Stephen Hawking përmbledhje e shkurtër e historisë së kohës. Struktura e Universit

Shkencëtari britanik Stephen Hawking, i njohur si ylli më i ndritshëm në astrofizikën moderne, ka vdekur në moshën 76-vjeçare.

Hawking është ndër shkencëtarët që kanë pasur ndikimin më të madh në të kuptuarit tonë modern të universit me studimin e tij të vrimave të zeza dhe veprat e njohura shkencore si "Një histori e shkurtër e kohës". I lindur në vitin 1942, britaniku konsiderohej si një nga mendjet më të mëdha në botë dhe nga disa konsiderohej si shkencëtari më i famshëm në botën moderne. Për shkencëtarët e tjerë, ai ishte një simbol i mundësive të pakufizuara të mendjes njerëzore.

“Largimi i tij la një vakum intelektual. Por nuk është bosh. Mendoni për atë si një lloj energjie që depërton në strukturën e hapësirë-kohës që nuk mund të matet." , astrofizikani dhe autori i shkencës me famë botërore Neil deGrasse Tyson ka postuar në Twitter.

Në moshën 21-vjeçare, profesori Hawking u diagnostikua me një formë të rrallë të sëmundjes së neuroneve motorike dhe mjekët i dhanë vetëm pak vite jetë. Sëmundja e tij, megjithatë, përparoi jashtëzakonisht ngadalë, duke e bërë atë të punonte për më shumë se gjysmë shekulli ndërsa ishte i kufizuar në një karrige me rrota. Në fakt, Hawking ishte një mrekulli mjekësore - vetëm 5 për qind e njerëzve që kanë këtë formë të sëmundjes jetojnë më shumë se dhjetë vjet pas diagnozës, por ai jetoi me të për më shumë se pesë dekada. Ai vetë tha se gjendja e tij fizike nuk ishte një pengesë e rëndësishme për punën e tij shkencore në fushën e fizikës teorike dhe madje në një farë kuptimi e ndihmoi atë.

Hawking humbi zërin pas pneumonisë së rëndë dhe komplikimeve. Për njëfarë kohe, mënyra e vetme e tij për të komunikuar ishte të shqiptonte fjalët fjalë për fjalë, duke ngritur vetullat kur dikush tregonte shkronjën e saktë në një kartë të veçantë. Më vonë, një ekspert kompjuteri nga Kalifornia i quajtur Walt Waltow i dërgoi atij programin e tij kompjuterik të quajtur "Equalizer", me të cilin profesori mund të zgjidhte fjalë nga një menu në një ekran të kontrolluar nga një buton në dorë. Ky, i kombinuar me një sintetizues të të folurit, u bë zëri "elektronik" i markës tregtare të Hawking.

Sëmundja nuk ndërhyri në jetën e tij personale. Në vitin 1965, ai u martua me dashurinë e tij rinore, Jane Wilde, megjithëse në atë kohë ai ishte diagnostikuar tashmë me një sëmundje të tmerrshme. Martesa e tyre zgjati 26 vjet dhe përfundoi në keqkuptim, por Hawking u bë baba i tre fëmijëve.

Në vitin 1995, ai hyri në martesën e tij të dytë me Elaine Mason, një infermiere e cila më pas u kujdes për të. Ata qëndruan së bashku deri në vitin 2006.
Hawking me gruan e tij të dytë Elaine Mason

Shkencëtari britanik ishte i njohur për punën e tij mbi vrimat e zeza dhe relativitetin, dhe është ndër shkencëtarët që kanë ndikuar më shumë në kuptimin modern të Universit.

Në moshën 17-vjeçare, Hawking mori një vend në Oksford. Në vitin 1971, së bashku me Sir Roger Penrose, ata dhanë një bazë matematikore për të mbështetur teorinë e Big Bengut: ata treguan se nëse teoria e relativitetit është e saktë, atëherë duhet të ketë një pikë krimbi në hapësirë-kohë. Ata krijuan gjithashtu teorinë Hawking-Penrose të zhvillimit të hershëm të universit pas Big Bengut dhe zgjerimit të tij eksponencial nga një gjendje me temperaturë dhe densitet shumë më të lartë.
Hawking besonte se e ardhmja e specieve njerëzore qëndronte në hapësirë.

Hawking gjithashtu sugjeroi që menjëherë pas Big Bengut, vrimat e zeza primordiale u formuan dhe u avulluan pothuajse menjëherë. Më vonë ai zbuloi se vrimat e zeza lëshojnë energji dhe avullojnë, një fenomen që më vonë u bë i njohur si Rrezatimi Hawking.

Gjatë viteve, ai ka punuar në teori të tjera rreth vrimave të zeza, duke përfshirë idenë se ato mund të çojnë në universe të tjera.

Në fillim të viteve 1980, ai propozoi që megjithëse Universi nuk ka kufij, ai ka një madhësi të kufizuar në hapësirë-kohë. Një provë matematikore e kësaj teorie u dha pak më vonë. Sipas tij, Universi është i pakufishëm, por i kufizuar.

Puna e Stephen Hawking në astrofizikë e vendos atë në mesin e shkencëtarëve më prestigjiozë në botë sot. Atij iu dhanë 12 tituj nderi, Urdhri i Perandorisë Britanike dhe Medalja Presidenciale e Lirisë në SHBA. Për 30 vjet ai ishte profesor Lucasian i Matematikës në Universitetin e Kembrixhit, një pozicion i mbajtur nga Isaac Newton dhe shkencëtarë të tjerë të famshëm. Megjithëse Hawking doli në pension në vitin 2009, ai vazhdoi të punonte në universitet. Barack Obama i dhuron Hawking Medaljen Presidenciale të Lirisë në SHBA

Puna e tij në popullarizimin e shkencës i solli atij famë dhe lavdi të gjerë. Një histori e shkurtër e kohës, botuar në vitin 1988, ishte një bestseller i Sunday Times për 237 javë - pothuajse pesë vjet - me më shumë se 10 milionë kopje të shitura dhe të përkthyera në dhjetëra gjuhë. Libri përshkruan me gjuhë të qartë strukturën, origjinën dhe zhvillimin e Universit, duke eksploruar fenomene të tilla si Big Bengu dhe themelet e mekanikës kuantike.

Në një intervistë me New Scientist pak para ditëlindjes së tij të 70-të, fizikani tha se një nga arritjet më të mëdha të fizikës në karrierën e tij ishte zbulimi nga sateliti COBE i variacioneve të vogla në temperaturën e rrezatimit të sfondit të mikrovalës kozmike të mbetur nga Big Bengu.

Hawking besonte se e ardhmja e specieve njerëzore qëndronte në hapësirë. Ai ka deklaruar vazhdimisht se njerëzit nuk do të mbijetojnë nëse mbeten vetëm në Tokë për shkak të natyrës sonë pushtuese.

Jeta e tij unike ka tërhequr vazhdimisht vëmendjen e dokumentarëve dhe kineastëve, dhe në vitin 2014, një film biografik për të, "Stephen Hawking Universe", u realizua për të, me Eddie Redmayne në rolin e Hawking. Përveç kësaj, shkencëtari është shfaqur në disa shfaqje televizive, duke përfshirë The Simpsons, Red Dwarf dhe The Big Bang Theory.
Në premierën e filmit biografik "Stephen Hawking's Universe"

Përveç punës së tij shkencore, Hawking ishte i njohur edhe për deklaratat e tij vizionare. Ja disa prej tyre:

Qëllimi im është i thjeshtë. Është një kuptim i plotë i universit, pse është ashtu siç është dhe pse ekziston fare.
Sipas mendimit tim, truri është një kompjuter që ndalon së punuari kur komponentët e tij dështojnë. Nuk ka parajsë apo jetë të përtejme për kompjuterët e prishur; Kjo është një histori përrallë për njerëzit që kanë frikë nga errësira.
Mendoj se shpjegimi më i thjeshtë është se nuk ka Zot. Askush nuk e krijoi Universin dhe askush nuk e kontrollon fatin tonë. Kjo më sjell në kuptimin e thellë se ndoshta nuk ka parajsë apo jetë të përtejme. Ne kemi një jetë për të vlerësuar dizajnin madhështor të universit, dhe për këtë jam jashtëzakonisht mirënjohës.
Mos harroni të shikoni yjet dhe jo këmbët tuaja.
Jeta do të ishte tragjike nëse nuk do të ishte qesharake.
Pritshmëritë e mia u zvogëluan në zero kur isha 21 vjeç. Gjithçka që atëherë e tutje ishte një bonus.
Njerëzit që mburren me inteligjencën e tyre janë humbës.
Ne jemi vetëm një specie progresive e majmunëve në një planet të vogël të një ylli shumë të vogël. Por ne mund ta kuptojmë universin. Na kthen në diçka të veçantë.

Etiketa: ,

Faqja aktuale: 1 (libri ka gjithsej 4 faqe) [pasazhi i disponueshëm për lexim: 1 faqe]

Stephen Hawking
Një histori e shkurtër e kohës. Nga Big Bengu tek vrimat e zeza

NJË HISTORI TË SHKURTËR KOHËS

Shtëpia botuese shpreh mirënjohje për agjencitë letrare Writers House LLC (SHBA) dhe Synopsis Literary Agency (Rusi) për ndihmën e tyre në marrjen e të drejtave.

* * *

Dedikuar Jane

Mirënjohje

Vendosa të përpiqem të shkruaj një libër popullor për hapësirën dhe kohën pasi mbajta Leksionet e Loeb në Harvard në 1982. Në atë kohë kishte mjaft libra kushtuar Universit të hershëm dhe vrimave të zeza, të dyja shumë të mira, për shembull libri i Steven Weinberg "The First Three Minutes" dhe shumë të keq, që nuk ka nevojë të përmendet këtu. Por më dukej se asnjëri prej tyre në fakt nuk adresoi pyetjet që më shtynë të studioja kozmologjinë dhe teorinë kuantike: nga erdhi universi? Si dhe pse lindi? A do të marrë fund dhe nëse përfundon, si? Këto pyetje na interesojnë të gjithëve. Por shkenca moderne është plot me matematikë dhe vetëm pak specialistë e dinë atë mjaftueshëm për të kuptuar të gjitha këto. Sidoqoftë, idetë themelore për lindjen dhe fatin e mëtejshëm të Universit mund të paraqiten pa ndihmën e matematikës në atë mënyrë që ato të bëhen të kuptueshme edhe për njerëzit që nuk kanë marrë arsim special. Kjo është ajo që u përpoqa të bëja në librin tim. Se sa ia dola në këtë, ta gjykojë lexuesi.

Më thanë se çdo formulë e përfshirë në libër do të përgjysmonte numrin e blerësve. Pastaj vendosa të bëj pa formula krejtësisht. Vërtetë, në fund unë ende shkrova një ekuacion - ekuacionin e famshëm të Ajnshtajnit E=mc². Shpresoj që të mos trembë gjysmën e lexuesve të mi të mundshëm.

Përveç sëmundjes sime - skleroza anësore amiotrofike - atëherë pothuajse në çdo gjë tjetër isha me fat. Ndihma dhe mbështetja e dhënë nga gruaja ime Jane dhe fëmijët Robert, Lucy dhe Timothy më mundësoi të bëj një jetë relativisht normale dhe të arrij sukses në punë. Unë kam qenë edhe me fat që kam zgjedhur fizikën teorike, sepse e gjitha më shkon në kokë. Prandaj, dobësia ime fizike nuk u bë një pengesë serioze. Kolegët e mi, pa përjashtim, më kanë ofruar gjithmonë ndihmën maksimale.

Gjatë fazës së parë, "klasike" të punës sime, kolegët dhe asistentët e mi më të afërt ishin Roger Penrose, Robert Gerok, Brandon Carter dhe George Ellis. I jam mirënjohës për ndihmën dhe bashkëpunimin e tyre. Kjo fazë arriti kulmin me botimin e librit Struktura në shkallë të gjerë e hapësirë-kohës, të cilin unë dhe Ellis e shkruam në 1973. 1
Hawking S, Ellis J. Struktura në shkallë të gjerë e hapësirë-kohës. M.: Mir, 1977.

Unë nuk do t'i këshilloja lexuesit ta konsultojnë atë për informacion shtesë: është i mbingarkuar me formula dhe i vështirë për t'u lexuar. Shpresoj që që atëherë kam mësuar të shkruaj më lehtë.

Gjatë fazës së dytë, "kuantike" të punës sime, e cila filloi në 1974, kam punuar kryesisht me Gary Gibbons, Don Page dhe Jim Hartle. U detyrohem shumë atyre, si dhe studentëve të mi të diplomuar, të cilët më dhanë ndihmë të jashtëzakonshme si në kuptimin “fizik” dhe në atë “teorik” të fjalës. Nevoja për të vazhduar me studentët e diplomuar ishte një motivues jashtëzakonisht i rëndësishëm dhe, mendoj, më pengoi të mbërthehesha në një baltë.

Brian Witt, një nga studentët e mi, më ndihmoi shumë gjatë punës për këtë libër. Në vitin 1985, pasi skicova skicën e parë të përafërt të librit, u sëmura nga pneumonia. Dhe më pas operacioni, dhe pas trakeotomisë unë ndalova së foluri, duke humbur në thelb aftësinë për të komunikuar. Mendova se nuk do ta mbaroja dot librin. Por Brian jo vetëm që më ndihmoi ta rishikoja, ai më mësoi gjithashtu se si të përdorja programin kompjuterik të komunikimit Living Center, i cili m'u dha nga Walt Waltosh i Words Plus, Inc., Sunnyvale, California. Me ndihmën e tij, unë mund të shkruaj libra dhe artikuj, si dhe të flas me njerëzit përmes një sintetizuesi të të folurit që më është dhënë nga një kompani tjetër Sunnyvale, Speech Plus. David Mason instaloi këtë sintetizues dhe një kompjuter të vogël personal në karrigen time me rrota. Ky sistem ndryshoi gjithçka: u bë edhe më e lehtë për mua të komunikoja sesa përpara se të humbja zërin.

Unë u jam mirënjohës shumë njerëzve që kanë lexuar versionet e hershme të librit për sugjerime se si mund të përmirësohet. Kështu, Peter Gazzardi, redaktor i Bantam Books, më dërgoi letër pas letre me komente dhe pyetje në lidhje me pikat që, sipas tij, ishin shpjeguar keq. Pa dyshim, u mërzita shumë kur mora një listë të madhe rregullimesh të rekomanduara, por Gazzardi kishte absolutisht të drejtë. Jam i sigurt se libri është bërë shumë më i mirë nga Gazzardi që ma fërkoi hundën në gabimet.

Mirënjohja ime më e thellë shkon për asistentët e mi Colin Williams, David Thomas dhe Raymond Laflamme, sekretarët e mi Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl Billington dhe Sue Macy dhe infermieret e mia.

Nuk do të kisha arritur asgjë nëse të gjitha kostot e kërkimit shkencor dhe kujdesit të nevojshëm mjekësor nuk do të ishin përballuar nga Kolegji Gonville dhe Caius, Këshilli i Kërkimeve të Shkencës dhe Teknologjisë dhe Fondacionet Leverhulme, MacArthur, Nuffield dhe Ralph Smith. I jam shumë mirënjohës të gjithëve.

Stephen Hawking

Kapitulli i parë
Ideja jonë për Universin

Një herë një shkencëtar i famshëm (ata thonë se ishte Bertrand Russell) dha një leksion publik mbi astronominë. Ai tregoi se si Toka rrotullohet rreth Diellit, dhe Dielli, nga ana tjetër, rrotullohet rreth qendrës së një grupi të madh yjesh të quajtur Galaktika jonë. Ndërsa ligjërata mbaroi, një plakë e vogël u ngrit nga rreshti i fundit dhe tha: “Gjithçka që na tregove është e pakuptimtë. Në fakt, bota jonë është një pjatë e sheshtë që qëndron në anën e pasme të një breshke gjigante.” Duke buzëqeshur me kënaqësi, shkencëtari pyeti: "Çfarë mbështet breshka?" "Ti je shumë i zgjuar, djalë i ri," u përgjigj plaka. "Një breshkë është në një breshkë tjetër, ajo është gjithashtu mbi një breshkë, e kështu me radhë, e kështu me radhë."

Ideja e Universit si një kullë e pafund breshkash do të duket qesharake për shumicën prej nesh, por pse mendojmë se e dimë më mirë? Çfarë dimë për Universin dhe si e njohëm atë? Nga lindi Universi dhe çfarë do të ndodhë me të? A kishte Universi një fillim dhe nëse po, çfarë ndodhi? para fillimit? Cili është thelbi i kohës? A do të përfundojë ndonjëherë? Arritjet e fizikës në vitet e fundit, të cilat deri diku i detyrohemi teknologjisë së re fantastike, na lejojnë të marrim përfundimisht përgjigje për të paktën disa nga këto pyetje që na kanë hasur prej kohësh. Me kalimin e kohës, këto përgjigje mund të jenë po aq të sigurta sa fakti që Toka rrotullohet rreth Diellit, dhe ndoshta aq qesharake sa një kullë breshkash. Vetëm koha (çfarëdo qoftë kjo) do të vendosë.

Në vitin 340 para Krishtit. e. Filozofi grek Aristoteli, në librin e tij "Mbi qiejt", dha dy argumente bindëse në favor të faktit se Toka nuk është e sheshtë, si një pjatë, por e rrumbullakët, si një top. Së pari, Aristoteli mendoi se eklipset hënore ndodhin kur Toka është midis Hënës dhe Diellit. Toka gjithmonë hedh një hije të rrumbullakët në Hënë, dhe kjo mund të ndodhë vetëm nëse Toka është sferike. Nëse Toka do të ishte një disk i sheshtë, hija e saj do të kishte formën e një elipsi të zgjatur - përveç nëse një eklips ndodh gjithmonë në momentin e saktë kur Dielli është saktësisht në boshtin e diskut. Së dyti, nga përvoja e udhëtimeve të tyre detare, grekët e dinin se në rajonet jugore Ylli i Veriut është më i ulët në qiell sesa në ato veriore. (Meqenëse Ylli i Veriut është mbi Polin e Veriut, ai do të jetë drejtpërdrejt mbi kokën e një vëzhguesi që qëndron në Polin e Veriut dhe një personi në ekuator do t'i duket se është në horizont.) Duke ditur ndryshimin në pozicioni i dukshëm i Yllit të Veriut në Egjipt dhe Greqi, Aristoteli madje ishte në gjendje të llogariste se gjatësia e ekuatorit është 400,000 stadia. Nuk dihet saktësisht se çfarë barazimi ishte stade, por ishte afërsisht 200 metra, dhe për këtë arsye vlerësimi i Aristotelit është rreth 2 herë më shumë se vlera e pranuar tani. Grekët kishin gjithashtu një argument të tretë në favor të formës sferike të Tokës: nëse Toka nuk është e rrumbullakët, atëherë pse ne fillimisht shohim velat e një anijeje që ngrihen mbi horizont, dhe vetëm atëherë vetë anijen?

Aristoteli besonte se Toka është e palëvizshme, dhe Dielli, Hëna, planetët dhe yjet rrotullohen rreth saj në orbita rrethore. Në përputhje me pikëpamjet e tij mistike, ai e konsideronte Tokën si qendrën e Universit dhe lëvizjen rrethore si më të përsosurën. Në shekullin II, Ptolemeu e zhvilloi idenë e Aristotelit në një model të plotë kozmologjik. Toka qëndron në qendër, e rrethuar nga tetë sfera që mbajnë Hënën, Diellin dhe pesë planetët e njohur atëherë: Mërkuri, Venusi, Marsi, Jupiteri dhe Saturni (Fig. 1.1). Vetë planetët, besonte Ptolemeu, lëviznin në rrathë më të vegjël të lidhur me sferat përkatëse. Kjo shpjegoi rrugën shumë komplekse që ne shohim që planetët marrin. Në sferën e fundit janë yjet e palëvizshëm, të cilët, duke qëndruar në të njëjtin pozicion në raport me njëri-tjetrin, lëvizin nëpër qiell të gjithë së bashku si një e tërë e vetme. Ajo që qëndronte përtej sferës së fundit nuk u shpjegua, por në çdo rast nuk ishte më pjesë e Universit që njerëzimi vëzhgon.

