სტივენ ჰოკინგი
დროის მოკლე ისტორია.
დიდი აფეთქებიდან შავ ხვრელებამდე
მადლობა
წიგნი ეძღვნება ჯეინს
მე გადავწყვიტე დამეწერა პოპულარული წიგნი სივრცესა და დროზე მას შემდეგ, რაც 1982 წელს ჰარვარდში ლოების ლექციები ჩავატარე. უკვე საკმაოდ ბევრი წიგნი იყო ადრეულ სამყაროსა და შავ ხვრელებზე, ორივე ძალიან კარგი, მაგალითად, სტივენ ვაინბერგის პირველი სამი წუთი და ძალიან ცუდი, რაც აქ არ არის საჭირო. მაგრამ მეჩვენებოდა, რომ არცერთ მათგანს რეალურად არ მიუმართავს კითხვებს, რამაც მიბიძგა კოსმოლოგიისა და კვანტური თეორიის შესწავლაზე: საიდან გაჩნდა სამყარო? როგორ და რატომ გაჩნდა? დასრულდება თუ არა, და თუ ასეა, როგორ? ეს კითხვები ყველა ჩვენგანისთვისაა საინტერესო. მაგრამ თანამედროვე მეცნიერება ძალიან გაჯერებულია მათემატიკით და მხოლოდ რამდენიმე სპეციალისტმა იცის ეს უკანასკნელი საკმარისად გასაგებად. თუმცა, სამყაროს დაბადებისა და შემდგომი ბედის შესახებ ძირითადი იდეები შეიძლება მათემატიკის დახმარების გარეშე გამოცხადდეს ისე, რომ ისინი ცხადი გახდება მათთვისაც კი, ვისაც არ მიუღია სამეცნიერო განათლება. ეს არის ის, რის გაკეთებასაც ვცდილობდი ჩემს წიგნში. მკითხველის გადასაწყვეტია, რამდენად კარგად მივაღწიე წარმატებას.
მითხრეს, რომ წიგნში შეტანილი თითოეული ფორმულა გაანახევრებდა მყიდველთა რაოდენობას. მერე გადავწყვიტე საერთოდ ფორმულების გარეშე გამეკეთებინა. მართალია, ბოლოს დავწერე ერთი განტოლება - ცნობილი აინშტაინის განტოლება E = mc ^ 2. იმედი მაქვს, რომ ეს არ შეაშინებს ჩემი პოტენციური მკითხველის ნახევარს.
გარდა იმისა, რომ ამიოტროფიული გვერდითი სკლეროზი დამემართა, თითქმის ყველაფერში გამიმართლა. მეუღლის, ჯეინისა და შვილების, რობერტის, ლუსის და ტიმოთის დახმარებამ და მხარდაჭერამ მომცა საშუალება, მეცხოვრა საკმაოდ ნორმალური ცხოვრება და წარმატებული ვყოფილიყავი სამსახურში. მეც გამიმართლა, რომ თეორიული ფიზიკა ავირჩიე, რადგან ეს ყველაფერი ჩემს თავში ჯდება. ამიტომ, ჩემი ფიზიკური სისუსტე არ გახდა სერიოზული მინუსი. ჩემი მეცნიერი კოლეგები, გამონაკლისის გარეშე, ყოველთვის მაქსიმალურ დახმარებას მაძლევდნენ.
ჩემი მუშაობის პირველ, „კლასიკურ“ ეტაპზე ჩემი უახლოესი თანაშემწეები და თანამშრომლები იყვნენ როჯერ პენროუზი, რობერტ გეროკი, ბრენდონ კარტერი და ჯორჯ ელისი. მადლობელი ვარ მათი დახმარებისთვის და ერთობლივი მუშაობისთვის. ეს ეტაპი დასრულდა წიგნის "Large-scale structure of space-time", რომელიც მე და ელისმა დავწერეთ 1973 წელს (Hawking S., Ellis J. Largescale structure of space-time. M .: Mir, 1976 წ. ).
ჩემი მუშაობის მეორე, „კვანტურ“ ფაზაში, რომელიც 1974 წელს დაიწყო, ძირითადად ვმუშაობდი გარი გიბონსთან, დონ პეიჯთან და ჯიმ ჰარტლთან. ძალიან ბევრი მმართებს მათ, ისევე როგორც ჩემს კურსდამთავრებულებს, რომლებმაც დიდი დახმარება გამიწიეს ამ სიტყვის „ფიზიკური“ და „თეორიული“ გაგებით. კურსდამთავრებულებთან შენარჩუნების აუცილებლობა უაღრესად მნიშვნელოვანი სტიმული იყო და, ვფიქრობ, ჭაობში ჩარჩენის თავიდან ასაცილებლად.
ამ წიგნში ძალიან დამეხმარა ბრაიან ვიტი, ჩემი ერთ-ერთი სტუდენტი. 1985 წელს, როდესაც დავხატე წიგნის პირველი, უხეში მონახაზი, პნევმონიით დაავადდი. მომიწია ოპერაცია, ტრაქეოტომიის შემდეგ კი ლაპარაკი შევწყვიტე და ამით კინაღამ დავკარგე კომუნიკაციის უნარი. მეგონა წიგნის დასრულებას ვერ მოვასწრებდი. მაგრამ ბრაიანი არა მხოლოდ დამეხმარა მის გადახედვაში, არამედ მასწავლა როგორ გამომეყენებინა Living Center საკომუნიკაციო კომპიუტერული პროგრამა, რომელიც უოლტ უოლტოშმა Words Plus, Inc.-დან, Sunnyvale, California მომცა. მასთან ერთად შემიძლია დავწერო წიგნები და სტატიები, ასევე ვესაუბრო ადამიანებს მეტყველების სინთეზატორის საშუალებით, რომელიც შემომწირა Sunnyvale-ის სხვა ფირმა Speech Plus-მა. დევიდ მეისონმა დააინსტალირა ეს სინთეზატორი და პატარა პერსონალური კომპიუტერი ჩემს ეტლზე. ამ სისტემამ ყველაფერი შეცვალა: ჩემთვის კიდევ უფრო ადვილი გახდა კომუნიკაცია, ვიდრე ხმის დაკარგვამდე.
ბევრ მათგანს, ვინც წაიკითხა წიგნის წინასწარი ვერსიები, მადლობელი ვარ რჩევებისთვის, თუ როგორ შეიძლება მისი გაუმჯობესება. მაგალითად, პიტერ გაზზარდი, ჩემი რედაქტორი Bantam Books-ში, წერილს მიგზავნიდა წერილების მიყოლებით კომენტარებით და კითხვებით პასაჟების შესახებ, რომლებიც, მისი აზრით, ცუდად იყო ახსნილი. გულწრფელად რომ გითხრათ, ძალიან გავბრაზდი, როდესაც მივიღე რეკომენდებული შესწორებების უზარმაზარი სია, მაგრამ Gazzardi აბსოლუტურად მართალი იყო. დარწმუნებული ვარ, წიგნი უკეთესი გახდა, რადგან გაზზარდიმ შეცდომებში ჩამიკრა ცხვირი.
დიდ მადლობას ვუხდი ჩემს თანაშემწეებს კოლინ უილიამსს, დევიდ თომასს და რაიმონდ ლაფლემს, ჩემს მდივნებს ჯუდი ფელს, ენ რალფს, შერილ ბილინგტონს და სუ მეისს და ჩემს ექთნებს. მე ვერაფერს მივაღწევდი, თუ გონვილისა და კაიუსის კოლეჯი, სამეცნიერო და ტექნიკური კვლევის საბჭო და ლევერჰულმის, მაკარტურის, ნუფილდის და რალფ სმიტის ფონდები არ აეღო მეცნიერული კვლევისა და აუცილებელი სამედიცინო დახმარების ყველა ხარჯი. ყველა მათგანის დიდი მადლობელი ვარ.
