Коротка історія часу: посібник Стівена Гокінга з розуміння Всесвіту

Від Великого вибуху до чорних дір

Що, якби я сказав вам, що зараз, коли ви слухаєте цю пісню, час рухається повільніше для ваших ніг, ніж для голови? Що якщо ‘твердий’ стілець, на якому ви сидите, насправді на 99.9% є порожнім простором? І що, якщо сам всесвіт... що ж, ось тут все стає дійсно дивним.

Стівен Хокінг провів своє життя, розкриваючи таємниці, настільки приголомшливі, що звучать як наукова фантастика. Але ось у чому річ - це не вигадка. Це реальність. І наприкінці цього конспекту ви зрозумієте, чому Ейнштейн називав квантову механіку ‘моторошною’, чому чорні діри насправді не чорні, і чому Великий вибух насправді не був вибухом.

Але спершу дозвольте мені запитати вас про те, що, можливо, не дасть вам заснути цієї ночі: якщо сам час мав початок, то що було до початку часу? Залишайтеся з нами - адже відповідь змінить все, що ви думали, що знаєте про існування.

Що вперше змусило вас замислитися над тим, як почався Всесвіт? Поділіться своїми думками в коментарях, перш ніж зануритися в тему.

Життя стає напруженим. Має Коротка історія часу припадали пилом на вашій книжковій полиці? Замість цього візьміть ключові ідеї прямо зараз. Тут ми лише зачіпаємо поверхню. Якщо у вас ще немає книги, замовте її тут або придбати аудіокнигу за вільний на Amazon, щоб дізнатися пікантні подробиці.

Вступ: Чому коротка історія часу змінила все

“Коротка історія часу” Стівена Гокінґа розглядає найбільші питання, які коли-небудь ставили люди: Звідки ми прийшли? Як розпочався всесвіт? Яке майбутнє чекає на все, що ми знаємо?

Опублікована у 1988 році, ця новаторська книга стала одним з найбільш продаваних наукових бестселерів усіх часів. Але її також часто називають “найбільш непрочитаним бестселером”. Чому? Тому що, хоча Гокінґ блискуче пояснював складні фізичні явища, його концепції все ще можуть здаватися незбагненними.

Саме тому ми підготували цей короткий виклад. Ми виклали найважливіші ідеї Гокінга простою, повсякденною мовою, яку може зрозуміти будь-хто. Сприймайте це як дружній путівник до найбільших таємниць Всесвіту.

Ця книга для вас, якщо

-Вам завжди було цікаво, як влаштований Всесвіт, але фізика вас лякала.

-Ви хочете зрозуміти такі поняття, як чорні діри, подорожі в часі та Великий вибух, не гублячись у рівняннях

-Ви шукаєте книжку, яка розширює кругозір і змінює ваше уявлення про реальність

-Вам подобаються книги, які змушують вас поставити під сумнів усе, що ви, як вам здавалося, знали про існування

Життя не стоїть на місці, і занурюватися у складну фізику не завжди доцільно. Саме тому ми переробили шедевр Гокінга на ключові ідеї, необхідні для розуміння нашого всесвіту.

Про Стівена Гокінга: Розум, який зробив революцію у фізиці

Стівен Гокінг (1942-2018) - фізик-теоретик і космолог, чиї новаторські роботи змінили наше уявлення про чорні діри, час і походження Всесвіту. Незважаючи на діагноз БАС, який йому поставили у віці 21 року, він попри всі труднощі став Лукасівським професором математики в Кембриджі - такою ж посадою, яку колись обіймав Ісаак Ньютон. Його бестселер "Коротка історія часу" зробив складну фізику доступною для мільйонів і перетворив його на одного з найвпливовіших науковців сучасності.

Подумайте про це на мить. У той час як його тіло поступово втрачало здатність рухатися і говорити, його розум злетів до найвіддаленіших куточків космосу. Історія Гокінґа вчить нас чомусь глибокому: здатність людського духу виходити за межі фізичних обмежень така ж безмежна, як і всесвіт, який він вивчав. Його рішучість зрозуміти реальність, незважаючи на, здавалося б, неможливі труднощі, віддзеркалює прагнення людства осягнути своє місце в космосі.