Oriz. 1.1

Modeli i Ptolemeut bëri të mundur parashikimin mjaft mirë të pozicionit të trupave qiellorë në qiell, por për një parashikim të saktë ai duhej të pranonte se në disa vende trajektorja e Hënës kalon 2 herë më afër Tokës se në të tjerat. Kjo do të thotë që në një pozicion Hëna duhet të duket 2 herë më e madhe se në një tjetër! Ptolemeu ishte i vetëdijshëm për këtë mangësi, por megjithatë teoria e tij u njoh, megjithëse jo kudo. Kisha e Krishterë pranoi modelin Ptolemeik të Universit si të mos kundërshtonte Biblën: ky model ishte i mirë sepse linte shumë hapësirë për ferrin dhe parajsën jashtë sferës së yjeve të fiksuar. Megjithatë, në vitin 1514, prifti polak Nicolaus Copernicus propozoi një model edhe më të thjeshtë. (Në fillim, ndoshta nga frika se Kisha do ta shpallte heretik, Koperniku e promovoi modelin e tij në mënyrë anonime.) Ideja e tij ishte që Dielli qëndronte i palëvizshëm në qendër dhe Toka dhe planetët e tjerë rrotulloheshin rreth tij në orbita rrethore. Kaloi gati një shekull përpara se ideja e Kopernikut të merrej seriozisht. Dy astronomë - gjermani Johannes Kepler dhe italiani Galileo Galilei - dolën në mbështetje të teorisë së Kopernikut, pavarësisht faktit se orbitat e parashikuara nga Koperniku nuk përputheshin saktësisht me ato të vëzhguara. Teoria e Aristotelit-Ptolemeut u gjet e pavlefshme në vitin 1609, kur Galileo filloi të vëzhgonte qiellin e natës duke përdorur një teleskop të sapo shpikur. Duke drejtuar teleskopin e tij drejt planetit Jupiter, Galileo zbuloi disa satelitë të vegjël, ose hëna, që rrotullohen rreth Jupiterit. Kjo do të thoshte se jo të gjithë trupat qiellorë duhet domosdoshmërisht të rrotullohen drejtpërdrejt rreth Tokës, siç besonin Aristoteli dhe Ptolemeu. (Sigurisht, ende mund të supozohet se Toka qëndron në qendër të Universit dhe hënat e Jupiterit lëvizin përgjatë një rruge shumë komplekse rreth Tokës, kështu që ato duken sikur rrotullohen vetëm rreth Jupiterit. Megjithatë, teoria e Kopernikut ishte shumë më e thjeshtë.) Në të njëjtën kohë, Johannes Kepler modifikoi teorinë e Kopernikut bazuar në supozimin se planetët nuk lëvizin në rrathë, por në elips (një elipsë është një rreth i zgjatur). Më në fund, tani parashikimet përkonin me rezultatet e vëzhgimeve.

Sa për Keplerin, orbitat e tij eliptike ishin një hipotezë artificiale (ad hoc) dhe, për më tepër, një hipotezë "e pahijshme", pasi një elips është një figurë shumë më pak e përsosur se një rreth. Pasi zbuloi pothuajse rastësisht se orbitat eliptike ishin në përputhje të mirë me vëzhgimet, Kepleri nuk ishte kurrë në gjendje ta pajtonte këtë fakt me idenë e tij se planetët rrotullohen rreth Diellit nën ndikimin e forcave magnetike. Shpjegimi erdhi shumë më vonë, në 1687, kur Isak Njutoni botoi librin e tij "Parimet Matematikore të Filozofisë Natyrore". Në të, Njutoni jo vetëm që parashtroi një teori të lëvizjes së trupave materialë në kohë dhe hapësirë, por gjithashtu zhvilloi metoda komplekse matematikore të nevojshme për të analizuar lëvizjen e trupave qiellorë. Përveç kësaj, Njutoni postuloi ligjin e gravitetit universal, sipas të cilit çdo trup në Univers tërhiqet nga çdo trup tjetër me forcë më të madhe, sa më e madhe të jetë masa e këtyre trupave dhe sa më e vogël të jetë distanca midis tyre. Kjo është e njëjta forcë që i bën trupat të bien në tokë. (Historia që Njutoni u frymëzua nga një mollë që i ra në kokë është pothuajse me siguri e pabesueshme. Vetë Njutoni tha vetëm se ideja e gravitetit i ndodhi ndërsa ishte ulur në një "gjendje medituese" dhe "rasti ishte rënia. Njutoni më tej tregoi se, sipas ligjit të tij, Hëna, nën ndikimin e forcave gravitacionale, lëviz në një orbitë eliptike rreth Tokës, dhe Toka dhe planetët rrotullohen në orbita eliptike rreth Diellit.

Modeli i Kopernikut ndihmoi për të hequr qafe sferat qiellore Ptolemeike, dhe në të njëjtën kohë idenë se Universi kishte një lloj kufiri natyror. Meqenëse "yjet fikse" nuk e ndryshojnë pozicionin e tyre në qiell, përveç lëvizjes së tyre rrethore që lidhet me rrotullimin e Tokës rreth boshtit të saj, ishte e natyrshme të supozohej se yjet fikse janë objekte të ngjashme me Diellin tonë, vetëm shumë më tepër. i largët.

Njutoni e kuptoi se, sipas teorisë së tij të gravitetit, yjet duhet të tërhiqen nga njëri-tjetri dhe për këtë arsye, siç duket, nuk mund të qëndrojnë plotësisht të palëvizshëm. A nuk duhet të bien njëri mbi tjetrin, duke u afruar në një moment? Në vitin 1691, në një letër drejtuar Richard Bentley-t, një mendimtar kryesor i kohës, Njutoni tha se kjo do të ndodhte vërtet nëse do të kishim vetëm një numër të kufizuar yjesh në një rajon të kufizuar të hapësirës. Por, arsyetoi Njutoni, nëse numri i yjeve është i pafund dhe ata janë pak a shumë të shpërndarë në mënyrë të barabartë në hapësirën e pafundme, atëherë kjo nuk do të ndodhë kurrë, pasi nuk ka asnjë pikë qendrore ku ata do të duhej të bien.

Këto argumente janë një shembull se sa e lehtë është të futesh në telashe kur flet për pafundësinë. Në një Univers të pafund, çdo pikë mund të konsiderohet qendra, pasi në të dy anët e saj numri i yjeve është i pafund. Vetëm shumë më vonë ata kuptuan se një qasje më e saktë ishte të merrnin një sistem të fundëm në të cilin të gjithë yjet bien mbi njëri-tjetrin, duke u prirur drejt qendrës, dhe të shihnin se çfarë ndryshimesh do të ndodhnin nëse shtonim gjithnjë e më shumë yje, të shpërndarë afërsisht. në mënyrë të barabartë jashtë rajonit në shqyrtim. Sipas ligjit të Njutonit, yjet shtesë, mesatarisht, nuk do të ndikojnë në ato origjinale në asnjë mënyrë, d.m.th., yjet do të bien me të njëjtën shpejtësi në qendër të zonës së zgjedhur. Pavarësisht sa yje shtojmë, ata gjithmonë do të priren drejt qendrës. Në ditët e sotme, dihet se një model statik i pafund i Universit është i pamundur nëse forcat gravitacionale mbeten gjithmonë forca të tërheqjes së ndërsjellë.

Është interesante se si ishte gjendja e përgjithshme e mendimit shkencor para fillimit të shekullit të njëzetë: askujt nuk i kishte shkuar ndërmend se Universi mund të zgjerohej apo tkurret. Të gjithë besonin se Universi ose ekzistonte gjithmonë në një gjendje të pandryshuar, ose ishte krijuar në një moment në të kaluarën afërsisht siç është tani. Kjo mund të shpjegohet pjesërisht me prirjen e njerëzve për të besuar në të vërtetat e përjetshme, si dhe me tërheqjen e veçantë të idesë se, megjithëse ata vetë plaken dhe vdesin, Universi do të mbetet i përjetshëm dhe i pandryshueshëm.

Edhe ata shkencëtarë që kuptuan se teoria e gravitetit të Njutonit e bëri të pamundur një Univers statik, nuk menduan për hipotezën e Universit në zgjerim. Ata u përpoqën të modifikonin teorinë duke e bërë forcën gravitacionale të neveritshme në distanca shumë të mëdha. Kjo praktikisht nuk e ndryshoi lëvizjen e parashikuar të planetëve, por lejoi që shpërndarja e pafundme e yjeve të qëndronte në ekuilibër, pasi tërheqja e yjeve të afërt kompensohej nga zmbrapsja nga ato të largëta. Por tani ne besojmë se një ekuilibër i tillë do të ishte i paqëndrueshëm. Në fakt, nëse në ndonjë zonë yjet afrohen pak më shumë, atëherë forcat tërheqëse midis tyre do të rriten dhe do të bëhen më të mëdha se forcat refuzuese, kështu që yjet do të vazhdojnë të afrohen. Nëse distanca midis yjeve rritet pak, atëherë forcat refuzuese do të peshojnë më shumë dhe distanca do të rritet.

Një tjetër kundërshtim ndaj modelit të një universi të pafund statik zakonisht i atribuohet filozofit gjerman Heinrich Olbers, i cili botoi një vepër mbi këtë model në 1823. Në fakt, shumë nga bashkëkohësit e Njutonit po punonin për të njëjtin problem, dhe gazeta e Albers nuk ishte as e para që ngriti kundërshtime serioze. Ajo ishte e para që u citua gjerësisht. Kundërshtimi është ky: në një Univers të pafund statik, çdo rreze vizioni duhet të qëndrojë në ndonjë yll. Por atëherë qielli, edhe gjatë natës, duhet të shkëlqejë me shkëlqim, si Dielli. Kundërargumenti i Olbers ishte se drita që vjen tek ne nga yjet e largët duhet të zbutet nga thithja e materies në rrugën e saj. Por në këtë rast, vetë kjo substancë duhet të nxehet dhe të shkëlqejë me shkëlqim, si yjet. Mënyra e vetme për të shmangur përfundimin se qielli i natës shkëlqen me shkëlqim, si Dielli, është të supozojmë se yjet nuk kanë ndriçuar gjithmonë, por janë ndezur në një moment të caktuar kohor në të kaluarën. Atëherë substanca thithëse mund të mos ketë pasur ende kohë për t'u ngrohur, ose drita e yjeve të largët nuk ka arritur ende tek ne. Por lind pyetja: pse u ndezën yjet?

Sigurisht, problemi i origjinës së Universit ka pushtuar mendjet e njerëzve për një kohë shumë të gjatë. Sipas një numri kozmogonish të hershme dhe miteve judeo-kristiano-myslimane, Universi ynë u ngrit në një moment specifik dhe jo shumë të largët në të kaluarën. Një nga arsyet e besimeve të tilla ishte nevoja për të gjetur "shkakun e parë" të ekzistencës së Universit. Çdo ngjarje në Univers shpjegohet duke treguar shkakun e saj, domethënë një ngjarje tjetër që ka ndodhur më herët; një shpjegim i tillë i ekzistencës së vetë Universit është i mundur vetëm nëse ai do të kishte një fillim. Një arsye tjetër u parashtrua nga Shën Agustini 2
Agustini i Bekuar(354–430) – teolog, Ati i Kishës, themelues i filozofisë së krishterë të historisë. - shënim ed.

Në esenë e tij "Për qytetin e Zotit". Ai theksoi se qytetërimi po përparon dhe ne kujtojmë se kush e ka kryer këtë apo atë akt dhe kush ka shpikur çfarë. Prandaj, njerëzimi, dhe për këtë arsye, me siguri, Universi, nuk ka gjasa të ekzistojë për shumë kohë. Agustini i Bekuar e konsideroi datën e pranueshme për krijimin e Universit, që korrespondon me librin e Zanafillës: afërsisht 5000 para Krishtit. e. (Interesante, kjo datë nuk është shumë larg nga fundi i epokës së fundit të akullit - 10,000 para Krishtit, të cilin arkeologët e konsiderojnë fillimin e qytetërimit.)

Aristotelit dhe shumicës së filozofëve të tjerë grekë nuk e pëlqyen idenë e krijimit të Universit, pasi lidhej me ndërhyrjen hyjnore. Prandaj, ata besonin se njerëzit dhe bota rreth tyre ekzistonin dhe do të ekzistonin përgjithmonë. Shkencëtarët e lashtësisë e shqyrtuan argumentin në lidhje me përparimin e qytetërimit dhe vendosën që në botë ndodhnin periodikisht përmbytje dhe kataklizma të tjera, të cilat gjatë gjithë kohës e kthyen njerëzimin në pikën fillestare të qytetërimit.

Pyetjet nëse Universi u ngrit në një moment fillestar në kohë dhe nëse ai është i kufizuar në hapësirë, u shqyrtuan më vonë nga filozofi Immanuel Kant në veprën e tij monumentale (dhe shumë të errët) "Kritika e arsyes së pastër", e cila u botua në 1781. Ai i quajti këto pyetje antinomi (d.m.th., kontradikta) të arsyes së pastër, sepse ai pa se ishte po aq e pamundur të vërtetohej ose të hidhej poshtë si teza për domosdoshmërinë e fillimit të Universit, ashtu edhe antiteza për ekzistencën e tij të përjetshme. Teza e Kantit u argumentua me faktin se nëse Universi nuk do të kishte fillim, atëherë çdo ngjarje do t'i paraprinte një periudhë të pafundme kohore dhe Kanti e konsideroi këtë absurde. Në mbështetje të antitezës, Kanti tha se nëse universi do të kishte një fillim, atëherë do t'i kishte paraprirë një periudhë e pafundme kohore, dhe atëherë pyetja është, pse universi lindi papritur në një moment të kohës dhe jo në një tjetër. ? Në fakt, argumentet e Kantit janë pothuajse të njëjta si për tezën ashtu edhe për antitezën. Ai rrjedh nga supozimi i heshtur se koha është e pafundme në të kaluarën, pavarësisht nëse universi ka ekzistuar apo nuk ka ekzistuar përgjithmonë. Siç do të shohim më poshtë, para shfaqjes së Universit, koncepti i kohës është i pakuptimtë. Këtë fillimisht e vuri në dukje Shën Agustini. Kur u pyet se çfarë po bënte Zoti para se të krijonte universin, Agustini nuk u përgjigj kurrë se Zoti po përgatiste ferrin për ata që bënin pyetje të tilla. Jo, ai tha se koha është një pronë integrale e Universit e krijuar nga Zoti dhe për këtë arsye nuk kishte kohë para shfaqjes së Universit.

Kur shumica e njerëzve besonin në një univers statik dhe të pandryshueshëm, pyetja nëse ai kishte një fillim apo jo ishte në thelb një çështje e metafizikës dhe teologjisë. Të gjitha fenomenet e vëzhgueshme mund të shpjegohen ose me një teori në të cilën universi ka ekzistuar përgjithmonë, ose me një teori në të cilën universi është krijuar në një moment në kohë në mënyrë të tillë që çdo gjë dukej sikur të kishte ekzistuar përgjithmonë. Por në vitin 1929, Edwin Hubble bëri një zbulim epokal: doli se pavarësisht se cila pjesë e qiellit vëzhgohet, të gjitha galaktikat e largëta po largohen me shpejtësi nga ne. Me fjalë të tjera, Universi po zgjerohet. Kjo do të thotë se në kohët e mëparshme të gjitha objektet ishin më afër njëri-tjetrit sesa tani. Kjo do të thotë se ka qenë me sa duket një kohë, rreth dhjetë ose njëzet mijë milionë vjet më parë, kur ata ishin të gjithë në një vend, kështu që dendësia e Universit ishte pafundësisht e madhe. Zbulimi i Hubble solli pyetjen se si filloi Universi në fushën e shkencës.

Vëzhgimet e Hubble sugjeruan se kishte një kohë, i ashtuquajturi Big Bang, kur Universi ishte pafundësisht i vogël dhe pafundësisht i dendur. Në kushte të tilla, të gjitha ligjet e shkencës bëhen të pakuptimta dhe nuk na lejojnë të parashikojmë të ardhmen. Nëse edhe në kohët e hershme ndodhin ndonjë ngjarje, ato nuk mund të ndikonin në asnjë mënyrë në atë që po ndodh tani. Për shkak të mungesës së pasojave të dukshme, ato thjesht mund të neglizhohen. Big Bengu mund të konsiderohet fillimi i kohës në kuptimin që kohët e mëparshme thjesht nuk do të përcaktoheshin. Le të theksojmë se një pikënisje e tillë për kohën është shumë e ndryshme nga gjithçka që u propozua para Hubble. Fillimi i kohës në një Univers të pandryshueshëm është diçka që duhet të përcaktohet nga diçka që ekziston jashtë Universit; Nuk ka nevojë fizike për fillimin e Universit. Krijimi i Universit nga Zoti mund t'i atribuohet çdo momenti në të kaluarën. Nëse Universi po zgjerohet, atëherë mund të ketë arsye fizike që ai të ketë një fillim. Ju ende mund të imagjinoni se ishte Zoti që krijoi Universin - në momentin e Big Bengut apo edhe më vonë (por sikur Big Bengu të kishte ndodhur). Megjithatë, do të ishte absurde të thuhej se Universi erdhi në ekzistencë përpara Big Bengut. Ideja e një Universi në zgjerim nuk e përjashton krijuesin, por vendos kufizime në datën e mundshme të punës së tij!

Për të qenë në gjendje të flisni për thelbin e Universit dhe nëse ai kishte një fillim dhe nëse do të ketë një fund, ju duhet të kuptoni mirë se çfarë është një teori shkencore në përgjithësi. Unë do t'i përmbahem këndvështrimit më të thjeshtë: një teori është një model teorik i Universit ose i një pjese të tij, i plotësuar nga një grup rregullash që lidhin sasitë teorike me vëzhgimet tona. Ky model ekziston vetëm në kokën tonë dhe nuk ka realitet tjetër (pavarësisht se çfarë kuptimi i vendosim kësaj fjale). Një teori konsiderohet e mirë nëse plotëson dy kërkesa: së pari, ajo duhet të përshkruajë me saktësi një klasë të gjerë vëzhgimesh brenda një modeli që përmban vetëm disa elemente arbitrare, dhe së dyti, teoria duhet të bëjë parashikime të mirëpërcaktuara për rezultatet e vëzhgimeve të ardhshme. Për shembull, teoria e Aristotelit se gjithçka përbëhej nga katër elementë - toka, ajri, zjarri dhe uji - ishte mjaft e thjeshtë për t'u quajtur teori, por nuk bënte ndonjë parashikim të caktuar. Teoria e gravitetit të Njutonit rrjedh nga një model edhe më i thjeshtë, në të cilin trupat tërhiqen nga njëri-tjetri me një forcë proporcionale me një sasi të caktuar të quajtur masa e tyre dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës ndërmjet tyre. Por teoria e Njutonit parashikon me shumë saktësi lëvizjen e Diellit, Hënës dhe planetëve.

Çdo teori fizike është gjithmonë e përkohshme në kuptimin që është thjesht një hipotezë që nuk mund të vërtetohet. Pavarësisht se sa herë teoria pajtohet me të dhënat eksperimentale, nuk mund të jetë i sigurt se herën tjetër eksperimenti nuk do të kundërshtojë teorinë. Në të njëjtën kohë, çdo teori mund të hidhet poshtë duke iu referuar një vëzhgimi të vetëm që nuk pajtohet me parashikimet e tij. Siç theksoi filozofi Karl Popper, një specialist në filozofinë e shkencës, një tipar i domosdoshëm i një teorie të mirë është se ajo bën parashikime që, në parim, mund të falsifikohen eksperimentalisht. Sa herë që eksperimentet e reja konfirmojnë parashikimet e një teorie, teoria tregon vitalitetin e saj dhe besimi ynë në të bëhet më i fortë. Por nëse edhe një vëzhgim i ri nuk pajtohet me teorinë, ne duhet ose ta braktisim atë ose ta ribëjmë atë. Kjo është të paktën logjika, megjithëse, natyrisht, gjithmonë keni të drejtë të dyshoni në kompetencën e atij që ka kryer vëzhgimet.