წინასიტყვაობა
ჩვენ ვცხოვრობთ და თითქმის არაფერი გვესმის სამყაროს სტრუქტურაში. ჩვენ არ ვფიქრობთ იმაზე, თუ რა მექანიზმი წარმოქმნის მზის შუქს, რომელიც უზრუნველყოფს ჩვენს არსებობას, არ ვფიქრობთ გრავიტაციაზე, რომელიც გვაჩერებს დედამიწაზე და ხელს უშლის მის კოსმოსში ჩაგდებას. ჩვენ არ გვაინტერესებს ის ატომები, რომლებიდანაც ჩვენ ვართ შედგენილი და რომლებზეც სტაბილურობაზე ვართ არსებითად დამოკიდებული. ბავშვების გარდა (რომლებმაც ჯერ კიდევ ძალიან ცოტა იციან, რომ ასეთი სერიოზული კითხვები არ დაისვას), ცოტას აინტერესებს რატომ არის ბუნება ისეთი, როგორიც არის, საიდან გაჩნდა კოსმოსი და არსებობდა თუ არა ის ყოველთვის? შეიძლება დრო ერთი დღითაც არ დაბრუნდეს უკან, რომ შედეგი წინ უსწრებდეს მიზეზს? აქვს თუ არა გადაულახავი ზღვარი ადამიანურ ცოდნას? არიან ბავშვებიც კი (შევხვდი), რომლებსაც სურთ გაიგონ, როგორ გამოიყურება შავი ხვრელი, რა არის მატერიის უმცირესი ნაწილაკი? რატომ გვახსოვს წარსული და არა მომავალი? თუ ადრე მართლა ქაოსი იყო, როგორ მოხდა, რომ ახლა თვალსაჩინო წესრიგი დამყარდა? და რატომ არსებობს სამყარო საერთოდ?
ჩვენს საზოგადოებაში ხშირია მშობლები და მასწავლებლები ამ კითხვებზე მხრების აჩეჩვით ან დახმარების მოწოდებით რელიგიური ლეგენდების შესახებ ბუნდოვნად გახსენებული ცნობებისგან. ზოგს არ მოსწონს ასეთი თემები, რადგან ნათლად ამჟღავნებს ადამიანის გაგების სივიწროვეს.
მაგრამ ფილოსოფიისა და საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების განვითარება ძირითადად ასეთი კითხვების გამო წავიდა წინ. სულ უფრო მეტი ზრდასრული ადამიანი იჩენს მათ მიმართ ინტერესს და პასუხები ზოგჯერ მათთვის სრულიად მოულოდნელია. განსხვავებულები მასშტაბით როგორც ატომებისგან, ასევე ვარსკვლავებისგან, ჩვენ ვაფართოებთ კვლევის ჰორიზონტს, რომ დაფაროს როგორც ძალიან მცირე, ასევე ძალიან დიდი ობიექტები.
1974 წლის გაზაფხულზე, დაახლოებით ორი წლით ადრე, სანამ Viking კოსმოსური ხომალდი მარსის ზედაპირს მიაღწევდა, მე ვიყავი ინგლისში ლონდონის სამეფო საზოგადოების მიერ ორგანიზებულ კონფერენციაზე არამიწიერი ცივილიზაციების ძიების შესაძლებლობის შესახებ. ყავის შესვენებაზე გვერდით ოთახში გაცილებით ხალხმრავალი შეხვედრა შევნიშნე და ცნობისმოყვარეობის გამო შევედი. ასე გავხდი დიდი ხნის რიტუალის - სამეფო საზოგადოებაში ახალი წევრების მიღების მოწმე, რომელიც მეცნიერთა ერთ-ერთი უძველესი ასოციაციაა პლანეტაზე. წინ, ინვალიდის ეტლში მჯდომი ახალგაზრდა ძალიან ნელა წერდა თავის სახელს წიგნში, რომლის წინა გვერდებზე ისააკ ნიუტონის ხელმოწერა იყო. როდესაც მან საბოლოოდ დაასრულა ხელმოწერა, მაყურებელმა ტაში ააფეთქა. მაშინ სტივენ ჰოკინგი უკვე ლეგენდა იყო.
ჰოკინგს ახლა უკავია მათემატიკის კათედრა კემბრიჯის უნივერსიტეტში, რომელსაც ოდესღაც ნიუტონი ეკავა, მოგვიანებით კი პ.ა.მ. დირაკი, ორი ცნობილი მკვლევარი, რომლებიც სწავლობდნენ ერთი ყველაზე დიდი და მეორე ყველაზე პატარა. ჰოკინგი მათი ღირსეული მემკვიდრეა. Hockipg-ის ეს პირველი პოპულარული წიგნი შეიცავს უამრავ სასარგებლო ინფორმაციას ფართო აუდიტორიისთვის. წიგნი საინტერესოა არა მხოლოდ შინაარსის სიგანით, ის საშუალებას გაძლევთ ნახოთ როგორ მუშაობს მისი ავტორის აზრი. მასში ნახავთ ნათელ გამოცხადებებს ფიზიკის, ასტრონომიის, კოსმოლოგიისა და გამბედაობის საზღვრების შესახებ.
მაგრამ ეს ასევე არის წიგნი ღმერთის შესახებ... ან შესაძლოა ღმერთის არარსებობის შესახებ. მის გვერდებზე ხშირად ჩნდება სიტყვა „ღმერთი“. ჰოკინგი ცდილობს აინშტაინის ცნობილ კითხვაზე პასუხის მოძებნას იმის შესახებ, ჰქონდა თუ არა ღმერთს რაიმე არჩევანი სამყაროს შექმნისას. ჰოკინგი ცდილობს, როგორც ის წერს, ღმერთის გეგმის ამოხსნას. მით უფრო გასაკვირია დასკვნა (ყოველ შემთხვევაში დროებით), რომელსაც ეს
დაეუფლა სტივენ ჰოკინგის წიგნს „დროის ყველაზე მოკლე ისტორია“. თავად ავტორი ბევრისთვის ნაცნობი გახდა - ეს იგივე ბრწყინვალე ფიზიკოსია, ინვალიდის ეტლზე მიჯაჭვული.
წიგნი საინტერესო, კარგად დაწერილი და ხელმისაწვდომია. რამაც განსაკუთრებით გააოცა ფანტაზია ჩემს რეზიუმეში:
1) თუ გეოგრაფიულ რუკაზე სახაზავი ორ წერტილს შორის დახაზავთ, მაშინ ეს სწორი ხაზი არ იქნება უმოკლესი მანძილი ორ წერტილს შორის. უმოკლესი იქნება მრუდი თაღის სახით, რომლის რადიუსი უდრის დედამიწის რადიუსს.
2) მატერიის თანდასწრებით, ოთხგანზომილებიანი სივრცე-დრო დამახინჯებულია, რაც იწვევს სამგანზომილებიან სივრცეში სხეულების ტრაექტორიების გამრუდებას. მიუხედავად იმისა, რომ ძნელია გამოსახვა, მზის მასა არღვევს სივრცეს ისე, რომ დედამიწა, რომელიც უმოკლეს გზას უყვება ოთხგანზომილებიან სივრცე-დროში, გვეჩვენება, რომ მოძრაობს თითქმის წრიულ ორბიტაზე სამგანზომილებიან სივრცეში.
3) ფარდობითობის ზოგადი თეორია აცხადებს, რომ დროის მსვლელობა განსხვავებულია სხვადასხვა გრავიტაციულ ველში დამკვირვებლებისთვის. თუ ტყუპებიდან ერთი მთის წვერზე ცხოვრობს, მეორე კი ზღვის პირას, პირველი უფრო სწრაფად დაბერდება, ვიდრე მეორე.