StoryShot 1: Чому наукові теорії є найбільшими інструментами людства

“Ще з часів зародження цивілізації люди не задовольнялися тим, що вважали події не пов'язаними між собою і незрозумілими. Вони прагнули зрозуміти глибинний порядок, що лежить в основі світу”. - Стівен Гокінг

Уявіть, що ви намагаєтеся передбачити погоду на завтра. Ви можете вгадати навмання, звернутися до стародавнього фольклору або використати сучасну метеорологію. Різниця в точності приголомшлива - і все зводиться до наявності хорошої теорії.

Проблема: життя у непередбачуваному Всесвіті

Більшу частину людської історії ми жили у владі сил, які не могли зрозуміти. Землетруси, затемнення, хвороби здавалися випадковими і жахливими. Люди створювали міфи та забобони, щоб пояснити ці події. Але ці історії не могли допомогти їм передбачити чи контролювати те, що відбувалося далі.

Рішення: Побудова теорій, які дійсно працюють

Гокінг пояснює, що наукова теорія - це набагато більше, ніж здогадка чи думка. Це модель, яка точно описує спостереження і робить певні прогнози щодо майбутніх експериментів. Подумайте про неї як про мапу - хороша мапа не просто показує, де ви знаходитесь. Вона допомагає вам дістатися туди, куди ви хочете потрапити.

Потужна теорія повинна відповідати двом важливим критеріям: вона повинна точно описувати спостереження і робити передбачення, які можна перевірити. Теорія гравітації Ньютона чудово пояснювала, чому падають яблука і чому планети обертаються навколо Сонця. Що ще важливіше, вона дозволила вченим точно передбачити, де перебуватимуть планети через місяці чи роки в майбутньому.

Додаток: Як теорії змінюють наш світ

Кожна технологія, якою ви користуєтесь, існує тому, що хтось розробив і перевірив теорії про те, як влаштований світ. Система GPS у вашому смартфоні працює, тому що інженери застосували теорії Ейнштейна про час і простір. Інтернет існує тому, що вчені зрозуміли електромагнітну теорію.

Швидке оновлення: Наукові теорії допомагають нам передбачати і контролювати природу, точно описуючи спостереження і роблячи передбачення, які можна перевірити. Давайте подивимось, як закони Ньютона зробили всесвіт передбачуваним.

StoryShot 2: Революційне прозріння Ньютона - все завжди рухається

До Ісаака Ньютона люди вважали, що об'єкти природно прагнуть перебувати у стані спокою. Це інтуїтивне розуміння створило величезну проблему для ранніх астрономів. Якщо об'єкти природно перебувають у стані спокою, то чому планети продовжують рухатися?

Рішення: Рух - це природний стан

Прорив Ньютона був радикальним: об'єкти природним чином не зупиняються в стані спокою. Натомість вони природним чином продовжують рухатися по прямих лініях з постійною швидкістю, якщо тільки їм щось не заважає. Цей принцип перевернув фізику з ніг на голову.

Коли ви їдете в машині на великій швидкості, ви не відчуваєте, що рухаєтеся - до тих пір, поки машина не загальмує або не поверне. Ньютон зрозумів, що це насправді природний стан усіх об'єктів у Всесвіті. Причиною “природного” сповільнення на Землі є тертя та опір повітря.

“Ньютон перетворив падіння яблук на план усього космосу”.”

Найприголомшливішим усвідомленням Ньютона було те, що та сама сила, яка змушує яблука падати, також утримує планети на орбіті. Місяць постійно “падає” до Землі. Але він також рухається вбік досить швидко, щоб не долетіти до нашої планети. Це схоже на кидання м'яча з такою силою, що Земля вигинається під ним швидше, ніж він може впасти.

Швидке оновлення: Ньютон показав нам, що рух є природним, а гравітація - універсальною. Об'єкти не “хочуть” зупинятися - вони продовжують рухатися, поки їх щось не зупинить. Це відкриття зробило всесвіт передбачуваним і заклало основу для сучасної науки і технологій.

StoryShot 3: Дивовижне відкриття Ейнштейна - час - це не те, що ви думаєте

Ось питання, яке може не дати вам заснути сьогодні вночі: Що, як час не однаковий для всіх? Що, якби ваш годинник міг буквально йти повільніше або швидше, ніж чийсь інший, і ви обидва були б праві?