Në praktikë, shpesh rezulton se një teori e re është në të vërtetë një zgjatje e asaj të mëparshme. Për shembull, vëzhgimet jashtëzakonisht të sakta të planetit Mërkuri kanë zbuluar mospërputhje të vogla midis lëvizjes së tij dhe parashikimeve të teorisë së gravitetit të Njutonit. Sipas teorisë së përgjithshme të relativitetit të Ajnshtajnit, Mërkuri duhet të lëvizë pak më ndryshe se teoria e Njutonit. Fakti që parashikimet e Ajnshtajnit përkonin me rezultatet e vëzhgimit, por parashikimet e Njutonit nuk përputheshin, u bë një nga konfirmimet vendimtare të teorisë së re. Vërtetë, në praktikë ne ende përdorim teorinë e Njutonit, pasi në rastet që hasim zakonisht, parashikimet e tij ndryshojnë shumë pak nga parashikimet e relativitetit të përgjithshëm. (Teoria e Njutonit ka gjithashtu avantazhin e madh se është shumë më e lehtë të punohet me të sesa teoria e Ajnshtajnit.)

Qëllimi përfundimtar i shkencës është të krijojë një teori të unifikuar që do të përshkruante të gjithë Universin. Kur zgjidhin këtë problem, shumica e shkencëtarëve e ndajnë atë në dy pjesë. Pjesa e parë janë ligjet që na japin mundësinë të dimë se si Universi ndryshon me kalimin e kohës. (Duke ditur se si duket Universi në një moment në kohë, ne mund t'i përdorim këto ligje për të gjetur se çfarë do të ndodhë me të në çdo moment të mëvonshëm kohor.) Pjesa e dytë është problemi i gjendjes fillestare të Universit. Disa besojnë se shkenca duhet të merret vetëm me pjesën e parë dhe e konsiderojnë çështjen e asaj që ishte në fillim si çështje metafizike dhe feje. Përkrahësit e kësaj pikëpamjeje thonë se duke qenë se Zoti është i gjithëfuqishëm, ishte vullneti i tij që ta "drejtonte" universin sipas dëshirës së tij. Nëse ata kanë të drejtë, atëherë Zoti pati mundësinë të bënte që universi të zhvillohej krejtësisht rastësisht. Zoti, me sa duket, preferoi që ajo të zhvillohej shumë rregullisht, sipas ligjeve të caktuara. Por atëherë është po aq logjike të supozohet se ka edhe ligje që rregullojnë gjendjen fillestare të Universit.

Rezulton se është shumë e vështirë të krijohet menjëherë një teori që do të përshkruante të gjithë Universin. Në vend të kësaj, ne e ndajmë problemin në pjesë dhe ndërtojmë teori të pjesshme. Secila prej tyre përshkruan një klasë të kufizuar vëzhgimesh dhe bën parashikime për të, duke lënë pas dore ndikimin e të gjitha sasive të tjera ose duke i paraqitur këto të fundit si grupe të thjeshta numrash. Është e mundur që kjo qasje të jetë krejtësisht e gabuar. Nëse gjithçka në univers varet rrënjësisht nga gjithçka tjetër, atëherë është e mundur që duke studiuar pjesë të një problemi në izolim, nuk mund t'i afrohemi një zgjidhjeje të plotë. Megjithatë, në të kaluarën progresi ynë ka qenë i tillë. Një shembull klasik është përsëri teoria e rëndesës së Njutonit, sipas së cilës forca gravitacionale që vepron ndërmjet dy trupave varet vetëm nga një karakteristikë e secilit trup, përkatësisht masa e tij, por nuk varet nga ajo substancë prej së cilës përbëhen trupat. Rrjedhimisht, për të llogaritur orbitat në të cilat lëvizin Dielli dhe planetët, nuk nevojitet një teori e strukturës dhe përbërjes së tyre.

Tani ekzistojnë dy teori kryesore të pjesshme për të përshkruar Universin: relativiteti i përgjithshëm dhe mekanika kuantike. Të dyja janë rezultat i përpjekjeve të mëdha intelektuale të shkencëtarëve në gjysmën e parë të shekullit të 20-të. Relativiteti i përgjithshëm përshkruan ndërveprimet gravitacionale dhe strukturën në shkallë të gjerë të universit, domethënë strukturën në një shkallë nga disa kilometra në një milion milion milion milion (një e ndjekur nga njëzet e katër zero) kilometra, ose deri në madhësinë e pjesë e vëzhgueshme e Universit. Mekanika kuantike merret me fenomene në shkallë jashtëzakonisht të vogla, të tilla si një e milionta e një miliontë e centimetrit. Dhe këto dy teori, për fat të keq, janë të papajtueshme - ato nuk mund të jenë të sakta në të njëjtën kohë. Një nga fushat kryesore të kërkimit në fizikën moderne dhe tema kryesore e këtij libri është kërkimi i një teorie të re që do të kombinonte dy të mëparshmet në një - teorinë kuantike të gravitetit. Nuk ka ende një teori të tillë, dhe mund të duhet ende të presim një kohë të gjatë, por ne tashmë i dimë shumë nga vetitë që duhet të ketë. Në kapitujt në vijim do të shihni se ne tashmë dimë shumë për parashikimet që duhet të pasojnë nga teoria kuantike e gravitetit.

Nëse besoni se Universi nuk zhvillohet në mënyrë arbitrare, por u bindet ligjeve të caktuara, atëherë në fund do t'ju duhet të kombinoni të gjitha teoritë e pjesshme në një të vetme të plotë që do të përshkruajë gjithçka në Univers. Vërtetë, ekziston një paradoks themelor në kërkimin e një teorie të tillë të unifikuar. Gjithçka që u tha më lart për teoritë shkencore supozon se ne jemi qenie inteligjente, ne mund të bëjmë çdo vëzhgim në Univers dhe të nxjerrim përfundime logjike bazuar në këto vëzhgime. Në një skemë të tillë, është e natyrshme të supozohet se, në parim, ne mund të afrohemi edhe më shumë për të kuptuar ligjet që qeverisin Universin tonë. Por nëse një teori e unifikuar ekziston me të vërtetë, atëherë ndoshta duhet të ndikojë disi edhe në veprimet tona. Dhe pastaj vetë teoria duhet të përcaktojë rezultatin e kërkimit tonë për të! Pse ajo duhet të paracaktojë paraprakisht që ne do të nxjerrim përfundimet e sakta nga vëzhgimet? Pse ajo nuk duhet të na çojë po aq lehtë në përfundime të gabuara? Apo asnjë fare?

Kujdes! Ky është një fragment hyrës i librit.

Nëse ju pëlqeu fillimi i librit, atëherë versioni i plotë mund të blihet nga partneri ynë - shpërndarësi i përmbajtjes ligjore, liters LLC.

Libri më i rëndësishëm.

Besoj se kjo punë duhet të përfshihet në programin e detyrueshëm të studimit, si Abetarja apo Tabela Periodike. Një Histori e shkurtër e kohës nuk formëson vetëm botëkuptimin e dikujt - por mund ta ndryshojë atë. Mund ta imagjinoj lehtësisht një person, një ithtar i një feje të caktuar, i cili pasi ta lexojë atë, do të ndryshojë pikëpamjet e tij për botën. Dhe nëse ai nuk e ndryshon atë, atëherë ai do të detyrohet të mos pajtohet me shumë nga ato që janë shkruar, të cilat sipas përkufizimit janë marrëzi dhe të pakuptimta, sepse kjo punë bazohet vetëm në fakte shkencore, të konfirmuara eksperimentalisht.

Ky libër jep përgjigje për të gjitha pyetjet themelore (përfshirë ato që nuk u kanë ndodhur kurrë në mendje disa njerëzve): çfarë është koha dhe hapësira, a është e mundur ekzistenca e një mendjeje më të lartë (nëse është e mundur, atëherë çfarë kufizimesh i vendosen), çfarë është universi, si lindi dhe si do të vdesë (nëse do të vdesë fare), nëse vetëdija njerëzore është përcaktuese (d.m.th. a ka vullnet të lirë... Meqë ra fjala, përgjigja për pyetjen e fundit nuk ka qenë e qartë dhënë - sapo është shpjeguar se grimcat kuantike janë të paparashikueshme në sjelljen e tyre; por a është paparashikueshmëria sinonim i vullnetit të lirë? Dhe çfarë roli luajnë këto grimca në trurin/ndërgjegjen e njeriut? Nëse roli i tyre është i vogël (ose edhe i reduktuar në zero), atëherë a nuk mund të ishte një kompjuter kuantik më njerëzor se vetë personi (në fund të fundit, të menduarit e tij bazohet në procese kuantike, dhe për këtë arsye nuk është aspak determinist).

Kjo vepër është e vetmja e llojit të saj, duke kombinuar teori të ndryshme (shumica e të cilave çdo person i ka dëgjuar të paktën një herë në jetën e tij) në një koncept të vetëm, koherent dhe të qëndrueshëm. Menjëherë bëhet e qartë se çfarë është e mundur në këtë univers (të paktën teorikisht) dhe çfarë jo; d.m.th., pas tij, nuk është më e mundur të shikosh asnjë program pseudo-shkencor në Ren-TV/NTV pa qeshur - aktivizohet menjëherë një ndërprerës i brendshëm, duke informuar se ky informacion është një përrallë, por ky, po, mund të të jetë një fakt i vërtetë.

Dhe së fundi, ky libër është vërtet i aftë të trembë: disa nga konceptet më tronditën më shumë se çdo libër horror! Ky është realiteti i mallkuar - e gjithë kjo po ndodh këtu dhe tani; direkt me mua! Dhe me të vërtetë lë përshtypje - nga tmerri në kënaqësi.

Përfundimi: Bibla e shkencës; thjeshtuar për njerëzit e thjeshtë, por megjithatë duke përshkruar mjaft qartë dhe plotësisht ligjet e ekzistencës; vetë thelbin e botës në të cilën jetojmë, logjikën e zhvillimit dhe funksionimit të saj. Një kolos absolut ontologjik!

p.s. Unë në fakt lexova "Një histori e shkurtër e kohës", por ndryshimi midis dy versioneve të librit, siç e kuptoj unë, nuk është aq i madh, kështu që do të lë një përmbledhje këtu.

Vlerësimi: 10

Nuk marr përsipër të komentoj përmbajtjen kryesore të këtij libri. Unë mendoj se nuk ka më shumë se një mijë njerëz në të gjithë Tokën që mund të thonë diçka vërtet të arsyeshme për këtë. Dua të shpreh admirimin tim për autorin. Një person që ka humbur aftësinë për të lëvizur dhe për të folur, por që ka ruajtur interesin për punën, dashurinë për jetën dhe madje edhe sensin e humorit. Një nga fizikantët më të mëdhenj të kohës sonë, që prezanton idetë e tij dhe të të tjerëve në një gjuhë që të gjithë mund ta kuptojnë. Dhe për ata që e harruan fizikën shumë kohë më parë, dhe për ata që nuk e mësuan vërtet atë. Kushti i vetëm i nevojshëm për të lexuar është interesimi për zhvillimin e Universit. Sa i përket mungesës së formulave - pa to, natyrisht, fizika nuk është fizikë, por ato nuk e bëjnë materialin e paraqitur të provuar në përjetësi. Teoria e Ptolemeut gjithashtu kishte një bazë matematikore, pothuajse të patëmetë për kohën e saj.

Pyetja më interesante kozmologjike, për mendimin tim amator, nuk është as shigjeta e kohës (një lloj kulmi i librit të Hawking-ut), por çështja e pazgjidhur kurrë e marrëdhënies midis konstanteve kryesore fizike. Parimi antropik është vetëm një njohje e një fakti, por jo shpjegimi i tij. Pse pesëmbëdhjetë konstante (ose edhe vetëm një) në botën tonë kanë pikërisht vlerat në të cilat mund të lindë jeta? Me çdo devijim, jo vetëm qeniet e gjalla, por edhe molekulat dhe atomet nuk do të kishin lindur. Të gjitha përgjigjet, përfshirë atë të Hawking-ut, zbresin në një nga tre opsionet thelbësisht të pakundërshtueshme. Qasja e parë është se Zoti krijoi botën, dhe ai krijoi ligjet fizike dhe raportin e konstanteve pikërisht ashtu siç nevojitet për zhvillimin e duhur të Universit. Qasja e dytë është se ka një larmi të madhe Universesh (ose rajone brenda Universit heterogjen) ku zbatohen ligje të ndryshme. Nëse numri i tyre është mjaft i madh, marrëdhëniet e nevojshme duhet të zhvillohen në njërën prej tyre. (Si një opsion jo bindës - ka një Univers, dhe në të, thjesht rastësisht, gjithçka doli ashtu siç duhet. Me fat.) Opsioni i tretë - kam vetëm Unë, Një, dhe koha, hapësira, Universi dhe banorët e saj ekzistojnë vetëm në ndërgjegjen time. Unë as nuk dua ta diskutoj këtë opsion, por është po aq i paprekshëm sa dy të parët. Gjithçka që mbetet është të besoni në atë që jeni mësuar - në Zot, në ligjet e një numri të madh, ose në Vetveten e Vetmit. Edhe pse dy qasjet e para janë të pajtueshme.

Vlerësimi: 10

Ju nuk mund të mos admironi qiellin me yje. Ajo ka tërhequr vëmendjen e njerëzve që nga kohërat e lashta dhe nuk e ka lënë të shkojë deri më sot. Në fund të fundit, asgjë nuk e tërheq një person më shumë se sekretet e botës rreth tij, të cilat gjatë gjithë ekzistencës së tij ai përpiqet t'i zbulojë dhe të japë shpjegimin "korrekt".

Universi ynë është një mister i madh që është afër dhe në të njëjtën kohë në mënyrë të paimagjinueshme larg.

Shumë njerëz e shmangin këtë lloj libri, pasi përmbajtja shpesh bazohet në formula abstruse në të gjithë faqen me një shpjegim po aq abstrues. Por jo në këtë libër! Autori përpiqet të zvogëlojë sa më shumë sasinë e tekstit të pakuptueshëm. Natyrisht, nuk mund të bësh pa terminologji specifike, por nëse kursi i fizikës shkollore nuk ishte një barrë e padurueshme për ju, atëherë nuk duhet të ketë probleme me leximin e tij.

Shpesh i bëjmë vetes pyetje: Sa i madh është Universi? Sa yje ka? Pse gjithçka është rregulluar në këtë mënyrë? A ka diku tjetër jetë inteligjente? A ekzistojnë vrimat e zeza dhe cilat janë ato? A ka Universe të tjera pranë nesh? Çfarë erdhi përpara Universit? Çfarë do të ndodhë më pas? Çfarë është koha që na mungon gjithmonë?

Jo, ky libër nuk jep përgjigje përfundimtare për të gjitha pyetjet. Autori po përpiqet vetëm të shpjegojë proceset që ndodhin në Universin tonë nga këndvështrimi i shkencës moderne. Dhe madje edhe për pyetjen për vendin e Zotit në Univers, autori jep arsyetimin e tij.

Jo, në këtë libër nuk ka goblinë, kukudhë apo orke të njohura për letërsinë moderne. Por ka kuazarë dhe galaktika, vrima të zeza dhe pulsarë, mjegullnaja dhe supernova.

Pasi të lexoni librin, do ta shikoni qiellin e natës ndryshe, pasi një pjesë e sekretit të Universit tonë do t'ju jetë zbuluar tashmë nga astrofizikani i madh Stephen Hawking.

Dhe edhe nëse nuk kuptoni gjithçka nga ajo që lexoni, patjetër që mund ta befasoni të dashurin tuaj me një histori magjepsëse.

Vlerësimi: 10

Një libër i shkëlqyer shkencor popullor që i tregon njeriut mesatar për ato gjëra që studentët e fizikës kanë studiuar prej vitesh në universitete dhe të cilat shkencëtarët kanë luftuar për t'i provuar për dekada. Dhe Stephen Hawking arriti t'i shpjegonte të gjitha këto teori astrofizike super të paqarta me një gjuhë të thjeshtë dhe të kuptueshme, të kuptueshme jo vetëm për ndriçuesit e shkencave fizike, por edhe për amvisat e zakonshme dhe njerëzit e tjerë larg shkencave komplekse. Kjo është e sigurt - një libër është dhurata më e mirë, veçanërisht nëse ky libër është "Një histori e shkurtër e kohës" e krijuar për masat më të gjera.

Duke folur për këtë libër, nuk mund të mos kujtohet autori i tij i guximshëm, i cili, megjithë një sëmundje të rëndë që e mbylli në një karrige dhe një sintetizues të të folurit, jeton shumë më aktiv dhe produktiv se shumica e lexuesve të tij. Këtu është një model i vërtetë për brezin e ri.

Vlerësimi: 9

Pa dyshim, libri është shumë interesant dhe i rëndësishëm, pasi prek themelet më të thella fizike të ontologjisë. Vërtetë, nuk do ta quaja shumë të thjeshtë, të arritshme (të plotë) për të gjithë. Sigurisht, talenti i autorit për popullarizimin është shumë i lartë, por tema e shqyrtimit të tij është shumë e vështirë. Do të ishte mirë nëse fansat e zjarrtë të letërsisë fantastiko-shkencore në mesin e "shkencave humane" të gjenin diçka të dobishme në këtë libër. Unë mendoj se nuk mund të jetë ndryshe.

Sipas mendimit tim, libri ofron përshkrimin më të plotë dhe më të mirë të natyrës së vrimave të zeza. Drejtimi i kohës është gjithashtu i justifikuar bindshëm. Por “koha imagjinare” është rezultati, më duket mua, i lojës me ekuacionet, ndaj të cilave ndonjëherë janë të prirur fizikanët teorikë (në fakt, matematikanët). Nuk ka gjasa që koha imagjinare të ketë jo vetëm një kuptim matematikor (në matematikë, siç e dimë, gjithçka është e mundur), por edhe një kuptim real fizik (ontologjik). Kjo ka më shumë gjasa nga sfera e SF. Megjithatë, në këtë rast, një ide e tillë më tepër e dekoron se sa e prish librin, duke treguar se zgjidhja e problemeve të kozmologjisë dhe kozmogonisë kërkon imagjinatë të veçantë.

Vlerësimi: 9

E takova një herë Stephen Hawking në serinë e tij të dokumentarëve "Universi i Stephen Hawking". Edhe atëherë, ishte e mahnitshme që një person me një sëmundje vërtet të rëndë dhe të rëndë (sklerozë laterale amiotrofike) nuk e humbi zemrën dhe jo vetëm vazhdoi punën e tij shkencore, por në fakt u bë shkencëtari kryesor në botë në fushën e tij.

"Një histori e shkurtër e kohës" është e jashtëzakonshme pikërisht sepse jep një kuptim të formimit të pikëpamjeve të njerëzimit dhe koncepteve bazë të astrofizikës në një gjuhë të aksesueshme për njeriun mesatar. Fizikani dhe shakaxhi Richard Feynman tha një herë: "Nëse je shkencëtar, fizikant kuantik, por nuk mund t'i shpjegoni me pak fjalë një fëmije pesëvjeçar se çfarë bëni, ju jeni një sharlatan". Hawking nuk është një fizikant kuantik, por ai definitivisht nuk është një sharlatan dhe e kupton vërtet strukturën e yjeve dhe teoritë moderne të origjinës së Universit.