4) თუ ჩვენ ვიცოდით სისტემის მდგომარეობა მოცემულ მომენტში და ვიცოდით სისტემის განვითარების კანონები, ჩვენ ნებისმიერ დროს შეგვეძლო ვიწინასწარმეტყველოთ სისტემის პოზიცია. ასე რომ, ჰაიზენბერგის გაურკვევლობის პრინციპი ზოგადად ამბობს, რომ რაც არ უნდა გაფუჭებული ვიყოთ, ჩვენ არ შეგვიძლია განვსაზღვროთ სამყაროს მდგომარეობა ამ მომენტში. და ამას არანაირი კავშირი არ აქვს მეცნიერების განვითარების დონესთან. ეს უფრო ახლოსაა ფილოსოფიურ პრინციპთან - პრინციპში, ჩვენ ვერც ერთი სისტემის პოზიციას ვერ ვიცნობთ კონკრეტულ მომენტში. ჩვენ ნებისმიერ მომენტში ვიცით ნაწილაკების სიჩქარე ან მდებარეობა. ზუსტად ორიდან ერთი, მაგრამ არა ორივე მნიშვნელობა ერთდროულად.
მაშასადამე, შეურიგდით საკუთარ თავს - ჩვენს სამყაროში რაიმე წინასწარმეტყველება პრინციპში შეუძლებელია. წმინდა ფილოსოფიური თვალსაზრისით. ნებისმიერი.
5) თუ ელექტრონს გავუგზავნით კედელში და მის გზაზე ორ ჭრილს დავდებთ გასავლელად, მაშინ ის ორივე ჭრილში ერთდროულად გაივლის. პაუზა რეფლექსიისთვის. ზოგადად, ელექტრონი შეიძლება იყოს ყველა შესაძლო პოზიციაზე ერთდროულად. რადგან არსება ისეთი პატარაა, ის არა მხოლოდ ნაწილაკია, არამედ როცა უნდა, ტალღაცაა. ელექტრონის მიბმა ატომის კონკრეტულ ორბიტებთან დაკავშირებულია ზუსტად იმასთან, რომ სწორედ ამ ორბიტებზე ელექტრონი არ ერევა საკუთარ თავში, ე.ი. თავისთავად არ ქრება. კიდევ ერთხელ - ელექტრონი, რომელიც დაფრინავს ერთი წერტილიდან მეორეზე, დაფრინავს ყველა შესაძლო ტრაექტორიის გასწვრივ ერთდროულად. სინამდვილეში, მას შეუძლია ერთდროულად იყოს სივრცეში ყველა წერტილში და მხოლოდ იქ არ არის, სადაც საკუთარ თავს ერევა.
6) წმინდა თეორიულად, დროში მოგზაურობა წარსულში შესაძლებელია. ფარდობითობის თეორიის განტოლებების ამოხსნა აჩვენებს, რომ დიახ, ეს ასეა. ერთი რამ – დროში რომ იმოგზაუროთ, აუცილებლად უნდა იმოძრაოთ სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად. და პირიქით - სინათლის სიჩქარეზე სწრაფი მოძრაობა შეუძლებელია წარსულში ერთდროული მოძრაობის გარეშე.
ისინი, ვინც იციან, რომ შეუძლებელია სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად სვლა, შვებით ამოისუნთქებენ. მაგრამ არის კიდევ ერთი პრობლემა - წმინდად, კიდევ ერთხელ, ჰიპოთეტურად, სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად მგზავრობაც შესაძლებელია. შესაძლებელია სივრცე-დროში ჭიის ხვრელების არსებობის შემთხვევაში. და დაწყევლილი განტოლებები აჩვენებს, რომ დიახ, ასეთი ხვრელები შეიძლება არსებობდეს. და თუ მათ შეუძლიათ, მაშინ ისინი სადღაც არსებობენ.
7) უახლესი თეორია, რომელიც უბრალოდ გასაოცარია, აღწერს მეცნიერების უახლეს აღმოჩენებს და ელის მათ - ეს არის სიმების თეორია. არაფერი განსაკუთრებული, უბრალოდ ყველაფერი, რაც ამ თეორიით არის ნაწინასწარმეტყველები, შემდეგ დასტურდება ერთი-ერთზე ექსპერიმენტებით. და ეს ნამდვილად სტრესულია. ეს შემაშფოთებელია, რადგან სიმების თეორია ვარაუდად იღებს ერთ პატარა განცხადებას - ჩვენ არ ვცხოვრობთ ოთხგანზომილებიან სამყაროში, არამედ 26-განზომილებიან სამყაროში. უფრო მეტიც, განლაგებულია 4 განზომილება და ჩვენ შეგვიძლია გადაადგილება მათ გასწვრივ, და კიდევ 22 იკეცება წერტილში. ფიზიკოსები სიამოვნებით მიატოვებდნენ ამ თეორიას, მაგრამ მათემატიკის თვალსაზრისით უფრო გასაგები არაფერია გამოგონილი და ექსპერიმენტები სრულყოფილად ემთხვევა ამ თეორიის საფუძველზე გაკეთებულ პროგნოზებს.
ზოგადად, მეჩვენება, რომ ჩვენს სამყაროს, ისევე როგორც ამ ელექტრონს, შეუძლია ერთდროულად იყოს ყველა მდგომარეობაში, გარდა იმ მდგომარეობებისა, რომლებშიც ის ერევა საკუთარ თავში. ახლა კი ერთდროულად ვარ კრასნოდარში, მოსკოვში და ალფა კენტაურში. და ამავდროულად, მე საერთოდ არ ვარ. მაგრამ ენტას აზრი აშკარად იმსახურებს ცალკე აბსტრაქტულ ფილოსოფიურ წიგნში დაღეჭვას.
სტივენ ჰოკინგი
დროის მოკლე ისტორია.
დიდი აფეთქებიდან შავ ხვრელებამდე
მადლობა
წიგნი ეძღვნება ჯეინს
მე გადავწყვიტე დამეწერა პოპულარული წიგნი სივრცესა და დროზე მას შემდეგ, რაც 1982 წელს ჰარვარდში ლოების ლექციები ჩავატარე. უკვე საკმაოდ ბევრი წიგნი იყო ადრეულ სამყაროსა და შავ ხვრელებზე, ორივე ძალიან კარგი, მაგალითად, სტივენ ვაინბერგის პირველი სამი წუთი და ძალიან ცუდი, რაც აქ არ არის საჭირო. მაგრამ მეჩვენებოდა, რომ არცერთ მათგანს რეალურად არ მიუმართავს კითხვებს, რამაც მიბიძგა კოსმოლოგიისა და კვანტური თეორიის შესწავლაზე: საიდან გაჩნდა სამყარო? როგორ და რატომ გაჩნდა? დასრულდება თუ არა, და თუ ასეა, როგორ? ეს კითხვები ყველა ჩვენგანისთვისაა საინტერესო. მაგრამ თანამედროვე მეცნიერება ძალიან გაჯერებულია მათემატიკით და მხოლოდ რამდენიმე სპეციალისტმა იცის ეს უკანასკნელი საკმარისად გასაგებად. თუმცა, სამყაროს დაბადებისა და შემდგომი ბედის შესახებ ძირითადი იდეები შეიძლება მათემატიკის დახმარების გარეშე გამოცხადდეს ისე, რომ ისინი ცხადი გახდება მათთვისაც კი, ვისაც არ მიუღია სამეცნიერო განათლება. ეს არის ის, რის გაკეთებასაც ვცდილობდი ჩემს წიგნში. მკითხველის გადასაწყვეტია, რამდენად კარგად მივაღწიე წარმატებას.
მითხრეს, რომ წიგნში შეტანილი თითოეული ფორმულა გაანახევრებდა მყიდველთა რაოდენობას. მერე გადავწყვიტე საერთოდ ფორმულების გარეშე გამეკეთებინა. მართალია, ბოლოს დავწერე ერთი განტოლება - ცნობილი აინშტაინის განტოლება E = mc ^ 2. იმედი მაქვს, რომ ეს არ შეაშინებს ჩემი პოტენციური მკითხველის ნახევარს.
