدند. او بعداً متوجه شد که سیاهچاله‌ها انرژی ساطع می‌کنند و تبخیر می‌شوند، پدیده‌ای که بعدها به تابش هاوکینگ معروف شد.

در طول سال‌ها، او روی نظریه‌های دیگری درباره سیاه‌چاله‌ها کار کرده است، از جمله این ایده که آنها می‌توانند به جهان‌های دیگر منتهی شوند.

در اوایل دهه 1980، او پیشنهاد کرد که اگرچه جهان هیچ مرزی ندارد، اما اندازه آن در فضازمان محدود است. اثبات ریاضی این نظریه کمی بعد ارائه شد. به گفته او، جهان نامحدود، اما متناهی است.

کار استیون هاوکینگ در اخترفیزیک او را در میان معتبرترین دانشمندان جهان امروز قرار می دهد. به او 12 عنوان افتخاری، نشان امپراتوری بریتانیا و مدال آزادی ریاست جمهوری ایالات متحده اعطا شد. او به مدت 30 سال پروفسور ریاضیات لوکاسی در دانشگاه کمبریج بود، سمتی که اسحاق نیوتن و دانشمندان مشهور دیگر آن را داشتند. اگرچه هاوکینگ در سال 2009 بازنشسته شد، اما به کار خود در دانشگاه ادامه داد. باراک اوباما مدال آزادی ریاست جمهوری آمریکا را به هاوکینگ اهدا کرد

کار او در ترویج علم شهرت و شکوه گسترده ای برای او به ارمغان آورد. تاریخچه مختصر زمان که در سال 1988 منتشر شد، به مدت 237 هفته - تقریباً پنج سال - با بیش از 10 میلیون نسخه فروخته و ترجمه شده به ده ها زبان، پرفروش ترین کتاب ساندی تایمز بود. این کتاب به زبانی واضح ساختار، منشأ و توسعه کیهان، کاوش در پدیده‌هایی مانند انفجار بزرگ و پایه‌های مکانیک کوانتومی را شرح می‌دهد.

این فیزیکدان در مصاحبه ای با نیوساینتیست که اندکی قبل از هفتادمین سالگرد تولدش انجام شد، گفت یکی از بزرگترین دستاوردهای فیزیک دوران حرفه ای او کشف تغییرات کوچک در دمای تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی به جا مانده از انفجار بزرگ توسط ماهواره COBE بود.

هاوکینگ معتقد بود که آینده نوع بشر در فضا نهفته است. او بارها اعلام کرده است که اگر انسان ها به دلیل ماهیت مهاجم ما فقط روی زمین بمانند، زنده نخواهند ماند.

زندگی منحصر به فرد او بارها توجه مستندسازان و فیلمسازان را به خود جلب کرده است و در سال 2014 فیلم زندگینامه ای با عنوان "جهان استیون هاوکینگ" درباره او ساخته شد که ادی ردمین در نقش هاوکینگ بازی کرد. علاوه بر این، این دانشمند در چندین برنامه تلویزیونی از جمله سیمپسون ها، کوتوله قرمز و نظریه انفجار بزرگ ظاهر شده است.
در اولین اکران فیلم زندگینامه ای "جهان استیون هاوکینگ"

هاوکینگ علاوه بر کارهای علمی، به خاطر اظهارات رویایی خود نیز شهرت داشت. در اینجا به برخی از آنها اشاره می کنیم:

هدف من ساده است. این یک درک کامل از جهان است، چرا این گونه است، و اصلا چرا وجود دارد.
به نظر من مغز کامپیوتری است که با از کار افتادن اجزای آن از کار می افتد. برای کامپیوترهای خراب بهشت یا زندگی پس از مرگ وجود ندارد. این یک داستان افسانه ای برای افرادی است که از تاریکی می ترسند.
من فکر می کنم ساده ترین توضیح این است که خدا وجود ندارد. هیچ کس جهان را خلق نکرده است و هیچ کس سرنوشت ما را کنترل نمی کند. این مرا به این درک عمیق می رساند که احتمالاً بهشت یا زندگی پس از مرگ وجود ندارد. ما یک عمر فرصت داریم تا از طراحی بزرگ جهان قدردانی کنیم، و برای آن بسیار سپاسگزارم.
به یاد داشته باشید که به ستاره ها نگاه کنید نه به پاهای خود.
زندگی غم انگیز بود اگر خنده دار نبود.
توقعم در 21 سالگی به صفر رسید. از آن به بعد همه چیز یک امتیاز بود.
افرادی که به هوش خود می بالند بازنده هستند.
ما فقط یک گونه مترقی از میمون ها در یک سیاره کوچک از یک ستاره بسیار کوچک هستیم. اما ما می توانیم جهان را درک کنیم. ما را به چیزی خاص تبدیل می کند.

برچسب ها: ,

استیون هاوکینگ

تاریخچه مختصر زمان.

از انفجار بزرگ تا سیاهچاله ها

قدردانی

این کتاب به جین تقدیم شده است

جدا از این واقعیت که من به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک بیمار شدم، تقریباً در هر چیز دیگری خوش شانس بودم. کمک و حمایت ارائه شده توسط همسرم جین و فرزندانم رابرت، لوسی و تیموتی به من این امکان را داد که زندگی نسبتاً عادی داشته باشم و در کار به موفقیت برسم. من همچنین خوش شانس بودم که فیزیک نظری را انتخاب کردم، زیرا همه چیز در ذهن من جای می گیرد. بنابراین ضعف جسمانی من به یک نقطه ضعف جدی تبدیل نشد. همکاران علمی من بدون استثنا همیشه حداکثر کمک را به من می کردند.

من از بسیاری از کسانی که نسخه های اولیه کتاب را خوانده اند برای پیشنهادهایی در مورد چگونگی بهبود آن سپاسگزارم. بنابراین، پیتر گاززردی، ویراستار من در Bantam Books، نامه‌ای پشت نامه با نظرات و پرسش‌هایی درباره قسمت‌هایی که به نظر او توضیح ضعیفی داشتند برای من فرستاد. مسلماً وقتی لیست عظیمی از اصلاحات توصیه شده را دریافت کردم بسیار آزرده شدم، اما گاززاردی کاملاً درست می گفت. مطمئنم کتاب با مالیدن بینی من در اشتباهات گاززردی بهتر شد.

من قدردانی عمیق خود را از دستیارانم کالین ویلیامز، دیوید توماس و ریموند لافلام، منشی هایم جودی فلا، آن رالف، شریل بیلینگتون و سو میسی و پرستارانم ابراز می کنم. اگر تمام هزینه‌های تحقیقات علمی و مراقبت‌های پزشکی لازم توسط کالج گونویل و کایوس، شورای تحقیقات علم و فناوری و بنیادهای لورهولم، مک‌آرتور، نوفیلد و رالف اسمیت متحمل نمی‌شد، نمی‌توانستم به چیزی دست پیدا کنم. من از همه آنها بسیار سپاسگزارم.

پیشگفتار

ما زندگی می کنیم و تقریباً هیچ چیز در مورد ساختار جهان درک نمی کنیم. ما به این فکر نمی کنیم که چه مکانیسمی نور خورشید را تولید می کند که وجود ما را تضمین می کند، ما به گرانش فکر نمی کنیم که ما را روی زمین نگه می دارد و از پرتاب آن به فضا جلوگیری می کند. ما علاقه ای به اتم هایی نداریم که از آنها تشکیل شده ایم و خود ما اساساً به پایداری آنها وابسته هستیم. به استثنای کودکان (که هنوز خیلی کم می دانند که نمی توانند چنین سؤالات جدی بپرسند)، تعداد کمی از مردم در مورد اینکه چرا طبیعت این گونه است، کیهان از کجا آمده است و آیا همیشه وجود داشته است؟ آیا نمی توان روزی زمان را به عقب برگرداند تا معلول مقدم بر علت باشد؟ آیا محدودیت غیر قابل عبوری برای دانش بشری وجود دارد؟ حتی بچه‌هایی هستند (من با آنها ملاقات کرده‌ام) که می‌خواهند بدانند سیاه‌چاله چگونه است، کوچکترین ذره ماده چیست؟ چرا گذشته را به یاد می آوریم و آینده را نه؟ اگر واقعاً قبلاً هرج و مرج وجود داشت، پس چگونه است که اکنون نظم ظاهری برقرار شده است؟ و اصلا چرا کیهان وجود دارد؟