Dua të vërej gjithashtu se shpesh njerëzit nuk marrin një literaturë të tillë, nga frika e prezantimeve komplekse matematikore dhe përfundimeve logjike. Por në rastin e këtij libri, nuk ka absolutisht asgjë për t'u frikësuar! Logjika e tregimit është e qartë dhe e thjeshtë, por nuk ka fare aparat matematikor (mirë, më saktë, ekziston një formulë - E = mc^2 e Ajnshtajnit).

Unë besoj se "Një histori e shkurtër e kohës" mund t'i rekomandohet të lexojë këdo, pavarësisht nga gjinia, mosha, arsimimi dhe statusi i tyre. Ky është thjesht një libër i mrekullueshëm për lexim të lehtë, por në të njëjtën kohë interesant dhe të pasur me informacion. Dhe është shumë e mundur që do të jetë ajo që do t'ju hapë në botën e pakufishme të letërsisë shkencore popullore.

Vlerësimi: 10

Libër i madh. Çdo i diplomuar në fizikë herët a vonë, dhe ka shumë të ngjarë më shumë se një herë, përballet me pyetjen: ku të dërgojë një student të shkencave humane që kërkon "të lexojë diçka në mënyrë që të arsimohet në fushën e fizikës". Kur është e qartë se dhënia e një teksti është marrëzi dhe e vrazhdë, por dërgimi i tij në Wikipedia është edhe më marrëzi. Dhe Hawking më shpëtoi më shumë se një herë. Për të cilën e falënderoj. I madh dhe njerëzor. Shkenca popullore ashtu siç duhet (të mos ngatërrohet me shkencën).

Vlerësimi: 9

Dhe nuk do ta përsëris kënaqësinë e përgjithshme që rrjedh nga të gjitha rishikimet e tjera në një rrjedhë të madhe. Po, libri është interesant dhe në përgjithësi edukativ; Personaliteti i autorit është i denjë për respekt për forcën dhe vullnetin e tij, fatin. Por. Ajo nuk jep dhe nuk mund të japë ndonjë përgjigje specifike, të cilën autori i pranon që në fillim dhe që unë p.sh. Autori, ndryshe nga shumë përdorues të forumit në diskutime, nuk flet me një ton kategorik se i ka kuptuar sekretet e universit, apo se shkenca moderne i ka kuptuar ato.

Për më tepër, ai shkruan se, në fakt, versioni i breshkave të botës së sheshtë dhe teoria moderne e shpërthimit të madh janë ekuivalente! Domethënë, ato nuk mund të konsiderohen të vërteta, vetëm njëra prej tyre është më e qëndrueshme me vëzhgimet dhe eksperimentet, dhe tjetra është më e keqe. Nesër ata mund të dalin me një teori tjetër (dhe autori shpreson kështu) që do ta bëjë këtë edhe më mirë.

Ideja e një Universi në zgjerim nuk e përjashton Krijuesin, por vendos kufizime në datën e mundshme të punës së tij!

dhe akoma më drejtpërdrejt:

Do të ishte shumë e vështirë të shpjegohej pse universi duhej të fillonte në këtë mënyrë, përveçse nga një veprim i Zotit i krijuar për të krijuar qenie si ne.

Nuk do të përpiqem të gjej këtu të gjitha citimet nga libri ku autori reflekton për këtë temë, por ai mendon jo pak në këtë drejtim. Gjë që, duhet ta pranoj, më ka habitur disi, por e respektoj: nëse autori nuk mund të shpjegojë apo refuzojë diçka, atëherë ai shkruan në atë mënyrë, ose përpiqet të krahasojë shpjegimet e mundshme, duke u përpjekur të mos jetë i pabazë, ndryshe nga shumë, dhe mendon shumë gjerësisht. Pra, ai krahason teorinë kreacioniste dhe teoritë e mundshme "shkencore" të origjinës së Universit, kryesisht variante të teorisë së Big Bengut, por sipas autorit ato nuk kundërshtojnë njëra-tjetrën: duke u përpjekur të kuptojnë mekanizmat e origjinës së Universi, shkenca nuk mund të përgënjeshtrojë se po përpiqet vetëm të kuptojë rrugën, mekanizmin e Krijimit. Do të isha i interesuar të lexoja mendimet e autorit nëse ai do të krahasonte një teori tjetër origjinale - që ne të gjithë jetojmë në një simulim virtual - kohët e fundit kam hasur në një teori kaq shumë qesharake që mund të shpjegojë pothuajse çdo gjë.

Vlerësimi: 10

Në thelb, "Një histori e shkurtër e kohës" është një ritregim në një gjuhë të arritshme të paradigmës ekzistuese në fizikën teorike. Dhe pavarësisht nga aksesueshmëria e gjuhës, në disa vende ishte e nevojshme të "rrish pezull" mbi disa fjali ose paragrafë për të kuptuar mendimet e autorit. Në fund të fundit, ne po flasim për gjëra të tilla spekulative që janë pothuajse të pamundura të imagjinohen. Megjithatë, Hawking kishte mjaft talent për të thjeshtuar sa më shumë shpjegimin e një teme kaq të vështirë për njeriun mesatar (dhe veçanërisht për shkencat humane) pa humbur kuptimin. Kjo është meritë e autorit. Ai sinqerisht dëshiron të arrijë në fund të përgjigjeve të pyetjeve themelore në fizikë (dhe jo vetëm fizikë) dhe shpreson të përcjellë interesin e tij kërkimor tek lexuesi. Për ta bërë këtë, ju duhet të jeni në gjendje t'i përcillni idetë tuaja në mënyrë të qartë dhe të qartë. Hawking e përballoi këtë.

Sigurisht, pas leximit të librit, lexuesi nuk do të bëhet ekspert në fushën e mekanikës kuantike dhe relativitetit të përgjithshëm. Por si shembull i një libri të mirë jo-fiction, një histori e shkurtër e kohës është e përshtatshme. Ju mund të merrni ide mjaft të qarta për temën e kërkimit të fizikantëve modernë (mendoj se pyetjet e mbuluara nga Hawking në këtë vepër janë ende aktuale sot), për origjinën e Universit, për vrimat e zeza, fillimin dhe fundin e kohës dhe edhe për rolin e Zotit në të gjitha këto procese. Faleminderit autorit për këtë.

Stephen Hawking

NJË HISTORIKE E SHKURTËR KOHËRE:

NGA BIG BANG TE VRIMAT E ZEZA

Parathënie

Unë nuk e shkrova parathënien e botimit të parë të Një histori e shkurtër e kohës. Carl Sagan e bëri atë. Në vend të kësaj, shtova një seksion të shkurtër të quajtur "Falënderime", ku u inkurajova t'u shpreha mirënjohjen time të gjithëve. Vërtetë, disa nga fondacionet bamirëse që më mbështetën nuk ishin shumë të lumtur që i përmenda - ata morën shumë aplikime të tjera.

Mendoj se askush – as botuesi, as agjenti im, madje as unë – nuk e priste që libri të kishte një sukses të tillë. U fut në listën e më të shiturve të gazetës londineze. Sunday Times 237 javë - ky është më shumë se çdo libër tjetër (natyrisht, pa llogaritur Biblën dhe veprat e Shekspirit). Ai u përkthye në rreth dyzet gjuhë dhe u shit në sasi të mëdha - për çdo 750 banorë të Tokës, burra, gra dhe fëmijë, ka afërsisht një kopje. Siç vuri në dukje Nathan Myhrvold i firmës Microsoft(ky është ish-studentja ime e diplomuar), kam shitur më shumë libra mbi fizikën sesa Madonna ka shitur libra për seksin.

Suksesi i "Një histori e shkurtër e kohës" do të thotë që njerëzit janë shumë të interesuar për pyetjet themelore se nga kemi ardhur dhe pse universi është ashtu siç e njohim ne.

Përfitova nga rasti që më dha për të plotësuar librin me të dhëna më të reja vëzhgimi dhe rezultate teorike që u morën pas botimit të parë (1 prill 1988, 1 prill). Unë kam shtuar një kapitull të ri mbi vrimat e krimbave dhe udhëtimin në kohë. Duket se teoria e përgjithshme e relativitetit të Ajnshtajnit lejon mundësinë e krijimit dhe mbajtjes së vrimave të krimbave - tuneleve të vegjël që lidhin rajone të ndryshme të hapësirë-kohës. Në këtë rast, ne mund t'i përdorim ato për të lëvizur shpejt nëpër Galaxy ose për të udhëtuar pas në kohë. Sigurisht, ne nuk kemi takuar ende një alien të vetëm nga e ardhmja (apo ndoshta kemi?), por do të përpiqem të marr me mend se cili mund të jetë shpjegimi për këtë.

Unë do të diskutoj gjithashtu përparimin e fundit në kërkimin e "dualitetit", ose korrespondencës midis teorive fizike në dukje të ndryshme. Këto korrespondenca janë dëshmi serioze në favor të ekzistencës së një teorie fizike të unifikuar. Por ata gjithashtu sugjerojnë se teoria mund të mos formulohet në një mënyrë të qëndrueshme dhe themelore. Në vend të kësaj, në situata të ndryshme njeriu duhet të jetë i kënaqur me "reflektime" të ndryshme të teorisë themelore. Po kështu, ne nuk mund të përshkruajmë të gjithë sipërfaqen e tokës në detaje në një hartë dhe jemi të detyruar të përdorim harta të ndryshme për zona të ndryshme. Një teori e tillë do të ishte një revolucion në idetë tona për mundësinë e unifikimit të ligjeve të natyrës.

Megjithatë, nuk do të ndikonte në asnjë mënyrë gjënë më të rëndësishme: Universi i nënshtrohet një sërë ligjesh racionale që ne jemi në gjendje t'i zbulojmë dhe kuptojmë.

Për sa i përket aspektit vëzhgues, arritja më e rëndësishme këtu, natyrisht, ishte matja e luhatjeve të rrezatimit të sfondit mikrovalor kozmik në kuadër të projektit. COBE(anglisht) Eksplorues i sfondit kozmik -"Kërkuesi i rrezatimit të sfondit kozmik") 1
Luhatjet ose anizotropitë e rrezatimit kozmik të sfondit të mikrovalës u zbuluan për herë të parë nga projekti Sovjetik Relict. - shënim shkencore ed.

Dhe të tjerët. Këto luhatje janë, në thelb, "vula" e krijimit. Po flasim për inhomogjenitete shumë të vogla në Universin e hershëm, i cili përndryshe ishte mjaft homogjen. Më pas, ato u shndërruan në galaktika, yje dhe struktura të tjera që ne i vëzhgojmë përmes një teleskopi. Format e luhatjeve janë në përputhje me parashikimet e një modeli të Universit që nuk ka kufij në drejtimin imagjinar të kohës. Por për të preferuar modelin e propozuar ndaj shpjegimeve të tjera të mundshme për luhatjet e CMB, do të kërkohen vëzhgime të reja. Pas disa vitesh do të bëhet e qartë nëse Universi ynë mund të konsiderohet plotësisht i mbyllur, pa fillim dhe pa fund.

Stephen Hawking

Kapitulli i parë. Fotografia jonë e universit

Një ditë një shkencëtar i famshëm (thonë se ishte Bertrand Russell) mbajti një leksion publik mbi astronominë. Ai foli për mënyrën se si Toka lëviz në orbitë rreth Diellit dhe se si Dielli, nga ana tjetër, lëviz në orbitë rreth qendrës së një grupi të madh yjesh të quajtur Galaktika jonë. Kur ligjërata mbaroi, një grua e vogël e moshuar në rreshtin e fundit të auditorit u ngrit në këmbë dhe tha: "Gjithçka që u tha këtu është absurditet i plotë. Bota është një pjatë e sheshtë mbi kurrizin e një breshke gjigante”. Shkencëtari buzëqeshi me përbuzje dhe pyeti: "Për çfarë qëndron ajo breshkë?" "Ti je një i ri shumë i zgjuar, shumë i zgjuar," u përgjigj zonja. "Një breshkë qëndron mbi një breshkë tjetër, dhe ajo breshkë qëndron mbi breshkën tjetër, dhe kështu me radhë ad infinitum!"

Shumica do ta konsideronin qesharake të përpiqeshin ta kalonin Universin tonë si një kullë pafundësisht të lartë breshkash. Por pse jemi kaq të sigurt se ideja jonë për botën është më e mirë? Çfarë dimë në të vërtetë për Universin dhe si i dimë të gjitha këto? Si lindi Universi? Çfarë i pret e ardhmja për të? A ka pasur Universi një fillim dhe nëse po, çfarë ka ndodhur para tij? Cila është natyra e kohës? A do të përfundojë ndonjëherë? A është e mundur të kthehemi pas në kohë? Disa nga këto pyetje të vjetra po marrin përgjigje nga zbulimet e fundit në fizikë, pjesërisht falë ardhjes së teknologjive të reja fantastike. Një ditë do të gjejmë njohuri të reja po aq të dukshme sa fakti që Toka rrotullohet rreth Diellit. Ose mbase po aq absurde sa ideja e një kulle breshkash. Vetëm koha (çfarëdo qoftë kjo) do të tregojë.

Shumë kohë më parë, 340 vjet para Krishtit, filozofi grek Aristoteli shkroi një traktat "Për Qiellin". Në të, ai parashtroi dy prova bindëse se Toka është sferike dhe aspak e sheshtë, si një pjatë. Së pari, ai kuptoi se shkaku i eklipseve hënore është kalimi i Tokës midis Diellit dhe Hënës. Hija e hedhur nga Toka në Hënë është gjithmonë në formë të rrumbullakët dhe kjo është e mundur vetëm nëse Toka është gjithashtu e rrumbullakët. Nëse Toka do të kishte formën e një disku të sheshtë, hija zakonisht do të ishte eliptike; Ai do të ishte i rrumbullakët vetëm kur Dielli gjatë një eklipsi do të ishte i vendosur saktësisht nën qendrën e diskut. Së dyti, grekët e lashtë e dinin nga përvoja e udhëtimeve të tyre se në jug Ylli i Veriut ndodhet më afër horizontit sesa kur vëzhgohej në zonat e vendosura në veri. (Meqenëse Ylli i Veriut ndodhet mbi Polin e Veriut, një vëzhgues në Polin e Veriut e sheh atë drejtpërdrejt mbi kokën e tij, dhe një vëzhgues afër ekuatorit e sheh atë pikërisht mbi horizont.) Për më tepër, Aristoteli, bazuar në ndryshimin në të dukshmen pozicioni i Yllit të Veriut gjatë vëzhgimeve në Egjipt dhe Greqi, ishte në gjendje të vlerësonte perimetrin e Tokës në 400,000 stadiume. Nuk e dimë saktësisht se me çfarë barazohej një stad, por nëse supozojmë se ishte rreth 180 metra, atëherë vlerësimi i Aristotelit është rreth dyfishi i vlerës së pranuar aktualisht. Grekët kishin gjithashtu një argument të tretë në favor të formës së rrumbullakët të Tokës: si të shpjegohet ndryshe pse, kur një anije i afrohet bregut, fillimisht tregohen vetëm velat e saj dhe vetëm atëherë byk?

Aristoteli besonte se Toka ishte e palëvizshme, dhe gjithashtu besonte se Dielli, Hëna, planetët dhe yjet rrotulloheshin në orbita rrethore rreth Tokës. Ai udhëhiqej nga konsideratat mistike: Toka, sipas Aristotelit, është qendra e Universit dhe lëvizja rrethore është më e përsosura. Në shekullin II pas Krishtit, Ptolemeu ndërtoi një model kozmologjik gjithëpërfshirës bazuar në këtë ide. Në qendër të Universit ishte Toka, e rrethuar nga tetë sfera rrotulluese të folezuara, dhe në këto sfera ishin vendosur Hëna, Dielli, yjet dhe pesë planetët e njohur në atë kohë - Mërkuri, Venusi, Marsi, Jupiteri dhe Saturni (Fig. 1.1). Çdo planet lëvizte në lidhje me sferën e tij në një rreth të vogël - për të përshkruar trajektoret shumë komplekse të këtyre ndriçuesve në qiell. Yjet ishin të fiksuar në sferën e jashtme, dhe për këtë arsye pozicionet e tyre relative mbetën të pandryshuara, konfigurimi rrotullohej në qiell si një e tërë e vetme. Idetë për atë që ndodhej jashtë sferës së jashtme mbetën shumë të paqarta, por sigurisht që ndodhej jashtë pjesës së Universit të arritshme për njerëzimin për vëzhgim.

Modeli i Ptolemeut bëri të mundur parashikimin mjaft të saktë të pozicionit të ndriçuesve në qiell. Por për të arritur marrëveshjen midis parashikimeve dhe vëzhgimeve, Ptolemeu duhej të supozonte se distanca nga Hëna në Tokë në kohë të ndryshme mund të ndryshonte me një faktor prej dy. Kjo do të thoshte se madhësia e dukshme e Hënës ndonjëherë duhej të ishte dy herë më e madhe se zakonisht! Ptolemeu ishte i vetëdijshëm për këtë mangësi të sistemit të tij, i cili megjithatë nuk e pengoi njohjen pothuajse unanime të pamjes së tij të botës. Kisha e Krishterë e pranoi sistemin Ptolemaik sepse e gjeti atë në përputhje me Shkrimin: kishte shumë vend për parajsën dhe ferrin përtej sferës së yjeve të fiksuar.

Por në 1514, prifti polak Nicolaus Copernicus propozoi një model më të thjeshtë. (Megjithatë, në fillim, nga frika se mos akuzohej për herezi nga kisha, Koperniku shpërndau idetë e tij kozmologjike në mënyrë anonime.) Koperniku propozoi që Dielli ishte i palëvizshëm dhe i vendosur në qendër, dhe Toka dhe planetët lëviznin rreth tij në orbita rrethore. U desh gati një shekull që kjo ide të merrej seriozisht. Dy astronomë, gjermani Johannes Kepler dhe italiani Galileo Galilei, ishin ndër të parët që folën publikisht në favor të teorisë së Kopernikut, pavarësisht se trajektoret e trupave qiellorë të parashikuar nga kjo teori nuk përputheshin saktësisht me ato të vëzhguara. Goditja përfundimtare ndaj sistemit botëror të Aristotelit dhe Ptolemeut u dha nga ngjarjet e 1609 - atëherë Galileo filloi të vëzhgonte qiellin e natës përmes teleskopit të sapo shpikur. 2
Teleskopi si një fushë vëzhgimi u shpik për herë të parë nga prodhuesi holandez i syzeve Johann Lippershey në 1608, por Galileo ishte i pari që drejtoi një teleskop në qiell në 1609 dhe e përdori atë për vëzhgime astronomike. - shënim përkthimi

Duke parë planetin Jupiter, Galileo zbuloi disa hëna të vogla që rrotulloheshin rreth tij. Nga kjo rrjedh se jo të gjithë trupat qiellorë rrotullohen rreth Tokës, siç besonin Aristoteli dhe Ptolemeu. (Natyrisht, dikush mund të vazhdojë ta konsiderojë Tokën të palëvizshme dhe të vendosur në qendër të Universit, duke besuar se satelitët e Jupiterit lëvizin rreth Tokës në trajektore jashtëzakonisht të ndërlikuara, në mënyrë që të jetë e ngjashme me revolucionin e tyre rreth Jupiterit. Teoria e Kopernikut ishte shumë më e thjeshtë.) Përafërsisht në të njëjtën kohë, Kepleri sqaroi teorinë e Kopernikut, duke sugjeruar që planetët nuk lëvizin në orbita rrethore, por në orbita eliptike (d.m.th., të zgjatura), falë të cilave ishte e mundur të arrihet një marrëveshje. ndërmjet parashikimeve të teorisë dhe vëzhgimeve.