გარდა იმისა, რომ ამიოტროფიული გვერდითი სკლეროზი დამემართა, თითქმის ყველაფერში გამიმართლა. მეუღლის, ჯეინისა და შვილების, რობერტის, ლუსის და ტიმოთის დახმარებამ და მხარდაჭერამ მომცა საშუალება, მეცხოვრა საკმაოდ ნორმალური ცხოვრება და წარმატებული ვყოფილიყავი სამსახურში. მეც გამიმართლა, რომ თეორიული ფიზიკა ავირჩიე, რადგან ეს ყველაფერი ჩემს თავში ჯდება. ამიტომ, ჩემი ფიზიკური სისუსტე არ გახდა სერიოზული მინუსი. ჩემი მეცნიერი კოლეგები, გამონაკლისის გარეშე, ყოველთვის მაქსიმალურ დახმარებას მაძლევდნენ.
ჩემი მუშაობის პირველ, „კლასიკურ“ ეტაპზე ჩემი უახლოესი თანაშემწეები და თანამშრომლები იყვნენ როჯერ პენროუზი, რობერტ გეროკი, ბრენდონ კარტერი და ჯორჯ ელისი. მადლობელი ვარ მათი დახმარებისთვის და ერთობლივი მუშაობისთვის. ეს ეტაპი დასრულდა წიგნის "Large-scale structure of space-time", რომელიც მე და ელისმა დავწერეთ 1973 წელს (Hawking S., Ellis J. Largescale structure of space-time. M .: Mir, 1976 წ. ).
ჩემი მუშაობის მეორე, „კვანტურ“ ფაზაში, რომელიც 1974 წელს დაიწყო, ძირითადად ვმუშაობდი გარი გიბონსთან, დონ პეიჯთან და ჯიმ ჰარტლთან. ძალიან ბევრი მმართებს მათ, ისევე როგორც ჩემს კურსდამთავრებულებს, რომლებმაც დიდი დახმარება გამიწიეს ამ სიტყვის „ფიზიკური“ და „თეორიული“ გაგებით. კურსდამთავრებულებთან შენარჩუნების აუცილებლობა უაღრესად მნიშვნელოვანი სტიმული იყო და, ვფიქრობ, ჭაობში ჩარჩენის თავიდან ასაცილებლად.
ამ წიგნში ძალიან დამეხმარა ბრაიან ვიტი, ჩემი ერთ-ერთი სტუდენტი. 1985 წელს, როდესაც დავხატე წიგნის პირველი, უხეში მონახაზი, პნევმონიით დაავადდი. მომიწია ოპერაცია, ტრაქეოტომიის შემდეგ კი ლაპარაკი შევწყვიტე და ამით კინაღამ დავკარგე კომუნიკაციის უნარი. მეგონა წიგნის დასრულებას ვერ მოვასწრებდი. მაგრამ ბრაიანი არა მხოლოდ დამეხმარა მის გადახედვაში, არამედ მასწავლა როგორ გამომეყენებინა Living Center საკომუნიკაციო კომპიუტერული პროგრამა, რომელიც უოლტ უოლტოშმა Words Plus, Inc.-დან, Sunnyvale, California მომცა. მასთან ერთად შემიძლია დავწერო წიგნები და სტატიები, ასევე ვესაუბრო ადამიანებს მეტყველების სინთეზატორის საშუალებით, რომელიც შემომწირა Sunnyvale-ის სხვა ფირმა Speech Plus-მა. დევიდ მეისონმა დააინსტალირა ეს სინთეზატორი და პატარა პერსონალური კომპიუტერი ჩემს ეტლზე. ამ სისტემამ ყველაფერი შეცვალა: ჩემთვის კიდევ უფრო ადვილი გახდა კომუნიკაცია, ვიდრე ხმის დაკარგვამდე.
ბევრ მათგანს, ვინც წაიკითხა წიგნის წინასწარი ვერსიები, მადლობელი ვარ რჩევებისთვის, თუ როგორ შეიძლება მისი გაუმჯობესება. მაგალითად, პიტერ გაზზარდი, ჩემი რედაქტორი Bantam Books-ში, წერილს მიგზავნიდა წერილების მიყოლებით კომენტარებით და კითხვებით პასაჟების შესახებ, რომლებიც, მისი აზრით, ცუდად იყო ახსნილი. გულწრფელად რომ გითხრათ, ძალიან გავბრაზდი, როდესაც მივიღე რეკომენდებული შესწორებების უზარმაზარი სია, მაგრამ Gazzardi აბსოლუტურად მართალი იყო. დარწმუნებული ვარ, წიგნი უკეთესი გახდა, რადგან გაზზარდიმ შეცდომებში ჩამიკრა ცხვირი.
დიდ მადლობას ვუხდი ჩემს თანაშემწეებს კოლინ უილიამსს, დევიდ თომასს და რაიმონდ ლაფლემს, ჩემს მდივნებს ჯუდი ფელს, ენ რალფს, შერილ ბილინგტონს და სუ მეისს და ჩემს ექთნებს. მე ვერაფერს მივაღწევდი, თუ გონვილისა და კაიუსის კოლეჯი, სამეცნიერო და ტექნიკური კვლევის საბჭო და ლევერჰულმის, მაკარტურის, ნუფილდის და რალფ სმიტის ფონდები არ აეღო მეცნიერული კვლევისა და აუცილებელი სამედიცინო დახმარების ყველა ხარჯი. ყველა მათგანის დიდი მადლობელი ვარ.
წინასიტყვაობა
ჩვენ ვცხოვრობთ და თითქმის არაფერი გვესმის სამყაროს სტრუქტურაში. ჩვენ არ ვფიქრობთ იმაზე, თუ რა მექანიზმი წარმოქმნის მზის შუქს, რომელიც უზრუნველყოფს ჩვენს არსებობას, არ ვფიქრობთ გრავიტაციაზე, რომელიც გვაჩერებს დედამიწაზე და ხელს უშლის მის კოსმოსში ჩაგდებას. ჩვენ არ გვაინტერესებს ის ატომები, რომლებიდანაც ჩვენ ვართ შედგენილი და რომლებზეც სტაბილურობაზე ვართ არსებითად დამოკიდებული. ბავშვების გარდა (რომლებმაც ჯერ კიდევ ძალიან ცოტა იციან, რომ ასეთი სერიოზული კითხვები არ დაისვას), ცოტას აინტერესებს რატომ არის ბუნება ისეთი, როგორიც არის, საიდან გაჩნდა კოსმოსი და არსებობდა თუ არა ის ყოველთვის? შეიძლება დრო ერთი დღითაც არ დაბრუნდეს უკან, რომ შედეგი წინ უსწრებდეს მიზეზს? აქვს თუ არა გადაულახავი ზღვარი ადამიანურ ცოდნას? არიან ბავშვებიც კი (შევხვდი), რომლებსაც სურთ გაიგონ, როგორ გამოიყურება შავი ხვრელი, რა არის მატერიის უმცირესი ნაწილაკი? რატომ გვახსოვს წარსული და არა მომავალი? თუ ადრე მართლა ქაოსი იყო, როგორ მოხდა, რომ ახლა თვალსაჩინო წესრიგი დამყარდა? და რატომ არსებობს სამყარო საერთოდ?
ჩვენს საზოგადოებაში ხშირია მშობლები და მასწავლებლები ამ კითხვებზე მხრების აჩეჩვით ან დახმარების მოწოდებით რელიგიური ლეგენდების შესახებ ბუნდოვნად გახსენებული ცნობებისგან. ზოგს არ მოსწონს ასეთი თემები, რადგან ნათლად ამჟღავნებს ადამიანის გაგების სივიწროვეს.
