«Краткая история времени» Стивена Хокинга, краткое содержание читать ~6 мин.

Книга «Краткая история времени» охватывает эволюцию космологии от античных времён до конца XX века. Обсуждение природы Вселенной за это время сместилось из области философии и религии в сферу точных наук, прежде всего физики. Хокинг отмечает, что во времена Исаака Ньютона образованный человек мог обладать общим представлением о всей сумме человеческих знаний.

Сегодня научная специализация стала настолько глубокой, что учёным трудно отслеживать открытия даже в смежных областях. История науки предстаёт как процесс постоянного усложнения знаний. Позднее Стивен Хокинг выпустил работы, освещающие более современные теории. В книге «Великий замысел» (2010), написанной с Леонардом Млодиновым, развивается М-теория. Она допускает существование множества вселенных с различными физическими законами, где жизнь возможна лишь в редких случаях.

Биографический контекст

Стивен Уильям Хокинг (Stephen William Hawking) родился 8 января 1942 года, ровно через 300 лет после смерти Галилео Галилея. Он вырос в Сент-Олбансе, Великобритания, в семье исследователей. После окончания Оксфорда он перешёл в Кембриджский университет для изучения космологии. В 1963 году ему диагностировали боковой амиотрофический склероз и прогнозировали всего пару лет жизни.

Вопреки прогнозам, он продолжил работу, женился на Джейн Уайлд и стал отцом троих детей. В 1974 году Хокинг был избран членом Лондонского королевского общества, а в 1979 году занял пост Лукасовского профессора математики, который некогда занимал Исаак Ньютон. Потеряв способность говорить в 1985 году после трахеотомии, он использовал синтезатор речи, управляемый мышцей щеки.

Мировая известность пришла к нему после выхода «Краткой истории времени» в 1988 году. Его жизнь легла в основу фильма «Теория всего» (2014). Учёный скончался 14 марта 2018 года, оставив богатое наследие в теоретической физике и популяризации науки.

Эволюция представлений о Вселенной

Развитие технологий позволило современной науке приблизиться к ответам на вопросы о происхождении мира. Древние греки уже знали о шарообразности Земли, но Аристотель ошибочно помещал её в центр мироздания. Гелиоцентрическая система Николая Коперника, предложенная в 1514 году, сместила Землю с этой позиции. В 1687 году Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения, объяснив взаимодействие небесных тел.

Открытие Эдвином Хабблом разбегания галактик в 1929 году привело к пониманию нестационарности Вселенной. Расширение пространства подразумевало, что в прошлом вся материя была сосредоточена в одной точке бесконечной плотности. Это состояние сингулярности легло в основу теории Большого взрыва.

Поиск единой теории

Современная физика опирается на две фундаментальные, но несогласованные теории. Общая теория относительности (ОТО) описывает гравитацию и макрокосм, а квантовая механика управляет миром элементарных частиц. Главная задача физиков — создание квантовой теории гравитации, которая объединила бы эти подходы.

Представления об абсолютном пространстве были пересмотрены ещё Ньютоном, показавшим относительность движения. Идея абсолютного времени рухнула с появлением теории относительности. В 1865 году Джеймс Клерк Максвелл доказал, что свет распространяется с постоянной скоростью. Эйнштейн постулировал, что эта скорость неизменна для любого наблюдателя, что привело к отказу от единого для всех времени. Гравитация в его теории — это искривление четырёхмерного пространства-времени массой тел.

Александр Фридман предсказал расширение Вселенной ещё до открытий Хаббла, основываясь на идее изотропности пространства. Позже это подтвердилось открытием реликтового микроволнового излучения. Работа Роджера Пенроуза и Стивена Хокинга доказала неизбежность сингулярностей в рамках ОТО, подтвердив начало Вселенной с Большого взрыва.

Принцип неопределённости и частицы

Мечта Лапласа о полном детерминизме разбилась о принцип неопределённости Вернера Гейзенберга. Невозможно одновременно точно измерить положение и скорость частицы: само наблюдение вносит возмущение. Это фундаментальное ограничение привело к отказу от предсказания точных событий в пользу вероятностей, что стало основой квантовой механики.

