Хокинг, Халили и Джордж…детям, главы

Изменено: 28.10.2018 Posted on

Ниже книги, главы — Хокинг и др., Халили, президент Королевского общества Рис, жизнь на других планетах — красное смещение, как пользоваться двоичным кодом … программы по физике и астрономии, что  жутко интересует мальчиков, девочек и их родителей.

ГЛАВА Пролог  Глава 1  Стивен Хокинг (S.Hawking8 января 1942Оксфорд, — 14 марта 2018Кембридж) — британский физик-теоретик- космолог (25-й из ста величайших британцев в опросе Би-би-си 2002 г.), на месте Ньютона — Лукасовский проф.математики 1979—2009  Кембриджского университета[8][9], в приводимой ниже Краткой истории времени (бестселлере Sunday Times рекордных почти 5 лет, 237 н)

Пример — отличия от др., связи, обычно даваемые отдельно принципы, например, неопределенности и запрета (Гейзенберга и Паули): «Частицы вещества подчиняются так называемому принципу запрета Паули, открытому в 1925 г. австрийским физиком Вольфгангом Паули (1945 Нобелевской премии), что две одинаковые частицы не могут существовать в одном и том же состоянии, т. е. не могут иметь координаты и скорости, одинаковые с той точностью, которая задается принципом неопределенности. ..не коллапсируют в состояние с очень высокой плотностью: если частицы вещества имеют очень близкие значения координат, то их скорости должны быть разными, и, следовательно, они не смогут долго находиться в точках с этими координатами» (см.текст ниже).

Связь с количеством определяет здесь различия скорости и энергии, из предела его в световой (v=c) давая сразу размеры и пределы е- и др.ферми-частиц и систем макро- и микро-,

в примере звезд — от белых карликов до черных дыр (БК-ЧД Чандра, 1928: «Когда звезда уменьшается, частицы вещества очень сильно сближаются друг с другом, и в силу принципа запрета (исключения) Паули их скорости должны все больше различаться. Следовательно, частицы стремятся разойтись и звезда расширяется. Таким образом, радиус звезды может удерживаться постоянным благодаря равновесию между гравитационным притяжением и возникающим в силу принципа Паули отталкиванием, точь-в-точь как на более ранней стадии развития звезды гравитационные силы уравновешивались ее тепловым расширением.

Однако …не беспредельно. Согласно теории относительности, максимальная разница скоростей частиц вещества в звезде равна скорости света. Это значит, что, когда звезда становится достаточно плотной, отталкивание, обусловленное принципом Паули, должно стать меньше, чем гравитационное притяжение. Чандрасекар рассчитал, что если масса холодной звезды более чем в полтора раза превышает массу Солнца, то эта звезда не сможет противостоять собственной гравитации. (Данное значение массы сейчас называют пределом Чандрасекара). Приблизительно в то же время аналогичное открытие сделал советский физик Л. Д. Ландау…

перестать сокращаться, превратившись в белого карлика – одно из возможных конечных состояний звезды. Белый карлик имеет в радиусе несколько тысяч километров, плотность сотни тонн на кубический сантиметр и удерживается в равновесии благодаря отталкиванию электронов в его веществе, отталкиванию, которое возникает из-за принципа Паули. На небе видно немало белых карликов. Одним из первых был открыт белый карлик, вращающийся вокруг Сириуса – самой яркой звезды на ночном небе.

Ландау показал, что звезда может оказаться и в другом конечном состоянии, предельная масса которого равна одной-двум массам Солнца, а размеры даже меньше, чем у белого карлика. Эти звезды тоже должны существовать благодаря возникающему из-за принципа Паули отталкиванию, но не между электронами, а между протонами и нейтронами. Поэтому такие звезды получили название нейтронных звезд. Их радиус не больше нескольких десятков километров, а плотность – сотни миллионов тонн на кубический сантиметр. Когда Ландау предсказал нейтронные звезды, наблюдать их никто не умел…». Это было связано с открытием в 1932 нейтронов и гипотезой НЗ (Ландау, Цвикки, друзей Гамова).

Эти различия размера — масс (атомных, 1 а.е.м. ~mн ~ n нуклона~1840 m е-) и соответственно их длин волн и плотности и звезд в тысячи раз понятны для любого школьника, но, конечно, понимают единицы из тысяч или миллионов.

Такие связи на деле объясняют и др., например, здесь и более доступные массам-читателям и гуманитарные и общественно-исторические, глобальные проблемы Востока-Запада (В-З далее), признания и их «меньшинств», будь то индийцев, как Чандра, или евреев, веры в монополию и реакций типа права-нарушений и репрессий, заключения Ландау в тюрьму и освобождения его Капицей, со ссылкой уже Берии на значение его НЗ, аналогичного отношения авторитетов, как с Эддингтоном в Англии (см.ББ, Бете буду) и т.п.

Пример анализа, +и-, SWOT-значения.