მაგრამ ფილოსოფიისა და საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების განვითარება ძირითადად ასეთი კითხვების გამო წავიდა წინ. სულ უფრო მეტი ზრდასრული ადამიანი იჩენს მათ მიმართ ინტერესს და პასუხები ზოგჯერ მათთვის სრულიად მოულოდნელია. განსხვავებულები მასშტაბით როგორც ატომებისგან, ასევე ვარსკვლავებისგან, ჩვენ ვაფართოებთ კვლევის ჰორიზონტს, რომ დაფაროს როგორც ძალიან მცირე, ასევე ძალიან დიდი ობიექტები.
1974 წლის გაზაფხულზე, დაახლოებით ორი წლით ადრე, სანამ Viking კოსმოსური ხომალდი მარსის ზედაპირს მიაღწევდა, მე ვიყავი ინგლისში ლონდონის სამეფო საზოგადოების მიერ ორგანიზებულ კონფერენციაზე არამიწიერი ცივილიზაციების ძიების შესაძლებლობის შესახებ. ყავის შესვენებაზე გვერდით ოთახში გაცილებით ხალხმრავალი შეხვედრა შევნიშნე და ცნობისმოყვარეობის გამო შევედი. ასე გავხდი დიდი ხნის რიტუალის - სამეფო საზოგადოებაში ახალი წევრების მიღების მოწმე, რომელიც მეცნიერთა ერთ-ერთი უძველესი ასოციაციაა პლანეტაზე. წინ, ინვალიდის ეტლში მჯდომი ახალგაზრდა ძალიან ნელა წერდა თავის სახელს წიგნში, რომლის წინა გვერდებზე ისააკ ნიუტონის ხელმოწერა იყო. როდესაც მან საბოლოოდ დაასრულა ხელმოწერა, მაყურებელმა ტაში ააფეთქა. მაშინ სტივენ ჰოკინგი უკვე ლეგენდა იყო.
ჰოკინგს ახლა უკავია მათემატიკის კათედრა კემბრიჯის უნივერსიტეტში, რომელსაც ოდესღაც ნიუტონი ეკავა, მოგვიანებით კი პ.ა.მ. დირაკი, ორი ცნობილი მკვლევარი, რომლებიც სწავლობდნენ ერთი ყველაზე დიდი და მეორე ყველაზე პატარა. ჰოკინგი მათი ღირსეული მემკვიდრეა. Hockipg-ის ეს პირველი პოპულარული წიგნი შეიცავს უამრავ სასარგებლო ინფორმაციას ფართო აუდიტორიისთვის. წიგნი საინტერესოა არა მხოლოდ შინაარსის სიგანით, ის საშუალებას გაძლევთ ნახოთ როგორ მუშაობს მისი ავტორის აზრი. მასში ნახავთ ნათელ გამოცხადებებს ფიზიკის, ასტრონომიის, კოსმოლოგიისა და გამბედაობის საზღვრების შესახებ.
სტივენ ჰოკინგი, ლეონარდ მლოდინოვი
დროის უმოკლეს ისტორია
წინასიტყვაობა
მხოლოდ ოთხი ასო განასხვავებს ამ წიგნის სათაურს იმ სათაურისგან, რომელიც პირველად გამოიცა 1988 წელს. დროის მოკლე ისტორია დარჩა Sunday Times-ის ბესტსელერების სიაში 237 კვირის განმავლობაში და ჩვენი პლანეტის ყოველი 750-ე მცხოვრები, ზრდასრული თუ ბავშვი, იყიდა იგი. შესანიშნავი წარმატება წიგნისთვის, რომელიც ეხება თანამედროვე ფიზიკის ყველაზე რთულ პრობლემებს. თუმცა, ეს არა მხოლოდ ურთულესი, არამედ ყველაზე ამაღელვებელი პრობლემებია, რადგან ისინი ფუნდამენტურ კითხვებს მოგვმართავენ: რა ვიცით სინამდვილეში სამყაროს შესახებ, როგორ მივიღეთ ეს ცოდნა, საიდან გაჩნდა სამყარო და სად არის. მიდის? ეს კითხვები ჩამოყალიბდა დროის მოკლე ისტორიის მთავარ თემად და გახდა ამ წიგნის ყურადღების ცენტრში. დროის მოკლე ისტორიის გამოქვეყნებიდან ერთი წლის შემდეგ, გამოხმაურება დაიწყო მსოფლიოს ყველა ასაკისა და პროფესიის მკითხველისგან. ბევრმა მათგანმა გამოთქვა სურვილი, რომ გამოსულიყო წიგნის ახალი ვერსია, რომელიც დროის მოკლე ისტორიის არსს შეინარჩუნებდა, მაგრამ ყველაზე მნიშვნელოვან ცნებებს უფრო მარტივად და გასართობად ხსნიდა. მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი ადამიანი მოელოდა, რომ ეს იქნებოდა დროის გრძელი ისტორია, მკითხველთა გამოხმაურება უტყუარი იყო: მათგან ძალიან ცოტას სურს გაეცნოს მოცულობითი ტრაქტატს, რომელიც ასახავს საგანს კოსმოლოგიის საუნივერსიტეტო კურსის დონეზე. ამიტომ, დროის ყველაზე მოკლე ისტორიაზე მუშაობისას, ჩვენ შევინარჩუნეთ და გავაფართოვეთ პირველი წიგნის ფუნდამენტური არსი, მაგრამ ამავე დროს ვცდილობდით უცვლელი დაგვეტოვებინა მისი მოცულობა და პრეზენტაციის ხელმისაწვდომობა. ეს ნამდვილად არის უმოკლესიისტორია, ვინაიდან ჩვენ გამოვტოვეთ ზოგიერთი წმინდა ტექნიკური ასპექტი, თუმცა, როგორც გვეჩვენება, ეს ხარვეზი უფრო მეტია, ვიდრე ივსება მასალის უფრო ღრმა დამუშავებით, რომელიც ნამდვილად წარმოადგენს წიგნის ბირთვს.
ჩვენ ასევე ვისარგებლეთ, რომ ინფორმაცია განვაახლეთ და წიგნში უახლესი თეორიული და ექსპერიმენტული მონაცემები შევიტანეთ. დროის უმოკლეს ისტორია აღწერს პროგრესს, რომელიც მიღწეულია ბოლო დროს სრული ერთიანი თეორიისკენ. კერძოდ, ის ეხება სიმების თეორიის უახლეს დებულებებს, ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობას და ავლენს კავშირს სხვადასხვა ფიზიკურ თეორიებს შორის, რაც მიუთითებს ერთიანი თეორიის არსებობაზე. რაც შეეხება პრაქტიკულ კვლევას, წიგნი შეიცავს უახლესი დაკვირვებების მნიშვნელოვან შედეგებს, რომლებიც მიღებულია, კერძოდ, COBE (Cosmic Background Explorer) თანამგზავრისა და ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპის დახმარებით.
Პირველი თავი
ფიქრი სამყაროზე
ჩვენ ვცხოვრობთ უცნაურ და საოცარ სამყაროში. არაჩვეულებრივი წარმოსახვაა საჭირო მისი ასაკის, ზომის, გაბრაზებისა და სილამაზის შესაფასებლად. ამ უსაზღვრო კოსმოსში ადამიანების მიერ დაკავებული ადგილი შეიძლება უმნიშვნელო ჩანდეს. და მაინც, ჩვენ ვცდილობთ გავიგოთ, როგორ მუშაობს მთელი სამყარო და როგორ გამოვიყურებით მასში ჩვენ ადამიანები.