Vërtetë, Kepleri i konsideronte elipset vetëm si një truk matematikor, dhe me të vërtetë shumë i urryer, sepse elipset janë figura më pak të përsosura se rrathët. Kepleri zbuloi, pothuajse rastësisht, se orbitat eliptike përshkruanin mirë vëzhgimet, por ai nuk mund të pajtonte supozimin e orbitave eliptike me idenë e tij të forcave magnetike si shkaku i lëvizjes së planetëve rreth Diellit. Arsyeja e lëvizjes së planetëve rreth Diellit u zbulua shumë më vonë, në 1687, nga Sir Isaac Newton në traktatin e tij "Parimet Matematikore të Filozofisë Natyrore" - ndoshta vepra më e rëndësishme mbi fizikën e botuar ndonjëherë. Në këtë punë, Njutoni jo vetëm që parashtroi një teori që përshkruan lëvizjen e trupave në hapësirë dhe kohë, por gjithashtu zhvilloi një aparat kompleks matematikor të nevojshëm për të përshkruar këtë lëvizje. Përveç kësaj, Njutoni formuloi ligjin e gravitetit universal, sipas të cilit çdo trup në Univers tërhiqet nga çdo trup tjetër me një forcë, e cila është më e madhe, sa më e madhe të jetë masa e trupave dhe sa më e vogël të jetë distanca midis trupave ndërveprues. Kjo është e njëjta forcë që bën që objektet të bien në tokë. (Historia se ideja e Njutonit për ligjin e gravitetit universal u frymëzua nga një mollë që i ra në kokë, ka shumë të ngjarë të jetë thjesht një trillim. Njutoni tha vetëm se ideja i erdhi kur ai ishte "në një humor meditues" dhe ishte "nën përshtypjen nga rënia e një molle.") Njutoni tregoi se, sipas ligjit që formuloi, nën ndikimin e gravitetit, Hëna duhet të lëvizë në një orbitë eliptike rreth Tokës, dhe Toka dhe planetët duhet të lëvizin. në orbitat eliptike rreth Diellit.

Modeli i Kopernikut eliminoi nevojën për sferat Ptolemaike, dhe bashkë me to supozimin se Universi kishte një lloj kufiri të jashtëm natyror. Meqenëse yjet "fiks" nuk shfaqnin asnjë lëvizje tjetër përveç lëvizjes së përgjithshme ditore të qiellit të shkaktuar nga rrotullimi i Tokës rreth boshtit të saj, ishte e natyrshme të supozohej se këta ishin të njëjtët trupa si Dielli ynë, të vendosur vetëm shumë më larg. larg.

Njutoni kuptoi se sipas teorisë së tij të gravitetit, yjet duhet të tërheqin njëri-tjetrin dhe për këtë arsye, me sa duket, nuk mund të qëndrojnë të palëvizshëm. Pse nuk u afruan dhe nuk u grumbulluan në një vend? Në një letër drejtuar një tjetër mendimtari të shquar të kohës së tij, Richard Bentley, shkruar në 1691, Njutoni argumentoi se ato do të konvergojnë dhe do të grumbullohen vetëm nëse numri i yjeve të përqendruar në një rajon të kufizuar të hapësirës është i kufizuar. Dhe nëse numri i yjeve është i pafund dhe ata shpërndahen pak a shumë në mënyrë të barabartë në hapësirën e pafund, atëherë kjo nuk do të ndodhë për shkak të mungesës së ndonjë pike qendrore të dukshme në të cilën yjet mund të "bien".

Kjo është një nga ato grackat që ndodhin kur mendojmë për pafundësinë. Në një Univers të pafund, çdo pikë mund të konsiderohet qendra e saj, sepse në secilën anë të saj ka një numër të pafund yjesh. Qasja e saktë (e cila erdhi shumë më vonë) është të zgjidhet problemi në rastin e fundëm ku yjet bien mbi njëri-tjetrin dhe të studiohet se si ndryshon rezultati kur shtohen yjet në konfigurimin që ndodhen jashtë rajonit në shqyrtim dhe shpërndahen më shumë ose më pak në mënyrë të barabartë. Sipas ligjit të Njutonit, mesatarisht, yjet shtesë në agregat nuk duhet të kenë asnjë efekt mbi yjet origjinale, dhe për këtë arsye këta yje të konfigurimit origjinal duhet të bien ende me shpejtësi në njëri-tjetrin. Pra, pa marrë parasysh sa yje shtoni, ata përsëri do të bien njëri mbi tjetrin. Tani e dimë se është e pamundur të përftohet një model i pafund i palëvizshëm i Universit në të cilin forca e gravitetit është ekskluzivisht "tërheqëse" në natyrë.

Ajo thotë shumë për atmosferën intelektuale para fillimit të shekullit të 20-të që askush nuk mendoi atëherë për një skenar sipas të cilit Universi mund të tkurret apo zgjerohet. Koncepti i pranuar përgjithësisht i Universit ishte ose se ai kishte ekzistuar gjithmonë në një formë të pandryshuar, ose se ai ishte krijuar në një moment në të kaluarën - në formën në të cilën ne e vëzhgojmë atë tani. Kjo mund të jetë pjesërisht pasojë e faktit që njerëzit priren të besojnë në të vërtetat e përjetshme. Vlen të kujtojmë të paktën se ngushëllimi më i madh vjen nga mendimi se megjithëse të gjithë plakemi dhe vdesim, Universi është i përjetshëm dhe i pandryshueshëm.

Edhe shkencëtarët që kuptuan se, sipas teorisë së gravitetit të Njutonit, Universi nuk mund të ishte statik, nuk guxuan të sugjeronin se ai mund të zgjerohej. Në vend të kësaj, ata u përpoqën të rregullojnë teorinë në mënyrë që forca gravitacionale të bëhet e neveritshme në distanca shumë të mëdha. Ky supozim nuk ndryshoi ndjeshëm lëvizjet e parashikuara të planetëve, por lejoi që një numër i pafund yjesh të qëndronin në një gjendje ekuilibri: forcat tërheqëse nga yjet e afërt u balancuan nga forcat refuzuese nga yjet më të largët. Tani besohet se një gjendje e tillë ekuilibri duhet të jetë e paqëndrueshme: sa më shpejt që yjet në çdo rajon të afrohen pak me njëri-tjetrin, tërheqja e tyre e ndërsjellë do të intensifikohet dhe do të tejkalojë forcat refuzuese, si rezultat i të cilave yjet do të vazhdojnë të bien mbi njëri-tjetrin. Nga ana tjetër, nëse yjet janë vetëm pak më larg njëri-tjetrit, forcat refuzuese do të mbizotërojnë mbi forcat tërheqëse dhe yjet do të fluturojnë larg njëri-tjetrit.

Një tjetër kundërshtim ndaj konceptit të një universi të pafund statik zakonisht lidhet me emrin e filozofit gjerman Heinrich Olbers, i cili botoi arsyetimin e tij për këtë çështje në 1823. Në fakt, shumë nga bashkëkohësit e Njutonit tërhoqën vëmendjen ndaj këtij problemi dhe artikulli i Olbers nuk ishte aspak i pari që paraqiste argumente të forta kundër një koncepti të tillë. Megjithatë, ishte e para që mori njohje të gjerë. Fakti është se në një Univers të pafund statik, pothuajse çdo rreze vizioni duhet të qëndrojë në sipërfaqen e ndonjë ylli, dhe për këtë arsye i gjithë qielli duhet të shkëlqejë aq shkëlqyeshëm sa Dielli, madje edhe gjatë natës. Kundërargumenti i Olbers ishte se drita nga yjet e largët duhet të zbutet nga thithja nga materia midis nesh dhe atyre yjeve. Por atëherë kjo substancë do të nxehej dhe do të shkëlqente po aq sa vetë yjet. Mënyra e vetme për të shmangur përfundimin se shkëlqimi i të gjithë qiellit është i krahasueshëm me shkëlqimin e Diellit është të supozojmë se yjet nuk shkëlqenin përgjithmonë, por "u ndezën" disa kohë më parë. Në këtë rast, substanca thithëse nuk do të kishte kohë të nxehet ose drita e yjeve të largët nuk do të kishte kohë të arrinte tek ne. Kështu vijmë te pyetja se përse u ndezën yjet.

Sigurisht, njerëzit diskutuan origjinën e universit shumë kohë përpara kësaj. Në shumë ide të hershme kozmologjike, si dhe në fotot hebraike, të krishtera dhe myslimane të botës, Universi u ngrit në një kohë të caktuar dhe jo shumë të largët në të kaluarën. Një nga argumentet në favor të një fillimi të tillë ishte ndjenja e nevojës për një lloj shkaku të parë që do të shpjegonte ekzistencën e Universit. (Brenda vetë Universit, çdo ngjarje që ndodh në të shpjegohet si pasojë e një ngjarjeje tjetër, më të hershme; ekzistenca e vetë Universit mund të shpjegohet në këtë mënyrë vetëm duke supozuar se ai kishte një lloj fillimi.) Një argument tjetër ishte shprehur nga Aurelius Augustini, ose Shën Agustini, në veprën “Mbi qytetin e Zotit”. Ai vuri në dukje se qytetërimi po zhvillohet dhe se ne kujtojmë se kush e kreu këtë apo atë akt ose shpiku këtë apo atë mekanizëm. Rrjedhimisht, njeriu, dhe ndoshta Universi, nuk mund të kishte ekzistuar për një kohë shumë të gjatë. Shën Agustini besonte, në përputhje me Librin e Zanafillës, se Universi u krijua afërsisht 5000 vjet para lindjes së Krishtit. (Interesante, kjo është afër fundit të Epokës së fundit të Akullnajave - rreth 10,000 para Krishtit - të cilën arkeologët e konsiderojnë fillimin e qytetërimit.)

Aristoteli, si dhe shumica e filozofëve të lashtë grekë, përkundrazi, nuk e pëlqenin idenë e krijimit të botës, sepse ajo vinte nga ndërhyrja hyjnore. Ata besonin se raca njerëzore dhe bota kanë ekzistuar gjithmonë dhe do të ekzistojnë përgjithmonë. Mendimtarët e lashtësisë e kuptuan gjithashtu argumentin e lartpërmendur për përparimin e qytetërimit dhe kundërshtuan: ata deklaruan se raca njerëzore u kthye periodikisht në fazën e fillimit të qytetërimit nën ndikimin e përmbytjeve dhe fatkeqësive të tjera natyrore.

Pyetjet nëse Universi kishte një fillim në kohë dhe nëse është i kufizuar në hapësirë, u ngritën gjithashtu nga filozofi Immanuel Kant në veprën e tij monumentale (megjithëse shumë të vështirë për t'u kuptuar) "Kritika e arsyes së pastër", botuar në 1781. Kanti i quajti këto pyetje antinomitë (d.m.th., kontradiktat) e arsyes së pastër, sepse ai mendonte se kishte argumente po aq bindëse si për tezën - domethënë se Universi kishte një fillim - ashtu edhe për antitezën, domethënë se Universi ka. ka ekzistuar gjithmonë. Për të vërtetuar tezën e tij, Kanti citon arsyetimin e mëposhtëm: nëse Universi nuk kishte fillim, atëherë çdo ngjarje duhet t'i kishte paraprirë një kohë të pafund, gjë që, sipas filozofit, është absurde. Në favor të antitezës, u parashtrua konsiderata se nëse Universi kishte një fillim, atëherë duhet të ketë kaluar një sasi e pafundme kohe përpara tij, dhe nuk është e qartë pse Universi u ngrit në një moment specifik në kohë. Në thelb, arsyetimet e Kantit për tezën dhe antitezën janë pothuajse identike. Në të dyja rastet, arsyetimi bazohet në supozimin e nënkuptuar të filozofit se koha vazhdon pafundësisht në të kaluarën, pavarësisht nëse Universi ka ekzistuar gjithmonë. Siç do të shohim, koncepti i kohës nuk ka asnjë kuptim deri në lindjen e Universit. Shën Agustini ishte i pari që e vuri në dukje këtë. Ai u pyet: "Çfarë bëri Zoti para se të krijonte botën?" dhe Agustini nuk pohoi se Zoti po përgatiste ferrin për ata që bënin pyetje të tilla. Në vend të kësaj, ai postuloi se koha është një pronë e botës së krijuar nga Zoti dhe se para fillimit të universit, koha nuk ekzistonte.

Kur shumica e njerëzve e konsideronin universin në tërësi si statik dhe të pandryshueshëm, pyetja nëse ai kishte një fillim ishte më shumë një çështje metafizike apo teologjie. Pamja e vëzhguar e botës mund të shpjegohet në mënyrë të barabartë si brenda kornizës së teorisë se Universi ka ekzistuar gjithmonë, ashtu edhe në bazë të supozimit se ai ishte vënë në lëvizje në një kohë të caktuar, por në një mënyrë të tillë që pamja mbetet se ekziston përgjithmonë. Por në vitin 1929, Edwin Hubble bëri një zbulim themelor: ai vuri re se galaktikat e largëta, pavarësisht se ku ndodhen në qiell, gjithmonë largohen prej nesh me shpejtësi të madhe [proporcionale me distancën e tyre] 3
Këtu dhe më poshtë janë vendosur në kllapa katrore komentet e përkthyesit që sqarojnë tekstin e autorit. - shënim ed.

Me fjalë të tjera, Universi po zgjerohet. Kjo do të thotë se në të kaluarën, objektet në Univers ishin më afër njëri-tjetrit sesa tani. Dhe duket se në një moment në kohë - diku 10-20 miliardë vjet më parë - gjithçka që është në Univers ishte përqendruar në një vend, dhe për këtë arsye dendësia e Universit ishte e pafundme. Ky zbulim solli çështjen e fillimit të Universit në fushën e shkencës.

Stephen Hawking, Leonard Mlodinow

Histori e shkurtër e kohës

Parathënie

Vetëm katër shkronja dallojnë titullin e këtij libri nga titulli i atij të botuar për herë të parë në 1988. "Një histori e shkurtër e kohës" mbeti në listën e bestsellerëve të Sunday Times të Londrës për 237 javë dhe çdo person i 750-të në planetin tonë, i rritur apo fëmijë, e bleu atë. Një sukses i jashtëzakonshëm për një libër kushtuar problemeve më të vështira të fizikës moderne. Megjithatë, këto nuk janë vetëm problemet më të vështira, por edhe më emocionuese, sepse ato na drejtojnë pyetjet themelore: çfarë dimë ne në të vërtetë për Universin, si e përvetësuam këtë njohuri, nga erdhi dhe ku është Universi. po shkon? Këto pyetje formuan temën kryesore të "Një histori e shkurtër e kohës" dhe u bënë fokusi i këtij libri. Një vit pas botimit të "Një histori e shkurtër e kohës", filluan të vërshojnë përgjigje nga lexues të të gjitha moshave dhe prejardhjeve në mbarë botën. Shumë prej tyre shprehën dëshirën që të botohej një version i ri i librit që, duke ruajtur thelbin e "Një histori e shkurtër e kohës", do të shpjegonte konceptet më të rëndësishme në një mënyrë më të thjeshtë dhe më argëtuese. Edhe pse disa mund të kenë pritur që ajo të ishte një histori e gjatë e kohës, përgjigja nga lexuesit e bëri të qartë se shumë pak prej tyre ishin të etur për të lexuar një traktat të gjatë që mbulonte temën në nivelin e një kursi kozmologjie kolegji. Prandaj, gjatë punës për "Historinë më të shkurtër të kohës", ne ruajtëm dhe madje zgjeruam thelbin themelor të librit të parë, por në të njëjtën kohë u përpoqëm të linim vëllimin dhe aksesin e tij të prezantimit të pandryshuar. Kjo është në fakt më e shkurtra historisë, duke qenë se kemi lënë jashtë disa aspekte thjesht teknike, megjithatë, siç na duket, ky boshllëk është më se i mbushur me një interpretim më të thellë të materialit, i cili përbën realisht thelbin e librit.

Gjithashtu shfrytëzuam rastin për të përditësuar informacionin dhe për të përfshirë të dhënat më të fundit teorike dhe eksperimentale në libër. Një histori e shkurtër e kohës përshkruan përparimin që është bërë drejt një teorie të plotë të unifikuar kohët e fundit. Në veçanti, ai ka të bëjë me dispozitat më të fundit të teorisë së fijeve, dualitetin valë-grimcë, dhe zbulon lidhjen midis teorive të ndryshme fizike, duke treguar se ekziston një teori e unifikuar. Sa i përket kërkimit praktik, libri përmban rezultate të rëndësishme të vëzhgimeve të fundit të marra, në veçanti, duke përdorur satelitin COBE (Cosmic Background Explorer) dhe teleskopin hapësinor Hubble.

Kapitulli i parë

TË MENDONI PËR UNIVERSIN

Ne jetojmë në një univers të çuditshëm dhe të mrekullueshëm. Kërkohet një imagjinatë e jashtëzakonshme për të vlerësuar moshën, madhësinë, ashpërsinë dhe madje bukurinë e saj. Vendi i zënë nga njerëzit në këtë hapësirë të pakufishme mund të duket i parëndësishëm. E megjithatë ne po përpiqemi të kuptojmë se si funksionon e gjithë kjo botë dhe si dukemi ne njerëzit në të.

Disa dekada më parë, një shkencëtar i famshëm (disa thonë se ishte Bertrand Russell) mbajti një leksion publik mbi astronominë. Ai tha se Toka rrotullohet rreth Diellit, dhe ajo, nga ana tjetër, rrotullohet rreth qendrës së një sistemi të madh yjor të quajtur Galaktika jonë. Në fund të leksionit, një plakë e vogël e ulur prapa u ngrit në këmbë dhe tha:

Këtu na keni thënë absurde të plota. Në realitet, bota është një pllakë e sheshtë që mbështetet në shpinën e një breshke gjigante.

Duke buzëqeshur me një ndjenjë superioriteti, shkencëtari pyeti:

Mbi çfarë qëndron breshka?

"Ti je një i ri shumë i zgjuar, shumë," u përgjigj zonja e vjetër. - Ajo qëndron në një breshkë tjetër, dhe kështu me radhë, deri në pafundësi!

Shumica e njerëzve sot do ta shihnin këtë foto të universit, këtë kullë të pafundme breshkash, mjaft qesharake. Por çfarë na bën të mendojmë se dimë më shumë?

Harrojeni për një minutë atë që dini - ose mendoni se dini - për hapësirën. Shikoni në qiellin e natës. Si ju duken të gjitha këto pika ndriçuese? Ndoshta janë drita të vogla? Është e vështirë për ne të hamendësojmë se çfarë janë në të vërtetë, sepse ky realitet është shumë larg përvojës sonë të përditshme.

Nëse shpesh shikoni qiellin e natës, me siguri keni vënë re një shkëndijë të pakapshme drite pikërisht mbi horizont në muzg. Ky është Mërkuri, një planet shumë i ndryshëm nga i yni. Një ditë në Mërkur zgjat dy të tretat e vitit të saj. Në anën me diell, temperatura shkon mbi 400°C, dhe në fund të natës bie në pothuajse -200°C.

Por pa marrë parasysh se sa i ndryshëm është Mërkuri nga planeti ynë, është edhe më e vështirë të imagjinohet një yll i zakonshëm - një ferr kolosal, që djeg miliona tonë lëndë çdo sekondë dhe nxehet në qendër në dhjetëra miliona gradë.

Një tjetër gjë që është e vështirë të mbështillesh me kokën është distanca me planetët dhe yjet. Kinezët e lashtë ndërtonin kulla prej guri për të parë më nga afër. Është krejt e natyrshme të besohet se yjet dhe planetët janë shumë më afër se sa janë në të vërtetë, pasi në jetën e përditshme nuk biem kurrë në kontakt me distanca të mëdha kozmike.

