Чтение на выходные: «Теория всего. От сингулярности до бесконечности: происхождение и судьба Вселенной» Стивена Хокинга

В 1963 году 21-летний аспирант из Кембриджа начал замечать странную неуклюжесть в движениях и вскоре услышал от врачей страшный диагноз — боковой амиотрофический склероз. Ему прогнозировали всего несколько лет жизни. Болезнь постепенно лишала его подвижности и речи, но его разум продолжал работать с поразительной силой. Его звали Стивен Хокинг. Спустя десятилетия он станет одним из самых известных физиков современности, напишет бестселлер «Краткая история времени», а его идея о квантовом излучении чёрных дыр серьёзно изменит представления о космосе.

«Теория всего» — это не учебник, а сборник из семи лекций. В них Хокинг почти не использует сложные формулы и последовательно проводит читателя через историю научных представлений о Вселенной: от античной философии до современных теорий.

Он начинает с простых наблюдений и идей, восходящих к Аристотелю, который приводил аргументы в пользу шарообразности Земли, а затем переходит к научной революции, связанной с работами Коперника, Галилея и Ньютона. В финале речь идёт о современных гипотезах, включая теорию струн, где фундаментальные частицы рассматриваются как крошечные вибрирующие объекты, а пространство может иметь больше привычных трёх измерений.

Хокинг объясняет сложные вещи через понятные аналогии. Красное смещение галактик он сравнивает с изменением звука проезжающего автомобиля. Горизонт событий чёрной дыры — с границей, за которой свет уже не может вернуться. Он рассказывает, как в 1965 году Арно Пензиас и Роберт Вильсон зафиксировали космическое микроволновое фоновое излучение — слабый сигнал, оставшийся от ранней Вселенной, сначала приняв его за помехи в оборудовании.

В книге есть и личные истории. Хокинг вспоминает пари с Кипом Торном о природе объекта в системе Лебедь X-1. Он предполагал, что это не чёрная дыра, но оказался неправ и проиграл спор, оплатив годовую подписку на журнал Penthouse для Торна. Этот эпизод показывает его самоиронию и готовность признавать ошибки.

Он также пишет о том, как его идея о квантовом излучении чёрных дыр в 1970-х годах сначала восприняли скептически, но со временем стала важной частью теоретической физики.

Книга подводит к главному вопросу: можно ли создать единую теорию, которая объединит общую теорию относительности, описывающую гравитацию и крупномасштабную структуру Вселенной, и квантовую механику, описывающую микромир. Хокинг не даёт окончательного ответа, но обсуждает гипотезу отсутствия границы, согласно которой у Вселенной может не быть начальной границы во времени в привычном смысле.

В финале он формулирует мысль, ставшую одной из самых известных: если человечество сможет найти полную теорию, это станет огромным достижением разума и приблизит нас к пониманию фундаментальных законов существования Вселенной.

Читать стоит всем, кто хотя бы раз смотрел на звёзды и задумывался о том, как устроен мир.

P.S. Краткое содержание лекций, чтобы не потерять нить рассуждений.

Лекция 1. Представления о Вселенной

От античных идей Аристотеля к научной революции Коперника и Галилея: формируется понимание формы Земли и её движения вокруг Солнца. Парадокс Ольберса указывает на то, что Вселенная не может быть одновременно бесконечной, вечной и статичной.

Лекция 2. Расширяющаяся Вселенная

Эдвин Хаббл обнаружил, что галактики удаляются друг от друга, что свидетельствует о расширении Вселенной. Это стало одним из оснований теории Большого взрыва. Космическое микроволновое фоновое излучение рассматривается как свидетельство раннего состояния Вселенной. В некоторых космологических моделях понятие времени «до» Большого взрыва может не иметь смысла.

Лекция 3. Чёрные дыры

Массивные звёзды после исчерпания топлива могут коллапсировать, образуя чёрные дыры — области, из которых не может вырваться даже свет. Их свойства описываются несколькими параметрами, такими как масса, вращение и электрический заряд.

Лекция 4. Чёрные дыры не так уж черны

С учётом квантовых эффектов чёрные дыры могут испускать излучение. Это явление, известное как излучение Хокинга, приводит к постепенной потере массы чёрной дыры. Полное испарение таких объектов остаётся теоретическим предсказанием.

Лекция 5. Происхождение и судьба Вселенной

Инфляционная модель объясняет однородность и изотропность Вселенной на больших масштабах. Гипотеза отсутствия границы предполагает, что у Вселенной может не быть начальной временной границы в обычном понимании.

Лекция 6. Направление времени

Стрела времени связана с ростом энтропии. Именно поэтому мы воспринимаем время как направленное из прошлого в будущее. Память и физические процессы подчиняются этому направлению.

Лекция 7. Теория всего

Современная физика стремится объединить общую теорию относительности и квантовую механику. Теория струн — один из возможных подходов, предполагающий существование дополнительных измерений пространства. Если подобная теория будет подтверждена, она поможет глубже понять фундаментальные законы Вселенной.