Проблема: світло порушило ідеальну систему Ньютона

Закони Ньютона чудово працювали майже для всього, але у них була одна велика проблема: світло. Коли вчені виміряли швидкість світла, сталося щось неможливе. Незалежно від того, як швидко вони рухалися до джерела світла чи від нього, вони завжди вимірювали одну й ту саму швидкість: 186 000 миль на секунду. Завжди. Без жодних винятків.

Рішення: Простір і час пов'язані між собою

Рішення Ейнштейна було радикальним: простір і час не є окремими, фіксованими речами. Вони сплетені в єдину тканину, яка називається простір-час. І ця тканина може розтягуватися, стискатися і згинатися. Швидкість світла постійна, але сам час може змінюватися.

“Час не тече як річка - він розтягується, вигинається і сповільнюється залежно від того, де ви знаходитесь і з якою швидкістю рухаєтесь”.”

Додаток: Подовження часу у вашому повсякденному житті

Це впливає на технології, якими ви користуєтеся щодня. Супутники GPS обертаються навколо Землі зі швидкістю близько 8 700 миль на годину і відчувають слабшу гравітацію, ніж ми на поверхні. Обидва ефекти призводять до того, що їхні годинники йдуть інакше, ніж на Землі. Без поправки на цю різницю в часі GPS відставав би на кілька миль протягом кількох годин.

Швидке оновлення: Ейнштейн показав нам, що простір і час пов'язані та гнучкі. Час може сповільнюватися або прискорюватися залежно від того, як швидко ви рухаєтеся і наскільки сильна гравітація навколо вас. Це не просто теорія - вона впливає на технології, якими ми користуємося щодня.

StoryShot 4: Квантовий світ - де реальність стає дивною

Якщо теорія відносності Ейнштейна здавалася вам дивною, то квантова механіка змусить ваш мозок боліти якнайкраще. Ласкаво просимо у світ, де частинки можуть перебувати в кількох місцях одночасно, де акт спостереження змінює реальність, і де невизначеність не є обмеженням - це фундаментальна особливість Всесвіту.

Проблема: атомний світ не грає за нашими правилами

Коли вчені спробували виміряти точне положення і швидкість субатомних частинок, вони наштовхнулися на нездоланну стіну. Чим точніше вони вимірювали положення частинки, тим менш точно вони могли знати її швидкість. Це не було проблемою їхніх приладів - це була фундаментальна особливість самої реальності.

Рішення: Прийняти невизначеність як природне явище

Вернер Гейзенберг відкрив принцип невизначеності: ви не можете одночасно знати точне положення і точний імпульс частинки. Замість того, щоб думати про частинки як про крихітні більярдні кулі, квантова механіка описує їх як хмари ймовірностей. Електрон не має конкретного місця розташування - він має низку ймовірних місць.

Відомий експеримент з подвійною щілиною чудово це демонструє. Коли ви випускаєте окремі фотони через дві паралельні щілини, вони створюють інтерференційну картину, ніби кожна частинка проходить через обидві щілини одночасно. Але якщо ви спробуєте спостерігати, через яку щілину проходить кожна частинка, інтерференційна картина зникає.

Додаток: Квантові ефекти у ваших технологіях

Квантова механіка лежить в основі більшості сучасних технологій. Процесор вашого смартфона покладається на квантові ефекти, щоб керувати електронами через транзистори. Світлодіодні ліхтарі, лазери та апарати МРТ - все залежить від квантових принципів.

Швидке оновлення: На найдрібніших масштабах частинки не мають певних положень або швидкостей - вони існують як хмари ймовірностей. Ви не можете виміряти все, що стосується частинки, саме тому, що точність сама по собі має межі, закладені в природі.

Якщо спостереження за реальністю змінює її, що це означає для того, як ми живемо? Поділіться своїми думками в коментарях.

StoryShot 5: Чорні діри - найбільша таємниця Всесвіту

Чорні діри - це області простору, де гравітація стає настільки сильною, що ніщо, навіть світло, не може втекти. Десятиліттями вони здавалися математичними курйозами. Сьогодні ми знаємо, що вони існують, і вони всюди.