Këto distanca janë aq të mëdha sa nuk ka kuptim t'i shprehim ato në njësi konvencionale - metra ose kilometra. Në vend të kësaj përdoren vite drite (një vit drite është distanca që kalon drita në një vit). Në një sekondë, një rreze drite përshkon 300,000 kilometra, kështu që një vit drite është një distancë shumë e gjatë. Ylli më i afërt me ne (pas Diellit), Proxima Centauri, është afërsisht katër vjet dritë larg. Është aq larg sa që anija më e shpejtë kozmike që po projektohet aktualisht do të merrte rreth dhjetë mijë vjet për ta arritur atë. Edhe në kohët e lashta, njerëzit u përpoqën të kuptonin natyrën e Universit, por ata nuk kishin aftësitë që hapin shkenca moderne, në veçanti matematika. Sot kemi mjete të fuqishme: ato mendore, si matematika dhe metoda shkencore, dhe ato teknologjike, si kompjuterët dhe teleskopët. Me ndihmën e tyre, shkencëtarët kanë mbledhur një sasi të madhe informacioni rreth hapësirës. Por çfarë dimë në të vërtetë për Universin dhe si e dinim atë? Nga erdhi ajo? Në çfarë drejtimi po zhvillohet? A kishte një fillim dhe nëse kishte, çfarë ndodhi? përpara ai? Cila është natyra e kohës? A do të marrë fund? A është e mundur të kthehemi pas në kohë? Zbulimet e fundit të mëdha të fizikës, të mundësuara pjesërisht nga teknologjitë e reja, ofrojnë përgjigje për disa nga këto pyetje të vjetra. Ndoshta një ditë këto përgjigje do të bëhen po aq të dukshme sa revolucioni i Tokës rreth Diellit - ose ndoshta aq kurioz sa një kullë breshkash. Vetëm koha (çfarëdo qoftë kjo) do të tregojë.

Kapitulli i dytë

ZHVILLIMI I PIKURËS SË BOTËS

Edhe pse edhe në epokën e Kristofor Kolombit shumë besonin se Toka ishte e sheshtë (dhe disa e mbajnë këtë mendim edhe sot), astronomia moderne i ka rrënjët në kohën e grekëve të lashtë. Rreth vitit 340 para Krishtit e. Filozofi i lashtë grek Aristoteli shkroi një ese "Mbi qiejt", ku dha argumente të forta në favor të faktit se Toka ka më shumë të ngjarë një sferë sesa një pllakë e sheshtë.

Një nga argumentet ishin eklipset hënore. Aristoteli e kuptoi se ato ishin shkaktuar nga Toka, e cila, duke kaluar midis Diellit dhe Hënës, hedh një hije në Hënë. Aristoteli vuri në dukje se hija e Tokës Gjithmonë rrumbullakët. Kështu duhet të jetë nëse Toka është një sferë dhe jo një disk i sheshtë. Nëse Toka do të ishte në formë disku, hija e saj nuk do të ishte gjithmonë e rrumbullakët, por vetëm në ato momente kur Dielli është saktësisht mbi qendrën e diskut. Në raste të tjera, hija do të zgjatej, duke marrë formën e një elipsi (një elipsë është një rreth i zgjatur).

Grekët e lashtë e mbështetën besimin e tyre se Toka është e rrumbullakët me një argument tjetër. Nëse do të ishte e sheshtë, anija që vinte drejt nesh në fillim do të dukej si një pikë e vogël pa veçori në horizont. Ndërsa afrohej, do të shfaqeshin detaje - vela, byk. Megjithatë, gjithçka ndodh ndryshe. Kur një anije shfaqet në horizont, gjëja e parë që shihni janë velat. Vetëm atëherë trupi hapet ndaj shikimit tuaj. Fakti që direkët që ngrihen mbi byk janë të parët që shfaqen nga horizonti tregon se Toka është sferike (Fig. 1).

Grekët e lashtë i kushtonin shumë vëmendje vëzhgimeve të qiellit të natës. Në kohën e Aristotelit, të dhënat ishin mbajtur për disa shekuj, duke vënë në dukje lëvizjet e trupave qiellorë.

Oriz. 1. Një anije që afrohet nga horizonti.

Për shkak të faktit se Toka është sferike, direkët dhe velat e një anijeje shfaqen mbi horizont më herët se byk.

U vu re se midis mijëra yjeve të dukshëm që lëviznin të gjithë së bashku, pesë (pa llogaritur Hënën) lëviznin në mënyrën e tyre të veçantë. Ndonjëherë devijonin nga drejtimi i zakonshëm nga lindja në perëndim dhe tërhiqeshin. Këta ndriçues u emëruan planetet, që në greqisht do të thotë "enda". Grekët e lashtë vëzhguan vetëm pesë planetë: Mërkuri, Venusi, Marsi, Jupiteri dhe Saturni, sepse ata janë të vetmit që mund të shihen me sy të lirë. Sot e dimë pse planetët lëvizin në trajektore kaq të çuditshme. Ndërsa yjet mezi lëvizin në raport me sistemin diellor, planetët rrotullohen rreth diellit, duke e bërë rrugën e tyre nëpër qiellin e natës shumë më komplekse se ajo e yjeve të largët.

Aristoteli besonte se Toka është e palëvizshme, dhe Dielli, Hëna, planetët dhe yjet rrotullohen rreth saj në orbita rrethore. Ai besonte në këtë, duke besuar, për arsye mistike, se Toka është qendra e Universit dhe lëvizja rrethore është më e përsosura. Në shekullin e dytë pas Krishtit, një tjetër shkencëtar grek, Ptolemeu, e zhvilloi këtë ide duke ndërtuar një model gjithëpërfshirës të sferave qiellore. Ptolemeu ishte një eksplorues i mprehtë. "Kur studioj spiralet e lëvizjes së yjeve," shkroi ai, "Unë nuk e prek më tokën me këmbët e mia."

Në modelin e Ptolemeut, Toka ishte e rrethuar nga tetë sfera rrotulluese. Çdo sferë tjetër është më e madhe se ajo e mëparshme - si kukulla ruse fole. Toka është vendosur në qendër. Çfarë saktësisht shtrihej përtej kufirit të sferës përfundimtare nuk u specifikua kurrë, por sigurisht që ishte përtej vëzhgimit njerëzor. Pra, sfera më e jashtme konsiderohej si një lloj kufiri, kontejneri i Universit. Supozohej se yjet zinin vende fikse mbi të, kështu që kur kjo sferë rrotullohet, ata lëvizin nëpër qiell të gjithë së bashku, duke ruajtur pozicionet e tyre relative, gjë që është ajo që ne vëzhgojmë. Planetët janë të vendosur në sferat e brendshme. Ndryshe nga yjet, ata nuk janë të fiksuar fort, por lëvizin në lidhje me sferat e tyre në rrathë të vegjël të quajtur epiciklet. Ky rrotullim, i shoqëruar me rrotullimin e sferave planetare, është ajo që e bën lëvizjen e planetëve në lidhje me Tokën kaq komplekse (Fig. 2). Me këtë ndërtim, Ptolemeu ishte në gjendje të shpjegonte pse shtigjet e vëzhguara të planetëve përgjatë qiellit me yje janë shumë më komplekse sesa shtigjet rrethore.

Modeli i Ptolemeut bëri të mundur parashikimin e pozicioneve të ndriçuesve në qiell me saktësi të mjaftueshme. Por për hir të kësaj, Ptolemeu u detyrua të pranonte se në disa momente Hëna, duke ndjekur rrugën e saj, i afrohet Tokës dy herë më shumë se herët e tjera. Kjo do të thotë që në momente të tilla Hëna duhet të duket dy herë më e madhe! Ptolemeu e dinte këtë të metë në sistemin e tij, dhe megjithatë ai mori një pranim të gjerë, megjithëse jo universal. Kisha e Krishterë e gjeti këtë pamje të botës si në përputhje me Shkrimet e Shenjta, pasi linte hapësirë të bollshme për parajsën dhe ferrin jashtë sferës së yjeve të palëvizshëm - një avantazh jo i vogël.

Oriz. 2. Modeli i Ptolemeut.

Në modelin Ptolemeik, Toka është qendra e Universit, e përfshirë në tetë sfera në të cilat ndodhen të gjithë trupat qiellorë.

Megjithatë, në 1514, kanoni polak Nicolaus Copernicus propozoi një model të ndryshëm të botës. (Në fillim, ndoshta nga frika se mos e quanin heretik, Koperniku e përhapi teorinë e tij në mënyrë anonime.) Ideja revolucionare e Kopernikut ishte që jo të gjithë trupat qiellorë duhet të rrotullohen rreth Tokës. Ai argumentoi se Toka dhe planetët rrotullohen në orbita rrethore rreth Diellit të palëvizshëm, i cili qëndron në qendër të sistemit diellor. Ashtu si modeli i Ptolemeut, teoria e Kopernikut funksionoi mirë, por ende nuk përputhej plotësisht me vëzhgimet. Thjeshtësia e saj relative - në krahasim me modelin e Ptolemeut - dukej se premtonte sukses të shpejtë. Megjithatë, kaloi gati një shekull para se të merrej seriozisht. Dy astronomë - gjermani Johannes Kepler dhe italiani Galileo Galilei - dolën hapur me teorinë e Kopernikut.

Në 1609, Galileo filloi të vëzhgonte qiellin e natës duke përdorur një teleskop që ai shpiku. Duke parë Jupiterin, ai zbuloi se ky planet shoqërohej nga disa satelitë të vegjël që orbitonin rreth tij. Kjo tregoi se jo të gjithë trupat qiellorë rrotullohen rreth Tokës, siç besonin Aristoteli dhe Ptolemeu. Në të njëjtën kohë, Kepleri përmirësoi teorinë e Kopernikut duke sugjeruar që planetët të lëvizin jo në rrathë, por në elips. Duke marrë parasysh këtë korrigjim, parashikimet e teorisë papritmas përkonin saktësisht me vëzhgimet. Zbulimet e Galileos dhe Keplerit ishin goditje vdekjeprurëse për modelin Ptolemaik.

Megjithëse supozimi i një forme eliptike të orbitave bëri të mundur përmirësimin e modelit të Kopernikut, vetë Kepleri e konsideroi atë vetëm një mjet për përshtatjen e teorisë me vëzhgimet. Mendja e tij dominohej nga idetë e paramenduara, spekulative për strukturën e natyrës. Ashtu si Aristoteli, Kepleri i konsideronte elipset si figura më pak të përsosura sesa rrathët. Ideja që planetët lëvizin në orbita të tilla të papërsosura ishte aq e neveritshme për të sa nuk e njohu atë si të vërtetën përfundimtare. Kepleri ishte i shqetësuar edhe për një gjë tjetër: ideja e orbitave eliptike ishte e papajtueshme me idenë e tij që planetët rrotullohen rreth Diellit nën ndikimin e forcave magnetike. Dhe megjithëse teza e Keplerit se forcat magnetike përcaktojnë rrotullimin e planetëve doli të jetë e gabuar, nuk mund të mos njihet si një pasqyrë ideja e tij se një forcë e caktuar është përgjegjëse për lëvizjen e trupave qiellorë.

Shpjegimi i saktë përse planetët rrotullohen rreth diellit nuk erdhi shumë më vonë, në 1687, kur Isaac Newton botoi Principia Mathematica, ndoshta vepra më domethënëse mbi fizikën e botuar ndonjëherë. Në Principia, Njutoni formuloi ligjin sipas të cilit çdo trup i palëvizshëm qëndron në qetësi derisa kjo gjendje të shqetësohet nga ndonjë forcë, dhe përshkroi se si, nën ndikimin e një force, një trup lëviz ose ndryshon lëvizjen e tij.

Pra, pse planetët lëvizin në elips rreth Diellit? Njutoni deklaroi se një forcë specifike ishte përgjegjëse dhe argumentoi se ishte e njëjta forcë që bën që objektet të bien në Tokë në vend që të qëndrojnë në qetësi kur i lëmë të shkojnë. Ai e quajti këtë forcë gravitetit.(Më parë, përpara Njutonit, fjala angleze gravitet nënkuptonte një gjendje shpirtërore serioze, si dhe vetinë e objekteve të rënduara.) Njutoni gjithashtu zhvilloi një aparat matematikor për të përshkruar në mënyrë sasiore se si trupat reagojnë ndaj forcave si graviteti dhe zgjidhi ekuacionet që rezultuan. Kështu, Njutoni ishte në gjendje të provonte se graviteti i Diellit e detyron Tokën dhe planetët e tjerë të lëvizin në orbita eliptike - pikërisht siç ishte parashikuar nga Kepleri!

Njutoni deklaroi se ligjet e tij zbatoheshin për gjithçka në univers, nga një mollë që binte deri te yjet dhe planetët. Për herë të parë në histori, lëvizja e planetëve u shpjegua me të njëjtat ligje që përcaktojnë lëvizjen në Tokë, dhe kjo hodhi themelet për fizikën dhe astronominë moderne.

Pas braktisjes së sferave Ptolemaike, nuk kishte asnjë arsye për të menduar se Universi kishte kufij natyrorë (të përcaktuar nga sfera më e jashtme). Dhe duke qenë se pozicionet e yjeve dukeshin të pandryshuara, përveç lëvizjes së tyre të përditshme nëpër qiell, të shkaktuar nga rrotullimi i Tokës rreth boshtit të saj, ishte e natyrshme të supozohej se yjet ishin objekte të ngjashme me Diellin tonë, vetëm shumë, shumë të largëta. . Dhe tani jo vetëm Toka, por edhe Dielli nuk mund të pretendonte më për rolin e qendrës së botës. I gjithë sistemi ynë diellor doli të ishte, me sa duket, asgjë më shumë se një formacion i zakonshëm në Univers.

Kapitulli i tretë

ESENCA E TEORIVE SHKENCORE

Për të folur për natyrën e Universit dhe për të diskutuar nëse ai ka një fillim apo një fund, duhet të kuptojmë se çfarë është një teori shkencore. Ne do të vijojmë nga ideja naive se një teori nuk është gjë tjetër veçse një model i Universit ose i një pjese të tij, si dhe një grup rregullash që ndihmojnë në lidhjen e sasive abstrakte dhe vëzhgimeve praktike. Teoria ekziston vetëm në mendjet tona dhe nuk ka realitet tjetër (çfarëdo që të thotë kjo fjalë).

Çdo teori është e mirë nëse plotëson dy kërkesa:

përshkruan me saktësi një klasë të madhe vëzhgimesh bazuar në një model që përmban vetëm disa elemente arbitrare;

ju lejon të bëni parashikime të sakta për rezultatet e vëzhgimeve të ardhshme.

Për shembull, Aristoteli pranoi teorinë e Empedokliut se gjithçka përbëhet nga katër elementë: toka, ajri, zjarri dhe uji. Ishte një teori mjaft e thjeshtë, por nuk lejonte të bëheshin ndonjë parashikim të caktuar.

Nga ana tjetër, teoria e Njutonit për gravitetin universal bazohet në një model edhe më të thjeshtë, sipas të cilit trupat tërheqin njëri-tjetrin me një forcë proporcionale me masat e tyre dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës ndërmjet tyre. Por pavarësisht thjeshtësisë së saj, kjo teori parashikon lëvizjen e Diellit, Hënës dhe planetëve me saktësi të lartë.

Çdo teori fizike është gjithmonë tentative, në kuptimin që është thjesht një supozim: nuk do të mund ta provosh kurrë. Pavarësisht se sa herë rezultatet e eksperimenteve përkojnë me parashikimet e teorisë, nuk mund të jeni kurrë i sigurt se herën tjetër nuk do të ketë asnjë kontradiktë mes tyre. Nga ana tjetër, një vëzhgim i vetëm që nuk pajtohet me parashikimet e teorisë mund ta përgënjeshtrojë atë.

Siç theksoi filozofi i shkencës Karl Popper, një teori e mirë dallohet nga fakti se bën shumë parashikime që, në parim, mund të hidhen poshtë ose, siç thonë filozofët, të falsifikohen nga vëzhgimet. Sa herë që rezultatet e eksperimenteve të reja pajtohen me parashikimet e një teorie, ajo mbijeton dhe besimi ynë në të rritet; por nëse qoftë edhe një vëzhgim kundërshton teorinë, ne duhet ta hedhim poshtë ose ta rishikojmë atë.

Të paktën kjo është ajo që supozohet të jetë, por gjithmonë mund të vini në dyshim kompetencën e personit që bën vëzhgimet.

Në praktikë, një teori e re shpesh është një zhvillim i një teorie të mëparshme. Për shembull, vëzhgimet shumë të sakta të planetit Mërkur kanë zbuluar mospërputhje të vogla midis lëvizjes së tij aktuale dhe asaj që parashikon teoria e gravitetit universal të Njutonit. Parashikimet e teorisë së përgjithshme të relativitetit të Ajnshtajnit ndryshojnë pak nga përfundimet e teorisë së Njutonit. Fakti që parashikimet e Ajnshtajnit, ndryshe nga ato të Njutonit, përkonin me vëzhgimet u bë një nga konfirmimet më të rëndësishme të teorisë së re. Megjithatë, ne ende përdorim teorinë e Njutonit për problemet praktike, sepse ndryshimet midis parashikimeve të tij dhe atyre të relativitetit të përgjithshëm janë shumë të vogla. (Dhe përveç kësaj, teoria e Njutonit është shumë më e lehtë për t'u punuar sesa teoria e Ajnshtajnit!)

Qëllimi përfundimtar i shkencës është t'i japë botës një teori të unifikuar që përshkruan të gjithë Universin. Megjithatë, në praktikë, shkencëtarët e ndajnë këtë detyrë në dy pjesë. Pjesa e parë përbëhet nga ligje që përshkruajnë se si Universi ndryshon me kalimin e kohës. (Nëse e dimë gjendjen e Universit në një moment të caktuar kohor, atëherë këto ligje fizike do të na tregojnë se cila do të jetë gjendja e tij më vonë.) Pjesa e dytë ka të bëjë me pyetjet në lidhje me gjendjen fillestare të Universit. Disa njerëz janë të bindur se shkenca duhet të merret vetëm me pjesën e parë, duke ia lënë çështjen e gjendjes fillestare metafizikës apo fesë. Ata thonë se Zoti, duke qenë i gjithëfuqishëm, mund të krijonte universin në çfarëdo mënyre që donte. Ndoshta po, por atëherë Ai mund të bëjë që ajo të zhvillohet në një mënyrë krejtësisht arbitrare. Megjithatë, duket se Krijuesi ka urdhëruar që ajo të zhvillohet në përputhje të plotë me disa ligje. Prandaj, a nuk është më e arsyeshme të supozohet se disa ligje qeverisnin gjendjen fillestare të Universit?

Rezulton se është shumë e vështirë të shpikësh një teori që përshkruan të gjithë Universin me një goditje të vetme. Në vend të kësaj, ne e ndajmë problemin në pjesë dhe krijojmë shumë teori të pjesshme.

Secila prej këtyre teorive përshkruan dhe parashikon disa klasa të kufizuara vëzhgimesh, duke lënë pas dore ndikimin e marrëdhënieve të tjera ose duke i përfaqësuar ato si grupe të thjeshta numrash. Ndoshta kjo qasje është thelbësisht e gabuar. Nëse gjithçka në univers është e ndërvarur në mënyrën më themelore, atëherë mund të ndodhë që nuk mund t'i qasemi një zgjidhjeje të plotë duke shqyrtuar pjesë të problemit veçmas. Megjithatë, duke e bërë këtë në të kaluarën, shkencëtarët kanë arritur njëfarë suksesi. Një shembull klasik është e njëjta teori e Njutonit, e cila e bën bashkëveprimin gravitacional midis dy trupave të varur vetëm nga një prej cilësive të tyre - masa, pa marrë parasysh se nga janë krijuar. Me fjalë të tjera, nuk kemi nevojë për një teori të strukturës së brendshme të Diellit dhe planetëve për të llogaritur orbitat e tyre.