რამდენიმე ათეული წლის წინ ცნობილმა მეცნიერმა (ზოგიერთი ამბობს, რომ ეს იყო ბერტრანდ რასელი) წაიკითხა საჯარო ლექცია ასტრონომიის შესახებ. მან თქვა, რომ დედამიწა ბრუნავს მზის გარშემო და ის, თავის მხრივ, ბრუნავს უზარმაზარი ვარსკვლავური სისტემის ცენტრის გარშემო, რომელსაც ჩვენი გალაქტიკა ეწოდება. ლექციის დასასრულს, უკან მჯდომი პატარა მოხუცი ქალბატონი ადგა და თქვა:
თქვენ აქ სრულ სისულელეს გვეუბნებით. სინამდვილეში, სამყარო არის ბრტყელი ფილა, რომელიც ეყრდნობა გიგანტური კუს ზურგს.
უპირატესობის გრძნობით გაღიმებულმა მეცნიერმა ჰკითხა:
რაზე დგას კუ?
ძალიან ჭკვიანი ახალგაზრდა ხარ, - უპასუხა მოხუცმა ქალბატონმა. - სხვა კუზე დგას და ასე უსასრულოდ!
დღეს ადამიანების უმეტესობას სამყაროს ეს სურათი, კუების ეს დაუსრულებელი კოშკი საკმაოდ სასაცილოა. მაგრამ რა გვაფიქრებინებს, რომ მეტი ვიცით?
ერთი წუთით დაივიწყეთ ის, რაც იცით - ან ფიქრობთ, რომ იცით - კოსმოსის შესახებ. შეხედე ღამის ცას. როგორ გეჩვენებათ ყველა ეს მანათობელი წერტილი? იქნებ ეს პატარა ნათურებია? ჩვენთვის ძნელია გამოიცნოთ, რა არიან სინამდვილეში, რადგან ეს რეალობა ძალიან შორს არის ჩვენი ყოველდღიური გამოცდილებისგან.
თუ ხშირად უყურებთ ღამის ცას, მაშინ ალბათ შეამჩნიეთ სინათლის ელვარება ჰორიზონტის ზემოთ ბინდიში. ეს არის მერკური, ჩვენი პლანეტისგან ძალიან განსხვავებული. მერკურიზე დღე გრძელდება მისი წლის ორი მესამედი. მზიან მხარეზე ტემპერატურა აჭარბებს 400°C-ს, ღამის საათებში კი თითქმის -200°C-მდე ეცემა.
მაგრამ რაც არ უნდა განსხვავებული იყოს მერკური ჩვენი პლანეტისგან, კიდევ უფრო ძნელი წარმოსადგენია ჩვეულებრივი ვარსკვლავი - კოლოსალური ჯოჯოხეთი, რომელიც ყოველ წამში მილიონობით ტონა მატერიას წვავს და ცენტრში ათობით მილიონ გრადუსამდე თბება.
კიდევ ერთი რამ, რაც ძნელია ჩემი თავის გარშემო შემოხვევა, არის მანძილი პლანეტებამდე და ვარსკვლავებამდე. ძველი ჩინელები აშენებდნენ ქვის კოშკებს მათი ახლოდან დასანახად. სავსებით ბუნებრივია ვიფიქროთ, რომ ვარსკვლავები და პლანეტები ბევრად უფრო ახლოს არიან, ვიდრე სინამდვილეში არიან, რადგან ყოველდღიურ ცხოვრებაში ჩვენ არასდროს შევდივართ კონტაქტში უზარმაზარ კოსმოსურ დისტანციებთან.
ეს დისტანციები იმდენად დიდია, რომ აზრი არ აქვს მათი ჩვეულებრივი ერთეულებით - მეტრით ან კილომეტრებით გამოხატვას. ამის ნაცვლად გამოიყენება სინათლის წლები (სინათლის წელი არის გზა, რომელსაც სინათლე გადის წელიწადში). ერთ წამში სინათლის სხივი გადის 300 000 კილომეტრს, ამიტომ სინათლის წელი ძალიან დიდი მანძილია. ჩვენთან უახლოესი ვარსკვლავი (მზის შემდეგ) - პროქსიმა კენტაური - ჩვენგან დაახლოებით ოთხი სინათლის წლისაა. ეს იმდენად შორს არის, რომ ყველაზე სწრაფი კოსმოსური ხომალდი, რომელიც ამჟამად დაპროექტებულია, მას დაახლოებით ათი ათასი წლის განმავლობაში დაფრინავს. ჯერ კიდევ ძველ დროში ადამიანები ცდილობდნენ სამყაროს ბუნების გაგებას, მაგრამ მათ არ გააჩნდათ ის შესაძლებლობები, რასაც თანამედროვე მეცნიერება, კერძოდ მათემატიკა ხსნის. დღეს ჩვენს ხელთ გვაქვს მძლავრი იარაღები: გონებრივი, როგორიცაა მათემატიკა და შემეცნების სამეცნიერო მეთოდი, და ტექნოლოგიური, როგორიცაა კომპიუტერები და ტელესკოპები. მათი დახმარებით მეცნიერებმა შეაგროვეს უზარმაზარი ინფორმაცია კოსმოსის შესახებ. მაგრამ რა ვიცით სინამდვილეში სამყაროს შესახებ და როგორ ვიცოდით ეს? საიდან გაჩნდა იგი? რა მიმართულებით ვითარდება იგი? ჰქონდა თუ არა დასაწყისი და თუ ჰქონდა, რა იყო ადრემას? რა არის დროის ბუნება? დამთავრდება? შესაძლებელია თუ არა დროის უკან დაბრუნება? ბოლო ძირითადი ფიზიკური აღმოჩენები, ნაწილობრივ ახალი ტექნოლოგიების წყალობით, გვთავაზობს პასუხებს ზოგიერთ ამ საუკუნოვან კითხვაზე. შესაძლოა, ოდესმე ეს პასუხები ისეთივე აშკარა გახდება, როგორც დედამიწის რევოლუცია მზის გარშემო - ან შესაძლოა ისეთივე ცნობისმოყვარე, როგორც კუების კოშკი. მხოლოდ დრო (რაც არ უნდა იყოს) გვიჩვენებს.
რას ეხება სტივენ ჰოკინგის „დროის მოკლე ისტორია“?
ღია წყაროებიდან
დღეს, 14 მარტს, ცნობილი ინგლისელი ფიზიკოსი სტივენ ჰოკინგი 77 წლის ასაკში გარდაიცვალა. საიტი აქვეყნებს მისი პოპულარული სამეცნიერო წიგნის აბსტრაქტს "დროის მოკლე ისტორია: დიდი აფეთქებიდან შავ ხვრელამდე" (1988), რომელიც გახდა ბესტსელერი.
გამოჩენილი ინგლისელი ფიზიკოსის სტივენ ჰოკინგის წიგნი "დროის მოკლე ისტორია: დიდი აფეთქებიდან შავ ხვრელამდე" ეძღვნება აინშტაინის კითხვაზე პასუხის პოვნას: "რა არჩევანი ჰქონდა ღმერთს, როდესაც მან შექმნა სამყარო?" გააფრთხილა, რომ წიგნში შეტანილი თითოეული ფორმულა გაანახევრებს მყიდველთა რაოდენობას, ჰოკინგი ხელმისაწვდომი ენით აყალიბებს გრავიტაციის კვანტური თეორიის იდეებს - ფიზიკის დაუმთავრებელი დარგი, რომელიც აერთიანებს ფარდობითობის ზოგად და კვანტურ მექანიკას.