Проблема: коли у зірок закінчується паливо

Коли у масивних зірок - тих, що перевищують масу нашого Сонця приблизно в 25 разів - закінчується ядерне паливо, відбувається щось надзвичайне. Колапс не зупиняється. Гравітація стає настільки сильною, що пересилює всі сили, які могли б їй протистояти, стискаючи речовину зірки в точку нескінченної густини, яка називається сингулярністю.

Рішення: Розуміння гравітаційного колапсу

Навколо цієї сингулярності простір-час викривляється настільки, що створює межу, яка називається горизонтом подій. Перетнувши цю межу, ви ніколи не зможете втекти, незалежно від того, наскільки швидко ви подорожуєте. Навіть світло потрапляє в пастку за горизонтом подій.

Гокінг зробив революційне відкриття: чорні діри не є абсолютно чорними. Через квантові ефекти поблизу горизонту подій чорні діри насправді випромінюють випромінювання, яке тепер називають випромінюванням Гокінга. Це означає, що чорні діри повільно випаровуються з часом.

Додаток: Чорні діри формують Всесвіт

Надмасивні чорні діри знаходяться в центрах більшості галактик, включаючи наш Чумацький Шлях. Коли матерія закручується в них по спіралі, вона створює одні з найяскравіших об'єктів у Всесвіті. У 2019 році вчені отримали перше пряме зображення горизонту подій чорної діри за допомогою телескопа Event Horizon Telescope.

“Чорні діри - це не космічні пилососи з популярної уяви - вони більше схожі на космічні центри переробки, що трансформують матерію та енергію таким чином, що допомагають формувати весь всесвіт”.”

Ви вважаєте чорні діри захоплюючими чи жахливими? Напишіть відповідь одним словом (“захоплюють” чи “жахають”) у коментарях.

StoryShot 6: Чотири сили, які керують усім

Все, що відбувається у Всесвіті, є результатом дії лише чотирьох фундаментальних сил:

Гравітація є найслабшою силою, але має нескінченний радіус дії і впливає на все, що має масу. Електромагнітна сила впливає на всі частинки з електричним зарядом і відповідає за світло, електрику та хімічні зв'язки. Слабка ядерна сила діє лише на коротких відстанях і спричиняє радіоактивний розпад. Сильна ядерна взаємодія є найсильнішою, але діє лише на дуже коротких відстанях, зв'язуючи атомні ядра між собою.

Найцікавішим відкриттям є те, що ці сили не є повністю відокремленими. При надзвичайно високих енергіях деякі з них зливаються в єдині сили. Вчені вже об'єднали електромагнітні та слабкі ядерні сили. Кінцевою метою є “теорія всього”, яка описує всі взаємодії за допомогою єдиного набору рівнянь.

Швидке оновлення: Чотири фундаментальні сили керують усіма взаємодіями у Всесвіті. При дуже високих енергіях ці сили можуть об'єднуватися в єдину взаємодію.

StoryShot 7: Великий вибух - як все почалося з нічого

“Навіть якщо існує лише одна можлива уніфікована теорія, вона є лише набором правил та рівнянь. Що ж вдихає вогонь у рівняння і створює всесвіт, який вони описують?” - Стівен Гокінг

Великий вибух - це не просто початок усього, що ми можемо бачити - це початок самого простору і часу.

Рішення: Дві моделі для створення космосу

Модель гарячого Великого Вибуху описує Всесвіт, починаючи з нескінченної густини і температури. Простір почав стрімко розширюватися, несучи з собою матерію та енергію. Протягом перших кількох хвилин утворилися перші атомні ядра. Через 380 000 років Всесвіт охолов настільки, що утворилися перші атоми, і вперше став прозорим.

Інфляційна модель додає, що в першу крихітну частку секунди всесвіту простір зазнав експоненціального розширення. Всесвіт збільшився щонайменше у 10^26 разів - уявіть, що піщинка стала більшою за баскетбольний м'яч.

Докази: Навколо нас

Великий вибух підтверджується численними доказами: космічним розширенням (віддалені галактики віддаляються від нас), космічним мікрохвильовим фоновим випромінюванням (післясвітіння Великого вибуху) та вмістом елементів, який ідеально відповідає прогнозам.

“Великий вибух не був вибухом у космосі - це був вибух самого космосу, який створив не лише всю матерію та енергію у Всесвіті, але й саму сцену, на якій розгортатиметься космічна історія”.”