Sot, shkencëtarët e përshkruajnë Universin në terma të dy teorive kryesore të pjesshme - relativitetit të përgjithshëm dhe mekanikës kuantike. Këto janë arritjet më të mëdha të arsyes në gjysmën e parë të shekullit të njëzetë. Relativiteti i përgjithshëm përshkruan veprimin e gravitetit dhe strukturën në shkallë të gjerë të Universit, domethënë strukturën në shkallë që variojnë nga disa kilometra në një milion milion milion milion (një e ndjekur nga njëzet e katër zero) kilometra - madhësia e të vëzhgueshme Universi. Mekanika kuantike, përkundrazi, merret me shkallë jashtëzakonisht të vogla, në rendin e një miliontë e një miliontë të centimetrit (Fig. 3). Mjerisht, dihet se këto dy teori janë të papajtueshme me njëra-tjetrën: së bashku nuk mund të jenë të sakta. Një nga detyrat kryesore të fizikës së sotme dhe tema kryesore e këtij libri është kërkimi i një teorie të re - teoria kuantike e gravitetit, e cila do të përfshijë të dyja teoritë aktuale. Ne nuk e kemi ende një teori të tillë dhe ndoshta kemi ende një rrugë të gjatë për të bërë për të arritur atje, por ne tashmë i dimë shumë nga vetitë që ajo duhet të ketë. Dhe ne do të tregojmë më tej se ne tashmë dimë një numër të konsiderueshëm parashikimesh që duhet të bëjë një teori kuantike e gravitetit.

Oriz. 3. Atomet dhe galaktikat.

Në gjysmën e parë të shekullit të njëzetë, fizikanët i shtynë kufijtë e dukurive në studim nga bota e njohur, duke iu nënshtruar ligjeve të Njutonit, në mikro- dhe makrokozmos.

Nëse besoni se Universi nuk është kaotik, por udhëhiqet nga ligje të caktuara, atëherë duhet të jetë e mundur që përfundimisht të kombinohen të gjitha teoritë e pjesshme në një teori të plotë të unifikuar që përshkruan gjithçka në Univers. Por kërkimi për një teori të përgjithshme përfshin një paradoks themelor. Parimet për krijimin e teorive shkencore, të formuluara më sipër, supozojnë se ne jemi qenie racionale që jemi të lirë të vëzhgojmë Universin sipas të kuptuarit tonë dhe të nxjerrim përfundime logjike nga ajo që shohim. Kjo sugjeron që ne mund të jemi gjithnjë e më afër ligjeve që qeverisin Universin tonë. Dhe nëse vërtet do të ekzistonte një teori e plotë e unifikuar, ajo ndoshta do të përcaktonte veprimet tona. Dhe kjo do të thotë rezultatet e kërkimit tonë për teorinë më të unifikuar! Dhe pse duhet të paracaktojë që ne do të nxjerrim përfundimet e duhura nga ajo që shohim? A mund të ndodhë që edhe ne të nxjerrim përfundime të gabuara? Apo nuk ka përfundime fare?

E vetmja përgjigje që mund t'u jepet këtyre pyetjeve bazohet në parimin e përzgjedhjes natyrore të Darvinit. Në çdo popullatë të organizmave vetë-riprodhues, ndryshimet në përbërjen gjenetike dhe edukimin e individëve të ndryshëm janë të pashmangshme. Këto dallime nënkuptojnë se disa individë janë më të aftë se të tjerët për të gjykuar botën përreth tyre dhe për të vepruar në përputhje me gjykimet e tyre. Individë të tillë kanë më shumë gjasa të mbijetojnë dhe të prodhojnë pasardhës, dhe për këtë arsye sjellja dhe mënyra e tyre e të menduarit do të bëhet dominuese. Nuk ka dyshim se në të kaluarën, ajo që ne e quajmë inteligjencë dhe mendim shkencor jepte përparësi në luftën për mbijetesë. Megjithatë, nuk është plotësisht e qartë nëse ato ofrojnë një avantazh të ngjashëm sot. Zbulimet tona shkencore kanë potencialin të na shkatërrojnë të gjithëve, dhe edhe nëse nuk e bëjnë, një teori e plotë e unifikuar nuk do të përmirësojë shanset tona për të mbijetuar. Megjithatë, nëse universi evoluoi sipas ligjeve të caktuara, ne mund të presim që aftësia për të menduar se përzgjedhja natyrore na ka pajisur me të do të na ndihmojë gjithashtu në kërkimin e një teorie të plotë të unifikuar dhe nuk do të na çojë përfundimisht në përfundime të rreme.

Teoritë e pjesshme që kemi tashmë janë të mjaftueshme për të bërë parashikime të sakta në të gjitha, përveç situatave më ekstreme. Prandaj, kërkimi për një teori përfundimtare të Universit duket i vështirë për t'u justifikuar në bazë të përfitimit praktik. (Megjithatë vlen të përmendet se një argument i ngjashëm mund të përdoret kundër relativitetit dhe mekanikës kuantike, që na dha energjinë bërthamore dhe revolucionin mikroelektronik!) Zbulimi i një teorie të plotë të unifikuar mund të mos ndihmojë mbijetesën e racës njerëzore. Mund të mos ndikojë as në stilin tonë të jetesës. Por që nga fillimi i qytetërimit, njerëzit refuzuan t'i konsideronin fenomenet pa ndërlidhje dhe të pashpjegueshme. Ata dëshironin të kuptonin rendin themelor botëror. Sot ne ende po përpiqemi të zbulojmë se ku dhe si kemi ardhur në këtë botë. Etja themelore e njerëzimit për dije është arsye e mjaftueshme për të vazhduar kërkimin. Dhe ne nuk do të jemi të kënaqur me asgjë më pak se një kuptim i plotë i Universit në të cilin jetojmë.

Kapitulli i katërt

Universi i Njutonit

Kuptimi ynë aktual i lëvizjes së trupave shkon prapa në Galileo dhe Njuton. Para tyre, njerëzit besonin Aristotelin, i cili argumentoi se gjendja natyrore e trupit është pushimi dhe ai lëviz vetëm nën ndikimin e forcës ose impulsit. Pasoi që një trup i rëndë duhet të bjerë më shpejt se një i lehtë, sepse tërhiqet më fort nga Toka.

Tradita Aristoteliane gjithashtu shpalli se të gjitha ligjet që rregullojnë Universin mund të nxirren nga spekulime të pastra, pa verifikim eksperimental. Prandaj, para Galileos, askush nuk mori mundimin për të verifikuar nëse trupat e masave të ndryshme bien vërtet me shpejtësi të ndryshme.

Thuhet se Galileo ka demonstruar falsitetin e pretendimit të Aristotelit duke hedhur objekte nga një kullë e anuar në qytetin italian të Pizës. Kjo histori ka shumë të ngjarë të jetë e sajuar, por Galileo bëri diçka të ngjashme: ai rrokullisi topa të masave të ndryshme poshtë një rrafshi të butë të pjerrët. Kjo është e ngjashme me rënien vertikale të trupave, por për shkak të shpejtësive më të ulëta në një eksperiment të tillë është më e lehtë të bëhen vëzhgime.

Matjet e Galileos treguan se shpejtësia e lëvizjes së trupave u rrit në mënyrë të barabartë pavarësisht nga masa e tyre. Për shembull, nëse hidhni një top poshtë një aeroplani të pjerrët që bie një metër çdo dhjetë metra, atëherë pavarësisht nga masa, pas një sekonde ai do të lëvizë me një shpejtësi prej rreth një metër në sekondë, pas dy sekondash me dy metra në sekondë, e kështu me radhë.

Natyrisht, një trup i bërë nga plumbi bie më shpejt se një pendë, por vetëm sepse rënia e pendës ngadalësohet nga rezistenca e ajrit. Dy trupa që nuk përjetojnë rezistencë të konsiderueshme ajri, për shembull dy pesha plumbi me masa të ndryshme, do të bien me të njëjtin nxitim. (Së shpejti do ta zbulojmë pse.) Në Hënë, ku nuk ka ajër që të ngadalësojë rënien e saj, astronauti David R. Scott eksperimentoi duke hedhur një pendë dhe një copë plumb dhe duke u siguruar që ato të godasin tokën në të njëjtën kohë .

Njutoni bazoi matjet e Galileos në ligjet e tij të lëvizjes. Në eksperimentet e Galileos, një trup u rrokullis poshtë një plani të pjerrët nën ndikimin e një force konstante, e cila i dha atij nxitim të vazhdueshëm. Kjo tregoi se efekti i vërtetë i forcës është një ndryshim në shpejtësinë e trupit dhe jo vënia e tij në lëvizje, siç mendohej më parë. Gjithashtu, rrjedh se për sa kohë që një trup nuk i nënshtrohet asnjë force, ai lëviz në një vijë të drejtë me një shpejtësi konstante. Kjo ide, e shprehur qartë për herë të parë në Principia (1687), njihet si ligji i parë i Njutonit.

Sjellja e një trupi nën ndikimin e forcës përshkruhet nga ligji i dytë i Njutonit. Ai thotë se trupi do të përshpejtohet, domethënë do të ndryshojë shpejtësinë e tij në një shpejtësi proporcionale me madhësinë e forcës së aplikuar. (Për shembull, nxitimi do të dyfishohet nëse forca dyfishohet.) Përveç kësaj, nxitimi i një trupi është më i vogël, aq më e madhe është masa e tij, domethënë sasia e materies. (E njëjta forcë që vepron në një trup me dyfishin e masës jep gjysmën e nxitimit.) Kushdo që është marrë me makina e di se sa më i fuqishëm të jetë motori, aq më i madh është nxitimi dhe për të njëjtën fuqi motori, një makinë më e rëndë përshpejton më ngadalë. .

Përveç ligjeve të lëvizjes që përshkruajnë se si trupat reagojnë ndaj forcave, teoria e gravitetit të Njutonit përshkruan se si të përcaktohet madhësia e një lloji të veçantë force - graviteti. Siç u përmend tashmë, sipas kësaj teorie, çdo dy trupa tërhiqen nga njëri-tjetri me një forcë proporcionale me masat e tyre. Kjo do të thotë, forca e tërheqjes ndërmjet dy trupave dyfishohet nëse masa e njërit prej trupave, për shembull trupi A, dyfishohet (Fig. 4). Kjo është krejt e natyrshme, pasi trupin e ri A mund ta konsiderojmë si dy trupa, secili prej të cilëve ka masën fillestare dhe e tërheq trupin B me forcën fillestare. Kështu, forca totale e tërheqjes së ndërsjellë midis trupave A dhe B do të jetë dyfishi i forcës fillestare. Dhe nëse masa e njërit prej trupave rritej gjashtë herë, ose masa e njërit dyfishohej dhe tjetrit trefishohej, atëherë forca e tërheqjes midis tyre do të rritej gjashtë herë.

Tani mund të kuptojmë pse të gjithë trupat bien me të njëjtin nxitim. Sipas ligjit të gravitetit universal, njëri prej dy trupave, masa e të cilit është dy herë më e madhe, tërhiqet dy herë më fort nga Toka. Por në përputhje me ligjin e dytë të Njutonit, për shkak të dyfishit të masës, nxitimi i tij do të jetë gjysma e më shumë për njësi të forcës. Kështu, këto dy efekte anulojnë njëri-tjetrin, dhe nxitimi për shkak të gravitetit nuk varet nga masa e trupit.

Ligji i gravitetit të Njutonit gjithashtu thotë se sa më larg të jenë objektet, aq më e dobët është tërheqja e tyre. Sipas Njutonit, graviteti i një ylli të largët do të jetë saktësisht katër herë më i dobët se graviteti i të njëjtit yll që ndodhet dy herë më afër. Ky ligj na lejon të parashikojmë me saktësinë më të lartë trajektoret e Tokës, Hënës dhe planetëve. Nëse tërheqja gravitacionale e një ylli do të zvogëlohej më shpejt ose më ngadalë me distancën, orbitat e planetëve nuk do të ishin eliptike, por do të kishin formën e një spirale, që konvergonte drejt Diellit ose divergjente prej tij.

Oriz. 4. Tërheqja gravitacionale e trupave të përbërë.

Nëse masa e njërit prej trupave dyfishohet, forca e tërheqjes midis trupave dyfishohet.

Dallimi më i rëndësishëm midis mësimeve të Aristotelit dhe ideve të Galileos dhe Njutonit është se Aristoteli e konsideronte pushimin si gjendjen natyrore të çdo trupi, ndaj të cilit ai priret, nëse nuk përjeton veprimin e ndonjë force ose impulsi. Në veçanti, Aristoteli besonte se Toka ishte në qetësi. Por nga ligjet e Njutonit rrjedh se nuk ka asnjë standard unik të pushimit.

Mund të themi se trupi A është në prehje dhe trupi B lëviz në lidhje me të me një shpejtësi konstante, ose se trupi B është në prehje dhe trupi A është në lëvizje, dhe të dy pohimet do të jenë njësoj të vërteta.

Për shembull, nëse harrojmë për një moment se Toka rrotullohet rreth boshtit të saj dhe rrotullohet rreth Diellit, atëherë është po aq e mundur të themi se Toka është në qetësi dhe një tren po lëviz në veri përgjatë saj me një shpejtësi prej nëntëdhjetë miljesh për. orë, ose se treni është në pushim dhe Toka po lëviz në jug me nëntëdhjetë milje në orë.

Nëse kryeni eksperimente me trupa në lëvizje në një tren, të gjitha ligjet e Njutonit do të konfirmohen. Për shembull, kur luani ping-pong në një vagon treni, jeni të bindur se topi u bindet ligjeve të Njutonit në të njëjtën mënyrë si topi në tavolinë buzë rrugës. Pra, është e pamundur të dihet se çfarë saktësisht po lëviz - treni apo Toka.

Si të kontrolloni se kush ka të drejtë - Njutoni apo Aristoteli? Këtu është një eksperiment i mundshëm. Imagjinoni të jeni brenda një kontejneri të mbyllur dhe të mos dini nëse qëndron në dyshemenë e një vagoni në një tren në lëvizje apo në sipërfaqen e fortë të Tokës, standardi i pushimit sipas Aristotelit. A është e mundur të përcaktohet se ku jeni? Nëse më lejoni, Aristoteli ndoshta kishte të drejtë: gjendja e pushimit në Tokë është e veçantë. Megjithatë, kjo është e pamundur. Eksperimentet e kryera brenda një kontejneri në një tren në lëvizje do të vazhdojnë saktësisht njësoj si ato të kryera brenda një kontejneri në një platformë "të palëvizshme" (supozojmë se treni nuk përjeton goditje, nuk rrotullohet dhe nuk frenon). Kur luani ping pong në një vagon treni, mund të zbuloni se topi sillet saktësisht njësoj si topi në tavolinë buzë rrugës. Dhe nëse luani ping pong ndërsa jeni brenda një kontejneri, me shpejtësi të ndryshme të trenit në krahasim me Tokën - 0,50 ose 90 milje në orë - topi do të sillet gjithmonë njësoj. Kështu funksionon bota, siç pasqyrohet në ekuacionet e ligjeve të Njutonit: nuk ka asnjë mënyrë për të ditur nëse treni apo Toka po lëviz. Koncepti i lëvizjes ka kuptim vetëm nëse përcaktohet në lidhje me objektet e tjera.

A ka vërtet rëndësi se kush ka të drejtë - Aristoteli apo Njutoni? Po flasim për dallime në pikëpamje, sisteme filozofike, apo ky është një problem i rëndësishëm për shkencën? Mungesa e një standardi absolut të pushimit ka pasoja të gjera në fizikë: nënkupton se është e pamundur të përcaktohet nëse dy ngjarje që kanë ndodhur në kohë të ndryshme kanë ndodhur në të njëjtin vend.

Për ta kuptuar këtë, le të supozojmë se dikush në një tren hedh një top tenisi vertikalisht mbi një tavolinë. Topi kërcen lart dhe një sekondë më vonë godet sërish të njëjtin vend në sipërfaqen e tavolinës. Për personin që hodhi topin, distanca midis pikave të prekjes së parë dhe të dytë do të jetë zero. Por për dikë që qëndron jashtë makinës, dy prekjet do të ndahen përafërsisht dyzet metra, sepse aq gjatë do të udhëtojë treni midis dy kërcimeve të topit (Fig. 5). Sipas Njutonit, të dy njerëzit kanë të drejtë të barabartë të besojnë se janë në qetësi, kështu që të dyja pikëpamjet janë njësoj të pranueshme. Asnjëri prej tyre nuk ka përparësi ndaj tjetrit, ndryshe nga sa besonte Aristoteli. Vendet ku vërehen ngjarjet dhe distancat ndërmjet tyre janë të ndryshme për një person në tren dhe një person në një platformë dhe nuk ka asnjë arsye për të preferuar një vëzhgim ndaj një tjetër.

Oriz. 5. Relativiteti i distancës.

Distanca që kalon një trup - dhe rruga e tij - mund të vlerësohet ndryshe nga vëzhgues të ndryshëm.

Njutoni ishte shumë i shqetësuar për mungesën e pozicioneve absolute, ose hapësirës absolute, siç thoshin ata, pasi kjo nuk përputhej me idenë e tij për një Zot absolut. Në fakt, ai refuzoi të pranonte mungesën e hapësirës absolute, edhe pse ligjet e tij e nënkuptonin atë. Ai u kritikua nga shumë për këtë besim irracional, veçanërisht nga peshkopi Berkeley, një filozof që besonte se të gjithë trupat materialë, hapësira dhe koha janë një iluzion. Kur i famshmi Dr. Johnson u njoh me mendimin e Berkeley-t, ai bërtiti: "Unë e përgënjeshtroj atë kështu!" - dhe goditi një gur të madh.

Aristoteli dhe Njutoni besonin në kohën absolute. Kjo do të thotë, ata besonin se ishte e mundur të matej në mënyrë të paqartë intervali kohor midis dy ngjarjeve dhe vlera që rezulton do të ishte e njëjtë, pavarësisht se kush e mati atë, nëse do të përdorej një orë e saktë. Ndryshe nga hapësira absolute, koha absolute u ra dakord me ligjet e Njutonit. Dhe shumica e njerëzve mendojnë se kjo është sens i përbashkët.

Megjithatë, në shekullin e njëzetë, fizikanët u detyruan të rishqyrtojnë idetë për kohën dhe hapësirën. Siç do të shohim më vonë, shkencëtarët kanë zbuluar se intervali kohor midis dy ngjarjeve, si distanca midis kërcimeve të një topi tenisi, varet nga vëzhguesi. Fizikanët kanë zbuluar gjithashtu se koha nuk është plotësisht e pavarur nga hapësira.

Çelësi i njohurive ishte një kuptim i ri i vetive të dritës. Duket se këto veti kundërshtojnë përvojën tonë, por sensi ynë i shëndoshë, i cili na shërben mirë kur kemi të bëjmë me mollë ose planetë që lëvizin relativisht ngadalë, pushon së funksionuari në botën e shpejtësive afër dritës.

Kapitulli i pestë

RELATIVITETI

Fakti që drita udhëton me një shpejtësi të kufizuar, megjithëse shumë të lartë, u zbulua në vitin 1676 nga astronomi danez Ole Christiansen Römer. Duke vëzhguar satelitët e Jupiterit, do të vini re se herë pas here ata zhduken nga pamja, duke kaluar pas planetit gjigant. Eklipse të tilla në sistemin e satelitëve të Jupiterit duhet të ndodhin në intervale të barabarta, por Roemer zbuloi se intervalet midis tyre janë të ndryshme. Ndoshta shpejtësia e satelitëve në orbitë ose zvogëlohet ose rritet? Roemer gjeti një shpjegim tjetër.

Nëse drita do të udhëtonte me një shpejtësi të pafundme, atëherë në Tokë këto eklipse do të vëzhgoheshin në intervale të rregullta, pikërisht në momentet kur ato ndodhin - si tik-takimi i një ore kozmike. Afrimi i Jupiterit me Tokën ose largimi i tij nuk do të kishte fare rëndësi, pasi drita do të mbulonte çdo distancë në çast.