წიგნი იწყება ისტორიით სამყაროს შესახებ ადამიანის იდეების ევოლუციის შესახებ: არისტოტელესა და პტოლემეოს გეოცენტრული სისტემის ციური სფეროებიდან იმის გააზრებამდე, რომ მზე არის ჩვეულებრივი ყვითელი ვარსკვლავი საშუალო ზომის სპირალის ერთ-ერთ მკლავში. გალაქტიკა - ასობით მილიარდ სხვა გალაქტიკას შორის სამყაროს დაკვირვებად ნაწილში. სხვა გალაქტიკებში ვარსკვლავების სპექტრის წითელი გადაადგილების აღმოჩენა ნიშნავდა, რომ სამყარო ფართოვდებოდა და ამან გამოიწვია დიდი აფეთქების ჰიპოთეზა: ათი ან ოცი მილიარდი წლის წინ, სამყაროს ყველა ობიექტი შეიძლება იყოს ერთ ადგილას უსასრულოდ მაღალი. სიმკვრივე (სინგლარობის წერტილი).
დაკავშირებული სიახლეები
დიდი აფეთქება არის დროის დასაწყისი. არ არსებობს პასუხი კითხვაზე, თუ რა იყო დიდ აფეთქებამდე, ვინაიდან მეცნიერული კანონები წყვეტენ მოქმედებას სინგულარობის წერტილში; მომავლის პროგნოზირების უნარი დაკარგულია და, შესაბამისად, თუ რამე მოხდა "ადრე", მაშინ ეს არანაირად არ იმოქმედებს მიმდინარე მოვლენებზე. დიდი აფეთქების შემდეგ შესაძლებელია ორი სცენარი: ან სამყაროს გაფართოება გაგრძელდება სამუდამოდ, ან ის შეჩერდება რაღაც მომენტში და გადავა შეკუმშვის ფაზაში, რომელიც დასრულდება სინგულარულობის - დიდი აფეთქების დაბრუნებით. უცნობია, რომელი ვარიანტი განხორციელდება - ეს დამოკიდებულია გალაქტიკებს შორის დისტანციებზე და სამყაროს მატერიის მთლიან მასაზე, და ეს რაოდენობები ზუსტად არ არის ცნობილი.
სინგულარები შეიძლება იყოს სამყაროში დიდი აფეთქების შემდეგაც კი. ვარსკვლავი, რომელმაც გამოიყენა ბირთვული საწვავი, იწყებს შეკუმშვას და საკმარისად დიდი მასით, იგი ვერ გაუძლებს გრავიტაციულ კოლაფსს, გადაიქცევა შავ ხვრელად. ასე რომ, ინგლისელმა მათემატიკოსმა და ფიზიკოსმა როჯერ პენროუზმა აჩვენა, რომ ვარსკვლავის მოცულობა მიდრეკილია ნულისკენ, ხოლო მისი მატერიის სიმკვრივე და სივრცე-დროის გამრუდება - უსასრულობისკენ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შავი ხვრელი არის სინგულარობა სივრცეში.
დროის მიმართულების შებრუნებით პენროუზმა და ჰოკინგმა დაამტკიცეს, რომ თუ ფარდობითობის ზოგადი თეორია (GR) სწორია, მაშინ დიდი აფეთქების წერტილი უნდა არსებობდეს. ასე რომ, დიდი აფეთქების ჰიპოთეზა იქცა მათემატიკურ თეორემად და თავად ზოგადი ფარდობითობა არასრული აღმოჩნდა: მისი კანონები დარღვეულია სინგულარობის წერტილში. ეს გასაკვირი არ არის, რადგან ფარდობითობის ზოგადი თეორია კლასიკური თეორიაა და სივრცის მცირე რეგიონში სინგულარობის მახლობლად, კვანტური ეფექტები მნიშვნელოვანი ხდება. ამრიგად, შავი ხვრელების და ადრეული სამყაროს შესწავლა მოითხოვს კვანტური მექანიკის ჩართვას და ერთიანი თეორიის - გრავიტაციის კვანტური თეორიის შექმნას.
მიკროსამყაროს ფენომენებთან ურთიერთობისას კვანტური მექანიკა განვითარდა ფარდობითობის ზოგადი თეორიისგან დამოუკიდებლად. კვანტურ ფიზიკაში დაგროვდა გარკვეული გამოცდილება სხვადასხვა სახის ურთიერთქმედების გაერთიანებაში. ასე რომ, შესაძლებელი გახდა ელექტრომაგნიტური და სუსტი ურთიერთქმედების გაერთიანება ერთ თეორიაში. კერძოდ, აღმოჩნდა, რომ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების მატარებლები (ვირტუალური ფოტონები) და სუსტი ურთიერთქმედების მატარებლები (ვექტორული ბოზონები) წარმოადგენენ ერთი ნაწილაკის რეალიზაციას და ერთმანეთისგან განსხვავდებიან დაახლოებით 100 გევ ენერგიით. ასევე არსებობს გრანდიოზული გაერთიანების თეორიები, ანუ ელექტროსუსტი და ძლიერი ურთიერთქმედების გაერთიანება (თუმცა, დიდი გაერთიანების ენერგიების მისაღწევად და ამ თეორიების შესამოწმებლად საჭიროა მზის სისტემის ზომის ამაჩქარებელი).
ყველა ეს თეორია არ შეიცავს გრავიტაციას, რადგან ის ძალიან მცირეა ელემენტარული ნაწილაკებისთვის. თუმცა, სინგულარობის წერტილში, გრავიტაციული ძალები, სივრცე-დროის გამრუდებასთან ერთად, მიდრეკილია უსასრულობისკენ, ასე რომ კვანტური მექანიკური და გრავიტაციული ეფექტების ერთობლივი განხილვა გარდაუვალი ხდება. ეს იწვევს შემდეგ გასაოცარ შედეგებს.
პენროუზი-ჰოკინგის თეორემით, შავ ხვრელში ჩავარდნა შეუქცევადია. მაგრამ, როგორც ცნობილია, ნებისმიერ შეუქცევად პროცესს თან ახლავს ენტროპიის ზრდა. აქვს თუ არა შავ ხვრელს ენტროპია?
ჰოკინგი აღნიშნავს, რომ შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტის ფართობი დროთა განმავლობაში არ მცირდება (და იზრდება, როდესაც მატერია შავ ხვრელში ვარდება), ანუ მას აქვს ენტროპიის ყველა თვისება. მისი ამერიკელი კოლეგა ბიკენშტეინი გვთავაზობს შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტის ფართობის განხილვას მისი ენტროპიის საზომად. ჰოკინგი ამტკიცებს, რომ ენტროპიის მქონე შავ ხვრელს უნდა ჰქონდეს ტემპერატურა და, შესაბამისად, ასხივოს - ეწინააღმდეგება შავი ხვრელის განმარტებას! - მაგრამ მოგვიანებით ის თავად აღმოაჩენს ამ გამოსხივების მექანიზმს.
რადიაციის წყაროა შავ ხვრელთან არსებული ვაკუუმი, რომელშიც კვანტური ენერგიის რყევების გამო ნაწილაკ-ანტინაწილაკების წყვილი იბადება. წყვილის ერთ წევრს აქვს დადებითი ენერგია, მეორეს აქვს უარყოფითი ენერგია (ასე რომ ჯამი არის ნული); უარყოფითი ენერგიის მქონე ნაწილაკი შეიძლება მოხვდეს შავ ხვრელში, ხოლო დადებითი ენერგიის მქონე ნაწილაკმა შეიძლება დატოვოს მისი სიახლოვეს. დადებითი ენერგიის ნაწილაკების ნაკადი შავი ხვრელის გამოსხივებაა; უარყოფითი ენერგიის მქონე ნაწილაკები ამცირებენ მის მასას – შავი ხვრელი „აორთქლდება“ და საბოლოოდ ქრება, თან სინგულარულობასაც იღებს. ამაში ჰოკინგი ხედავს პირველ მინიშნებას კვანტური მექანიკის დახმარებით ზოგად ფარდობითობაში სინგულარობის აღმოფხვრის შესაძლებლობის შესახებ და სვამს კითხვას: ექნება თუ არა კვანტური მექანიკა მსგავს ეფექტს „დიდ“ სინგულარობაზე, ანუ აღმოფხვრის კვანტური მექანიკა დიდს. Bang და Big Bang სინგულარობა?