در جامعه ما معمول است که والدین و معلمان به این سؤالات بیشتر با شانه های بالا انداختن یا درخواست کمک از ارجاعات مبهم به افسانه های مذهبی پاسخ دهند. برخی از مردم چنین موضوعاتی را دوست ندارند زیرا به وضوح تنگی درک انسان را آشکار می کند.

اما توسعه فلسفه و علوم طبیعی عمدتاً به لطف سؤالاتی از این قبیل پیش رفت. بیشتر و بیشتر بزرگسالان به آنها علاقه نشان می دهند و گاهی اوقات پاسخ ها برای آنها کاملا غیرمنتظره است. با تفاوت در مقیاس هم از اتم ها و هم از ستارگان، ما افق های اکتشاف را برای پوشش دادن هم افق های بسیار کوچک و هم بسیار بزرگ پیش می بریم.

در بهار سال 1974، حدود دو سال قبل از رسیدن فضاپیمای وایکینگ به سطح مریخ، در کنفرانسی که توسط انجمن سلطنتی لندن در مورد امکان جستجوی تمدن‌های فرازمینی ترتیب داده شده بود، در انگلستان بودم. در یک استراحت قهوه، متوجه شدم که یک جلسه بسیار بزرگتر در اتاق بعدی برگزار می شود و از روی کنجکاوی وارد آن شدم. بنابراین من شاهد یک آیین دیرینه بودم - پذیرش اعضای جدید در انجمن سلطنتی، که یکی از قدیمی ترین انجمن های دانشمندان روی این سیاره است. در جلو، مرد جوانی که روی ویلچر نشسته بود، نام خود را به آرامی در کتابی می نوشت که صفحات قبلی آن امضای اسحاق نیوتن را داشت. هنگامی که او سرانجام امضای قرارداد را به پایان رساند، حضار به تشویق پرداختند. در آن زمان استیون هاوکینگ قبلاً یک افسانه بود.

هاوکینگ اکنون کرسی ریاضیات دانشگاه کمبریج را اشغال می کند، جایی که زمانی توسط نیوتن و بعداً توسط P. A. M. دیراک - دو محقق مشهور که یکی را مطالعه کردند - بزرگترین و دیگری - کوچکترین را اشغال کردند. هاوکینگ جانشین شایسته آنهاست. این اولین کتاب محبوب هوکیپا حاوی چیزهای مفید زیادی برای مخاطبان گسترده است. این کتاب نه تنها به دلیل گستردگی محتوایش جالب است، بلکه به شما امکان می دهد تا نحوه عملکرد اندیشه نویسنده را مشاهده کنید. شما در آن مکاشفه های روشنی در مورد محدودیت های فیزیک، نجوم، کیهان شناسی و شجاعت خواهید یافت.

اما این هم کتابی است درباره خدا... یا شاید هم درباره غیبت خدا. کلمه "خدا" به طور مکرر در صفحات آن ظاهر می شود. هاوکینگ به دنبال یافتن پاسخ سوال معروف انیشتین در مورد اینکه آیا خدا هنگام خلق جهان چاره‌ای داشت یا خیر، می‌رود. هاوکینگ، همانطور که خود می نویسد، سعی می کند نقشه خدا را باز کند. از همه غیرمنتظره تر نتیجه گیری (حداقل موقت) است که اینها به آن می رسند