Tani imagjinoni që drita udhëton me një shpejtësi të kufizuar. Pastaj eklipset duhet të vëzhgohen disa kohë pas shfaqjes së tyre. Kjo vonesë varet nga shpejtësia e dritës dhe distanca me Jupiterin. Nëse distanca midis Jupiterit dhe Tokës do të mbetej e pandryshuar, atëherë eklipset do të vëzhgoheshin gjithmonë në intervale të barabarta. Megjithatë, kur distanca midis Tokës dhe Jupiterit zvogëlohet, "sinjali" i çdo eklipsi pasues udhëton gjithnjë e më pak distancë dhe arrin planetin tonë gjithnjë e më shumë "përpara afatit". Për të njëjtën arsye, kur Jupiteri largohet nga Toka, ne shohim se eklipset vonohen gjithnjë e më shumë (Fig. 6). Sasia e avancimit dhe vonesës varet nga shpejtësia e dritës, e cila bën të mundur matjen e saj.

Oriz. 6. Shpejtësia e dritës dhe momentet e eklipseve të satelitëve të Jupiterit.

Momentet e vëzhguara të eklipseve të satelitëve të Jupiterit varen si nga koha aktuale e eklipseve ashtu edhe nga koha gjatë së cilës drita kalon distancën nga Jupiteri në Tokë. Kështu, duket sikur eklipset ndodhin më shpesh kur Jupiteri i afrohet Tokës dhe më rrallë kur largohet prej saj. Ky efekt është ekzagjeruar këtu për qartësi.

Kjo është pikërisht ajo që bëri Roemer. Ai vuri re se eklipset ndodhin më herët kur Toka dhe Jupiteri po i afrohen njëri-tjetrit, dhe më vonë kur ata largohen nga njëri-tjetri, dhe ai e përdori këtë ndryshim për të llogaritur shpejtësinë e dritës. Sidoqoftë, vlerësimet e tij për ndryshimet në distancën nga Toka në Jupiter nuk ishin shumë të sakta, prandaj ai mori një vlerë për shpejtësinë e dritës prej 225 mijë kilometra në sekondë, të ndryshme nga ajo moderne - 300 mijë kilometra në sekondë. Megjithatë, arritja e Roemer është e admirueshme. Në fund të fundit, ai jo vetëm vërtetoi se shpejtësia e dritës është e fundme dhe llogariti vlerën e saj, por gjithashtu e bëri këtë njëmbëdhjetë vjet përpara botimit të Principias së Njutonit.

Një teori e kënaqshme e përhapjes së dritës nuk ekzistonte deri në vitin 1865, kur fizikani anglez Maxwell ishte në gjendje të unifikonte përshkrimet e mëparshme të ndara të forcave elektrike dhe magnetike. Ekuacionet e Maxwell parashikuan mundësinë e shqetësimeve të ngjashme me valën në një entitet që ai e quajti fushë elektromagnetike. Ata duhej të përhapeshin me një shpejtësi konstante, si valëzime në sipërfaqen e një pellgu. Duke llogaritur këtë shpejtësi, Maxwell zbuloi se ajo përkon saktësisht me shpejtësinë e dritës!

Sot e dimë se valët e Maxwell perceptohen nga syri i njeriut si dritë e dukshme nëse gjatësia e valës së tyre është midis dyzet dhe tetëdhjetë e milionta e centimetrit. [Gjatesia valore eshte distanca ndermjet dy kreshtave ose kornizave te saj (Figura 7).] Gjatesite valore me te shkurtra se drita e dukshme tani quhen rreze ultravjollce, rreze x dhe rreze gama. Gjatësitë e valëve më të gjata se drita e dukshme janë valët e radios (një metër ose më shumë), mikrovalët (disa centimetra) dhe rrezatimi infra i kuq (më shumë se një e dhjetë e mijëta e centimetrit).

Oriz. 7. Gjatësia valore.

Gjatësia e valës është distanca midis dy kreshtave ose lugëve të saj.

Pozicioni që lind nga teoria e Maxwell-it se valët e radios dhe të dritës përhapen me një shpejtësi të caktuar konstante ishte e vështirë të pajtohej me teorinë e Njutonit. Në mungesë të një standardi absolut të pushimit, nuk mund të ketë marrëveshje universale për shpejtësinë e një objekti. Për ta kuptuar këtë, imagjinoni përsëri veten duke luajtur ping pong në një tren. Nëse gjuan një top drejt një kundërshtari me 10 milje në orë, atëherë për një vëzhgues në platformë shpejtësia e topit do të jetë 100 milje në orë: 10 është shpejtësia e topit në raport me trenin plus 90 është shpejtësia e treni në lidhje me platformën. Sa është shpejtësia e topit - 10 ose 100 milje në orë? Si do ta përcaktoni? Në lidhje me trenin? Relativisht Toka? pa Me standardin absolut të pushimit, nuk mund të përcaktoni shpejtësinë absolute të topit. Çdo shpejtësi mund t'i caktohet të njëjtit top, në varësi të sistemit të referencës në të cilin matet (Fig. 8). Sipas teorisë së Njutonit, e njëjta gjë duhet të vlejë edhe për dritën. Pra, cili është kuptimi i teorisë së Maxwell-it që valët e dritës udhëtojnë gjithmonë me të njëjtën shpejtësi?

Për të pajtuar teorinë e Maksuellit me ligjet e Njutonit, u pranua hipoteza se kudo, edhe në vakum, në hapësirën “boshe”, ekziston një medium i caktuar i quajtur “eter”. Ideja e eterit kishte një tërheqje të veçantë për ata shkencëtarë që besonin se, ashtu si valët e detit që kërkojnë ujë, ose dridhjet e zërit që kërkojnë ajër, valët e energjisë elektromagnetike kishin nevojë për një lloj mediumi në të cilin mund të përhapeshin. Nga ky këndvështrim, valët e dritës përhapen në eter në të njëjtën mënyrë si valët e zërit në ajër dhe shpejtësia e tyre, e nxjerrë nga ekuacionet e Maksuellit, duhet të matet në raport me eterin. Në këtë rast, vëzhgues të ndryshëm do të regjistronin vlera të ndryshme të shpejtësisë së dritës, por në raport me eterin do të mbetej konstante.

Kjo ide mund të testohet. Imagjinoni dritën e emetuar nga një burim i caktuar. Sipas teorisë së eterit, drita përhapet nëpër eter me një shpejtësi konstante. Nëse po lëvizni përmes eterit drejt një burimi, shpejtësia me të cilën ju afrohet drita do të jetë shuma e shpejtësisë së dritës që lëviz nëpër eter dhe shpejtësisë tuaj në raport me eterin. Drita do t'ju afrohet më shpejt sesa nëse jeni të palëvizshëm ose, për shembull, duke lëvizur në ndonjë drejtim tjetër. Megjithatë, ky ndryshim në shpejtësi është shumë i vështirë për t'u matur për faktin se shpejtësia e dritës është shumë herë më e madhe se shpejtësia me të cilën mund të lëvizni drejt burimit.

Në 1887, Albert Michelson (i cili më vonë u bë fituesi i parë amerikan i çmimit Nobel në fizikë) dhe Edward Morley kryen një eksperiment shumë delikat dhe të vështirë në Shkollën e Shkencave të Aplikuara në Cleveland. Ata vendosën të përfitojnë nga fakti se meqenëse Toka rrotullohet rreth Diellit me një shpejtësi prej rreth 30 kilometra në sekondë, atëherë laboratori i tyre duhet të lëvizë nëpër eter me këtë shpejtësi relativisht të lartë. Sigurisht, askush nuk e dinte nëse eteri po lëvizte në lidhje me Diellin, dhe nëse po, në çfarë drejtimi dhe me çfarë shpejtësie. Por, duke përsëritur matjet në periudha të ndryshme të vitit, kur Toka është në pika të ndryshme në orbitën e saj, ata shpresonin të jepnin llogari për këtë faktor të panjohur. Michelson dhe Morley projektuan një eksperiment në të cilin shpejtësia e dritës në drejtim të lëvizjes së Tokës përmes eterit (kur jemi duke lëvizur drejt një burimi drite) krahasohej me shpejtësinë e dritës në kënde të drejta në atë drejtim (kur nuk lëvizim drejt burimit). Për habinë e tyre të papërshkrueshme, ata zbuluan se shpejtësia në të dy drejtimet ishte saktësisht e njëjtë!

Oriz. 8. Shpejtësi të ndryshme të topit të tenisit.

Sipas teorisë së relativitetit, rezultate të ndryshme të matjes së shpejtësisë së një trupi të marra nga vëzhgues të ndryshëm janë njësoj të vlefshme.

Midis 1887 dhe 1905 U bënë disa përpjekje për të shpëtuar teorinë e eterit. Më interesante ishte puna e fizikanit holandez Hendrik Lorentz, i cili u përpoq të shpjegonte rezultatin e eksperimentit Michelson-Morley duke shtypur objektet dhe duke ngadalësuar orën kur lëviz nëpër eter. Sidoqoftë, në vitin 1905, një punonjës i panjohur deri tani i zyrës së patentave zvicerane, Albert Einstein, tregoi se nuk kishte nevojë për eter nëse braktisnim idenë e kohës absolute (shpejt do ta zbuloni pse). Matematicieni kryesor francez, Henri Poincaré, bëri pika të ngjashme disa javë më vonë. Argumentet e Ajnshtajnit ishin më afër fizikës sesa ato të Poincare, i cili e shikonte problemin thjesht matematikor dhe deri në ditën e tij të fundit nuk e pranoi interpretimin e teorisë nga Ajnshtajni.

Postulati themelor i Ajnshtajnit, i quajtur parimi i relativitetit, thotë se të gjitha ligjet e fizikës duhet të jenë të njëjta për të gjithë vëzhguesit që lëvizin lirisht, pavarësisht nga shpejtësia e tyre. Kjo ishte e vërtetë për ligjet e lëvizjes së Njutonit, por tani Ajnshtajni e shtriu këtë ide edhe në teorinë e Maksuellit. Me fjalë të tjera, duke qenë se teoria e Maxwell-it e deklaron shpejtësinë e dritës konstante, atëherë çdo vëzhgues që lëviz lirshëm duhet të regjistrojë të njëjtën vlerë pavarësisht nga shpejtësia me të cilën ai afrohet ose largohet nga burimi i dritës. Natyrisht, kjo ide e thjeshtë shpjegoi - pa përfshirë eterin ose ndonjë kornizë tjetër të privilegjuar të referencës - kuptimin e shfaqjes së shpejtësisë së dritës në ekuacionet e Maxwell-it, por prej saj vinin edhe një sërë pasojash befasuese, të cilat shpesh kundërshtonin intuitën.

Për shembull, kërkesa që të gjithë vëzhguesit të bien dakord për shpejtësinë e dritës detyron një ndryshim në konceptin e kohës. Sipas teorisë së relativitetit, një vëzhgues që udhëton në një tren dhe ai që qëndron në platformë do të ndryshojnë në vlerësimin e distancës së përshkuar nga drita. Dhe meqenëse shpejtësia është distanca e ndarë me kohën, e vetmja mënyrë që vëzhguesit të bien dakord për shpejtësinë e dritës është nëse ata gjithashtu nuk pajtohen në kohë. Me fjalë të tjera, teoria e relativitetit i dha fund idesë së kohës absolute! Doli se çdo vëzhgues duhet të ketë masën e tij të kohës dhe se orët identike për vëzhgues të ndryshëm nuk do të tregojnë domosdoshmërisht të njëjtën kohë.

Teoria e relativitetit nuk ka nevojë për eter, prania e të cilit, siç tregoi eksperimenti Michelson-Morley, nuk mund të zbulohet. Në vend të kësaj, teoria e relativitetit na detyron të ndryshojmë ndjeshëm kuptimin tonë për hapësirën dhe kohën. Duhet të pranojmë se koha nuk është plotësisht e ndarë nga hapësira, por formon një farë të përbashkët me të - hapësirë-kohë. Kjo nuk është e lehtë për t'u kuptuar. Edhe komunitetit të fizikës iu deshën vite për të pranuar teorinë e relativitetit. Është dëshmi e imagjinatës së pasur të Ajnshtajnit, aftësisë së tij për të ndërtuar teori, besimit të tij në logjikën e tij, falë të cilave ai nxori përfundime pa u frikësuar nga përfundimet në dukje të çuditshme që gjeneroi teoria.

Të gjithë e dinë se pozicioni i një pike në hapësirë mund të përshkruhet me tre numra ose koordinata. Për shembull, mund të themi se një pikë e caktuar në një dhomë është shtatë këmbë nga një mur, tre këmbë nga një tjetër dhe pesë këmbë mbi dysheme. Ose mund të specifikojmë një pikë duke specifikuar gjerësinë dhe gjatësinë gjeografike të saj, si dhe lartësinë e saj mbi nivelin e detit (Fig. 9).

Oriz. 9. Koordinatat në hapësirë.

Kur themi se hapësira ka tre dimensione, nënkuptojmë se pozicioni i një pike në të mund të shprehet duke përdorur tre numra - koordinata. Nëse futim kohën në përshkrimin tonë, marrim hapësirë-kohë katërdimensionale.

Mund të përdoren çdo tre koordinata të përshtatshme, por secili sistem koordinativ ka një shtrirje të kufizuar. Nuk është shumë i përshtatshëm për të përcaktuar pozicionin e Hënës në lidhje me qendrën e Londrës - kaq shumë kilometra në veri dhe aq shumë në perëndim të Piccadilly Circus dhe kaq shumë këmbë mbi nivelin e detit. Në vend të kësaj, ju mund të vendosni pozicionin e Hënës duke treguar distancën e saj nga Dielli, distancën e saj nga rrafshi i orbitave planetare dhe këndin midis vijës së drejtë Hënë-Diell dhe vijës që lidh Diellin me yllin më të afërt me ne, Proxima Centauri. Por edhe këto koordinata nuk janë veçanërisht të përshtatshme për të treguar vendndodhjen e Diellit në galaktikën tonë ose të vetë Galaktikës në Grupin Lokal të Galaktikave. Në fakt, universi mund të përshkruhet në termat e një lloj arnimi të mbivendosur. Brenda çdo patch, është e ligjshme të përdorni sistemin tuaj të koordinatave për të vendosur pozicionin e një pike.

Në teorinë e relativitetit hapësirë-kohë, çdo ngjarje - domethënë diçka që ndodh në një pikë të caktuar të hapësirës në një kohë të caktuar - mund të specifikohet me katër koordinata. Zgjedhja e koordinatave është përsëri arbitrare: mund të përdorni çdo tre koordinata hapësinore të përcaktuara qartë dhe çdo metodë të matjes së kohës. Por në teorinë e relativitetit nuk ka asnjë ndryshim thelbësor midis koordinatave hapësinore dhe kohore, ashtu siç nuk ka asnjë ndryshim midis dy koordinatave hapësinore. Ju mund të zgjidhni një sistem të ri koordinativ në të cilin, të themi, koordinata e parë hapësinore do të jetë një kombinim i koordinatave hapësinore të parë dhe të dytë. Për shembull, pozicioni i një pike në Tokë mund të shprehet jo nga distanca në milje në veri dhe në perëndim të Circus Piccadilly, por, të themi, nga distanca në verilindje dhe veriperëndim. Në mënyrë të ngjashme, ju mund të përdorni koordinatën e re të kohës duke e specifikuar atë si kohën e vjetër (në sekonda) plus distancën (në sekonda dritë) në veri të Cirkut Piccadilly.

Një tjetër pasojë e njohur e teorisë së relativitetit është ekuivalenca e masës dhe energjisë, e shprehur nga ekuacioni i famshëm i Ajnshtajnit. E = ts2 (ku E- energji, T - masë trupore, Me - shpejtësia e dritës). Për shkak të ekuivalencës së energjisë dhe masës, energjia kinetike që zotëron një objekt material për shkak të lëvizjes së tij e rrit masën e tij. Me fjalë të tjera, objekti bëhet më i vështirë për t'u përshpejtuar.

Ky efekt është i rëndësishëm vetëm për trupat që lëvizin me shpejtësi afër shpejtësisë së dritës. Për shembull, me një shpejtësi të barabartë me 10% të shpejtësisë së dritës, masa e trupit do të jetë vetëm 0,5% më e madhe se në pushim, por me një shpejtësi të barabartë me 90% të shpejtësisë së dritës, masa do të jetë më shumë se dyfishi. ajo normale. Ndërsa i afrohet shpejtësisë së dritës, masa e një trupi rritet gjithnjë e më shpejt, kështu që kërkohet gjithnjë e më shumë energji për ta përshpejtuar atë. Sipas teorisë së relativitetit, një objekt nuk mund të arrijë kurrë shpejtësinë e dritës, pasi në këtë rast masa e tij do të bëhej e pafundme, dhe për shkak të ekuivalencës së masës dhe energjisë, do të kërkohej energji e pafund për ta bërë këtë. Kjo është arsyeja pse teoria e relativitetit dënon përgjithmonë çdo trup të zakonshëm të lëvizë me një shpejtësi më të vogël se shpejtësia e dritës. Vetëm drita ose valë të tjera që nuk kanë masë të tyren mund të udhëtojnë me shpejtësinë e dritës.

Teoria e relativitetit e paraqitur nga Ajnshtajni në vitin 1905 quhet relativitet "special" ose "i veçantë". Ai shpjegoi me shumë sukses pandryshueshmërinë e shpejtësisë së dritës për të gjithë vëzhguesit dhe përshkroi fenomene kur lëvizte me shpejtësi afër shpejtësisë së dritës, por doli të ishte i papajtueshëm me teorinë e gravitetit të Njutonit.

Teoria e Njutonit thotë se trupat në çdo moment tërheqin njëri-tjetrin me një forcë që varet nga distanca midis tyre në atë kohë. Prandaj, nëse dikush lëviz një nga trupat, forca e gravitetit do të ndryshojë menjëherë.

Nëse, le të themi, Dielli do të zhdukej papritmas, atëherë sipas teorisë së Maxwell-it, Toka nuk do të zhytej në errësirë për 8 minuta të tjera (kaq kohë duhet që drita e diellit të arrijë tek ne). Megjithatë, sipas teorisë së Njutonit, Toka, e çliruar nga graviteti i Diellit, do të binte menjëherë nga orbita. Kështu, efekti gravitacional i zhdukjes së Diellit do të na arrinte me shpejtësi të pafundme, në vend se me shpejtësinë e dritës ose më të ngadaltë siç parashikohet nga relativiteti special.

Midis 1908 dhe 1914 Ajnshtajni bëri shumë përpjekje të pasuksesshme për të pajtuar teorinë e gravitetit me teorinë speciale të relativitetit. Më në fund, në vitin 1915, ai propozoi një doktrinë edhe më revolucionare, e njohur tani si teoria e përgjithshme e relativitetit.

Kapitulli i gjashtë

HAPËSIRË E LAKUR

Teoria e përgjithshme e relativitetit të Ajnshtajnit bazohet në supozimin revolucionar se graviteti nuk është një forcë e zakonshme, por pasojë e faktit se hapësirë-koha nuk është e sheshtë, siç mendohej më parë. Në relativitetin e përgjithshëm, hapësirë-koha është e përkulur, ose e lakuar, nga masa dhe energjia e vendosur në të. Trupat si Toka lëvizin në orbita të lakuara Jo nën ndikimin e një force të quajtur gravitet; ata ndjekin orbitat e lakuara sepse janë vija gjeodezike - analogët më të afërt të vijave të drejta në hapësirën e lakuar. Në mënyrë më strikte, një linjë gjeodezike përcaktohet si rruga më e shkurtër (ose, anasjelltas, më e gjatë) midis dy pikave.

Fundi i provës falas.

Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Lëkundjet harmonike Formula e fizikës së frekuencës së lëkundjeve

Stephen Hawking përmbledhje e shkurtër e historisë së kohës. Struktura e Universit - në terma të thjeshtë

Stephen Hawking Një histori e shkurtër e kohës. Nga Big Bengu tek vrimat e zeza

* * *

Mirënjohje

Kapitulli i parë Ideja jonë për Universin

Parathënie

Kapitulli i parë. Fotografia jonë e universit

Stephen Hawking
Një histori e shkurtër e kohës. Nga Big Bengu tek vrimat e zeza

Kapitulli i parë
Ideja jonë për Universin