Яка ідея вражає вас більше: що всесвіт мав початок, чи що з нього почався сам час? Розкажіть нам у коментарях на Spotify або getstoryshots.com.

Ментальні моделі: Передавані рамки

Концепції Гокінга надають потужні ментальні моделі для повсякденного життя:

Масштабно-залежна реальність: На різних масштабах діють різні правила. Закони Ньютона працюють для повсякденних об'єктів, але порушуються на дуже високих швидкостях або в дуже малих масштабах. У бізнесі стратегії, які працюють для малих компаній, часто не спрацьовують для великих корпорацій.

Компроміс між невизначеністю і точністю: Ви не можете знати все точно одночасно. В управлінні проектами ви можете точно контролювати обсяг, терміни або бюджет, але не всі три одночасно.

Принцип емерджентності: Складна поведінка виникає з простих правил. Чотири фундаментальні сили створюють всю космічну складність. В організаціях культура виникає з простих поведінкових норм.

Посібник з впровадження

- Сьогодні: Дивіться 3-хвилинне відео NASA про розширення космосу.

- Цього тижня: Помітьте, як фізика лежить в основі ваших щоденних технологій (GPS, wifi).

- Триває: Практикуйте мислення в масштабах - від квантових до космічних - для переосмислення проблем.

Підсумковий звіт та огляд

“Коротка історія часу” Стівена Гокінґа революціонізувала наші уявлення про всесвіт:

1. Наукові теорії - це найбільші інструменти людства для прогнозування та контролю

2. Рух є природним - об'єкти продовжують рухатися, якщо їх ніщо не зупиняє

3. Час і простір є гнучкими - вони можуть розтягуватися, згинатися і сповільнюватися

4. Невизначеність є фундаментальною - ви не можете знати все про частинки одночасно

5. Чорні діри - космічні центри переробки, які формують галактики

6. Чотири сили керують усіма взаємодіями у Всесвіті

7. Час має напрямок - від порядку до безладу

8. Всесвіт має історію - він почався з Великого вибуху 13,8 мільярдів років тому

Ці знання дозволяють по-новому поглянути на невизначеність, складність і зміни у власному житті. Коли ви розумієте, що всесвіт працює за принципами, які здаються неможливими з нашої обмеженої перспективи, стає легше уявити нові можливості.

Дійте: Поділіться своєю космічною подорожжю

Поділіться своєю улюбленою ідеєю з роботи Гокінґа в соціальних мережах і позначте нас. Яка концепція кинула найбільший виклик вашому мисленню?

Наступного разу, коли ви подивитеся на нічне небо, пам'ятайте, що ви бачите історію Всесвіту, написану зоряним світлом. Вуглець у вашому тілі був викуваний у давніх зірках. Ви буквально зроблені із зоряного матеріалу, пов'язані з космосом у найфундаментальніший спосіб.

Ласкаво просимо до космічної подорожі. Всесвіт чекає на вас, щоб дослідити його.

Готові зануритися глибше? Завантажуйте аудіокнигу Стівена Гокінґа “Коротка історія часу” безкоштовно за посиланням в описі або в додатку StoryShots і починайте досліджувати простір, час і все, що між ними.

Коротка історія часу PDF, Аудіокнига, Аудіокнига та Анімована версія книги

Це була лише верхівка айсберга. Щоб зануритися в деталі та підтримати автора, замовляйте книга або придбати аудіокнигу безкоштовно на Амазонці.

Прокоментуйте нижче і дайте іншим знати, що ви дізналися або якщо у вас є якісь інші думки.

Не знайомі з StoryShots? Отримайте аудіо- та анімовані версії цього огляду та сотні інших бестселерів у нашому безкоштовний топовий додаток. Apple, The Guardian, ООН та Google визнали його одним з найкращих у світі додатків для читання та навчання.

Анотації до книг, пов'язаних з темою

• Теорія всього Стівена Гокінга
• Рівняння Бога Мічіо Каку
• Уроки історії Аріель Дюрант та Вілл Дюрант
• Автобіографія Бенджаміна Франкліна Бенджаміна Франкліна
• Ілон Маск Ешлі Венс
• Sapiens Юваль Ноа Харарі