დაკავშირებული სიახლეები
ფარდობითობის კლასიკური ზოგადი თეორია არჩევანს არ ტოვებს: გაფართოებული სამყარო სინგულარობიდან იბადება და საწყისი პირობები უცნობია (GR არ მუშაობს „შექმნის მომენტში“). საწყის მომენტში, სამყარო შეიძლება იყოს მოწესრიგებული და ერთგვაროვანი, ან შეიძლება იყოს საკმაოდ ქაოტური. თუმცა ევოლუციის შემდგომი პროცესი არსებითად დამოკიდებულია სივრცე-დროის ამ საზღვარზე არსებულ პირობებზე. ფეინმანის მეთოდის გამოყენებით, სამყაროს განვითარების სხვადასხვა „ტრაექტორიებზე“ შეჯამება, ჰოკინგი, გრავიტაციის კვანტური თეორიის ფარგლებში, იღებს სინგულარობის ალტერნატივას: სივრცე-დრო არის სასრული და არ აქვს სინგულარობა ფორმაში. საზღვრის ან კიდის (ეს არის დედამიწის ზედაპირის მსგავსი, მაგრამ მხოლოდ ოთხ განზომილებაში) . და რადგან არ არსებობს საზღვარი, არ არის საჭირო მასზე საწყისი პირობები, ანუ არ არის საჭირო ახალი კანონების შემოღება, რომლებიც განსაზღვრავენ ადრეული სამყაროს ქცევას (ან მიმართავენ ღმერთის დახმარებას). მაშინ სამყარო "... არ შეიქმნებოდა, ვერ განადგურდებოდა. ის უბრალოდ იარსებებდა."
ღმერთის თემა წარმოდგენილია მთელ წიგნში; არსებითად, ჰოკინგი ღმერთთან დისკუსიას აწარმოებს. აქ არის ციტატა, რომელიც გარკვეულწილად აჯამებს ამ დისკუსიას.
”იმ იდეიდან, რომ სივრცე და დრო ქმნიან დახურულ ზედაპირს, ასევე არის ძალიან მნიშვნელოვანი შედეგები სამყაროს ცხოვრებაში ღმერთის როლთან დაკავშირებით. მეცნიერთა უმეტესობამ მეცნიერთა უმეტესობამ დაიჯერა სამეცნიერო თეორიების მიერ მიღწეული წარმატებები მოვლენების აღწერისას. რომ ღმერთი საშუალებას აძლევს სამყაროს განვითარდეს კანონების გარკვეული სისტემის მიხედვით და არ ერევა მის განვითარებაში, არ არღვევს ამ კანონებს. მაგრამ კანონები არაფერს გვეუბნებიან იმის შესახებ, თუ როგორ გამოიყურებოდა სამყარო პირველად გაჩენის დროს - დახვევა საათის და დასაწყისის არჩევა მაინც შეიძლება იყოს ღმერთის საქმე. ჩვენ გვჯერა, რომ სამყაროს ჰქონდა დასაწყისი, შეგვიძლია ვიფიქროთ, რომ მას ჰყავდა შემოქმედი. თუ სამყარო მართლაც მთლიანად დახურულია და არ აქვს საზღვრები ან კიდეები, მაშინ მას არ უნდა ჰქონდეს დასაწყისი და დასასრული არ არის: უბრალოდ არის და ეს ასეა! არის თუ არა ადგილი შემოქმედისთვის?"
აქ არის პასუხი აინშტაინის კითხვაზე: ღმერთს არ ჰქონდა თავისუფლება აერჩია საწყისი პირობები.
ფეინმანის ტრაექტორიების შეჯამებით, სივრცე-დროის საზღვრების გარეშე, ჰოკინგი აღმოაჩენს, რომ სამყარო მის ამჟამინდელ მდგომარეობაში, დიდი ალბათობით, თანაბრად სწრაფად უნდა გაფართოვდეს ყველა მიმართულებით, იზოტროპული CMB ფონის დაკვირვებებთან შეთანხმებით. გარდა ამისა, რადგან დროის წარმოშობა არის სივრცისა და დროის გლუვი, რეგულარული წერტილი, სამყარო დაიწყო ევოლუცია ერთგვაროვანი, მოწესრიგებული მდგომარეობიდან. ეს თავდაპირველი წესრიგი ხსნის დროის თერმოდინამიკური ისრის არსებობას, რაც მიუთითებს დროის მიმართულებაზე, რომელშიც იზრდება სამყაროს უწესრიგობა (ენტროპია).
წიგნის ბოლო ნაწილში ჰოკინგი აღწერს სიმების თეორიას, რომელიც აცხადებს, რომ აერთიანებს მთელ ფიზიკას. ეს თეორია ეხება არა ნაწილაკებს, არამედ ობიექტებს, როგორიცაა ერთგანზომილებიანი სიმები. ნაწილაკები განმარტებულია, როგორც სიმების ვიბრაცია, ნაწილაკების ემისია და შთანთქმა - როგორც სიმების გაწყვეტა და შეერთება. სიმების თეორია კი არ იწვევს წინააღმდეგობებს მხოლოდ 10-განზომილებიან ან 26-განზომილებიან სივრცეებში. შესაძლოა, სამყაროს განვითარების პროცესში, ჩვენი სივრცე-დროის მხოლოდ ოთხი კოორდინატი "მობრუნდა", ხოლო დანარჩენი აღმოჩნდა დაკეცილი უმნიშვნელოდ მცირე ზომის სივრცეში.
რატომ მოხდა ეს? ჰოკინგი პასუხს ეგრეთ წოდებული ანთროპული პრინციპის პოზიციიდან გვაძლევს: წინააღმდეგ შემთხვევაში, ასეთი კითხვის დასმის უნარის მქონე გონიერი არსებების განვითარების პირობები არ შეიქმნებოდა. მართლაც, სივრცის უფრო მცირე განზომილების შემთხვევაში, ევოლუცია რთულია: მაგალითად, ორგანზომილებიანი არსების სხეულში ნებისმიერი გავლა მას ორ ნაწილად ყოფს. უფრო მაღალი განზომილებების სივრცეებში გრავიტაციული მიზიდულობის კანონი განსხვავებული იქნება და პლანეტების ორბიტები გახდება არასტაბილური („მაშინ ან გავიყინებით ან დავწვებით“). რა თქმა უნდა, შესაძლებელია სხვა სამყაროებიც, განსხვავებული რაოდენობის გაშლილი კოორდინატებით, „...მაგრამ ასეთ რეგიონებში არ იქნებიან ინტელექტუალური არსებები, რომლებსაც შეეძლოთ ამ მრავალფეროვნების აქტიური განზომილებების დანახვა“.
ჰოკინგი ოპტიმისტურად არის განწყობილი ერთიანი თეორიის შექმნის პერსპექტივის მიმართ, რომელიც აღწერს სამყაროს. ღმერთს რომ ჩამოართვა შემოქმედების აქტი, ღმერთს ანიჭებს მისი კანონების შემქმნელის როლს. როდესაც მათემატიკური მოდელი აშენდება, რჩება კითხვა, რატომ არსებობს სამყარო, რომელიც ექვემდებარება ამ მოდელს, საერთოდ. ახალი თეორიების აგების აუცილებლობით არ არის დაკავშირებული, მეცნიერები მის შესწავლას მიმართავენ. „და თუ ამ კითხვაზე პასუხი იქნება ნაპოვნი, ეს იქნება ადამიანის გონების სრული ტრიუმფი, რადგან მაშინ ჩვენ გავიგებთ ღვთის გეგმას“.
იგორ იაკოვლევის მიერ მომზადებული სტივენ ჰოკინგის წიგნის „დროის მოკლე ისტორია“ რეზიუმე.