Материя состоит из кварков, образующих протоны и нейтроны, и лептонов (например, электронов). Частицы различаются спином и подчиняются принципу запрета Паули, который не позволяет двум фермионам находиться в одном состоянии. Взаимодействия переносятся бозонами — частицами-переносчиками четырёх фундаментальных сил: гравитационной, электромагнитной, сильной и слабой ядерной.

Чёрные дыры и излучение Хокинга

Концепция «тёмных звёзд» с гравитацией, удерживающей свет, появилась ещё в XVIII веке у Джона Мичелла. Термин «чёрная дыра» закрепился в 1969 году благодаря Джону Уилеру. Субрахманьян Чандрасекар вычислил предел массы, выше которого звезда коллапсирует. Граница чёрной дыры, горизонт событий, пропускает материю внутрь, но не выпускает наружу.

Стивен Хокинг теоретически обосновал, что чёрные дыры не абсолютно чёрные. Вблизи горизонта событий постоянно рождаются пары виртуальных частиц. В обычных условиях они аннигилируют, но мощная гравитация может разделить их. Одна частица падает в дыру, а другая улетает в пространство, становясь реальной.

Для удалённого наблюдателя это выглядит как излучение, уносящее энергию. Поскольку энергия эквивалентна массе, чёрная дыра постепенно теряет массу и «испаряется». Этот процесс, названный излучением Хокинга, связывает термодинамику, квантовую механику и гравитацию. Якоб Бекенштейн также предложил связывать площадь горизонта событий с энтропией чёрной дыры.

Стрелы времени и происхождение Вселенной

На конференции в Ватикане в 1981 году Хокинг представил гипотезу об отсутствии границ у Вселенной. В мнимом времени Вселенная замкнута сама на себя, как поверхность сферы, и не имеет момента начала. Это снимает вопрос о том, что было «до» Большого взрыва.

Направление времени определяется термодинамикой. Второе начало термодинамики гласит, что энтропия (беспорядок) в замкнутой системе растёт. Хокинг выделяет три «стрелы времени»:
- Термодинамическая (рост беспорядка);
- Психологическая (мы помним прошлое, а не будущее);
- Космологическая (расширение Вселенной).

Для существования разумной жизни необходимо совпадение этих направлений. Антропный принцип объясняет параметры нашего мира тем, что в другой вселенной просто некому было бы задавать вопросы. Жизнь возможна лишь на стадии расширения, пока энтропия не достигла максимума.

Человеческое познание

Поиск единой теории продолжается, и теория струн рассматривается как один из кандидатов. Она требует существования дополнительных измерений (10 или 26), свёрнутых до микроскопических размеров. Однако даже окончательная теория не позволит предсказывать всё из-за принципа неопределённости.

Хокинг подчёркивает, что любопытство — неотъемлемая черта человека. Древние греки доказывали кривизну Земли, наблюдая за кораблями. Пензиас и Уилсон случайно открыли реликтовое излучение, следуя исследовательскому инстинкту. Мы стремимся не просто выжить, но и понять смысл своего существования.

Путь науки часто преграждает догматизм. Кеплер поначалу отвергал эллиптические орбиты, считая их «несовершенными». Эйнштейн ввёл космологическую постоянную, чтобы сохранить Вселенную статичной, назвав это позже своей главной ошибкой. Сам Хокинг долго не принимал идею Бекенштейна об энтропии чёрных дыр, пока его собственные расчёты не подтвердили её. Способность отказаться от предубеждений перед лицом фактов — двигатель научного прогресса.

Наука и вера

Отношения науки и религии пронизывают книгу. Церковь когда-то преследовала Коперника и Галилея, но позже искала диалога с учёными. Хокинг описывает, как Папа Иоанн Павел II предостерегал физиков от изучения момента Творения. При этом наука всё больше сужает пространство для «бога белых пятен» — сверхъестественного объяснения неизвестного.

Если Вселенная не имеет границ и начала во времени, необходимость в акте творения отпадает. Она просто существует. Полное понимание законов природы Хокинг метафорически называет «постижением разума Бога». Это означало бы триумф человеческого разума, способного познать самые глубокие тайны мироздания.