— Отличия Кембриджа и британской науки ХХ века (W-T)- выбор имеющих малое значение абстрактных применений и гипотез типа черных дыр, обычно — бюджетных, можно связать с экономической проблемой ЖЦ, старения и «пустых ящиков» кембриджской школы (Маршалла). Это понятно для Хокинга и инвалидов Запада, «Заката Европы» и далее печатающих у.е.  «американских коллег» и следующих им, привлеченных внешними эффектами, на деле не нужным им. Практики же просто не могли найти и узнать таких нужных им связей.

Гораздо больше следствий и значений той же связи физики, как Фейнман, не формулировали из-за ее не явности. Не зная ни общих основ и философии, связи с понятием частиц материи, начиная с не-четности и ряда чисел пифагорейцев-Тимея (где тройки явно означали уравнения А=неА), ни значения для разных областей. Например, в химии, даже теоретики исходили из только качественных различий, например, s-p- (l=0 и >0) орбиталей и элементов, не объясняя даже общности Не и др.инертных газов. Хотя Полинг дал частные решения связи с энергией, но большей частью химики не понимали и упускали все доступные и школьникам  выводы-следствия, поэтому будущего.

Следующий из отношения h/p=r размер частиц и энергии в отличии от кулоновых и определяет массу следствий и области. Включая размеры атомов и почему первые элементы C-N-O образуют соединения в форме тетраэдров с sp3-гибридизацией, а большие P-S различные s- и p-под углом 90о, очевидно, согласно энергии не Кулона E~1/r, а квадрата, Е=p2/2m c p~h/r по принципам неопределенности и запрета Паули.

Но химики и теоретики (в ММО и ВС) не учли их, отталкивания с учетом спинов Паули, а кто учел, как Гиллеспи и Линнет, не учли этой энергии и без объяснения различия s-p-игнорировались, хотя и возвращали к простой стереохимии связей тетраэдров Вант-Гоффа (1872). Принцип отталкивания и Линнет кроме пар тетраэдров LDQ, близких кубо-октаэдрам (Кеплера и Льюиса) и sp3-гибридам и связям Полинга, определяют и следующие правильные тела Платона с d-f- 5 и 7 орбитальных элементов, икоса-додека-эдры 2+10 и 2+14=16-вершинник, выходящий за предел правильных, как и октеты. Oбщность s2p3-s2d5-, их отрыва и заполнения ковалентного октета определяет общность степеней окисления p- и d-элементов, короткой формы ПС Менделеева,  и известные максимумы и минимумы энергии азота и марганца (с s1d5 Cr), очевидно, с их максимальной валентностью (формальных N+5 и Mn+7) для первых p- и d-элементов. Неясно, может ли существовать выход за пределы октета, степень окисления +9 в соединениях, как и +5 РЗЭ, Pr, как на графиках Ленгмюра, 1919 и современных, в отличии от др.

Ниже мы приведем справки, отличия, +и- Кембриджа и совр. науки (SWOT-анализ), вне его — Оксбридж- связывает 2004 году Би-би-си телевизионный фильм Хокинг,  Том Уорд, в 2014 фильм Теория всего, Пенроуза играет Кристиан Маккей

От его отца и общих математических понятий и голландского художника-графика М. К. Эшера , водопад, который основан на ‘треугольник Пенроуза, вверх и вниз.

Пред.к жизнь и времена Э. А. Милн, в июне 2013.

Сейчас продолжает эти темы и науку А.Салама и Аль-Халили — родился в Багдаде, его отец иракец-шиит, а мать англичанка-протестантка, хотя сын шиита не религиозен[5]It’s time to herald the Arabic science that prefigured Darwin and Newton-Хороший ответ считающим арабов подобными нашим неофитам, низкопоклонникам и молодежи с надеждами на наши и заграничные командировочные и бюджеты — как учиться лучше евреев и физиков, дойти до основ квантов и атомов химии – Дальтона и Менделеева, квантовой  биологии,  А масс и Б. Гамова, ПЗ и т.д.?

Халили Ted Talk — (1.7 M Просмотров до сих пор)

Откуда знают как летать на юг? Квантовая физика — странный мир квантовой биологии,  Эйнштейн когда-то называл “жутким действием на расстоянии”, помогает птицам ориентироваться, и квантовые эффекты могут объяснить происхождение самой жизни.

Нажмите здесь, чтобы посмотреть выступление Джима

Центр ядерной и радиационной физики— ядерной теории групп уСуррея

ВОЗМОЖНОСТИ PHD НА 2019 ГОД

растения используют форму квантовых вычислений, чтобы рассчитать, как лучше направить энергию через свой фотосинтетический аппарат, и ферменты – которые управляют большей частью действия в наших клетках – используют квантовое туннелирование для ускорения химических реакций.        Возможности студенчества Leverhulme QB DTC приглашает заявки  на семь полностью финансируемых аспирантов PhD, покрывающих сборы и обслуживание, на октябрь 2018 года. Эти захватывающие возможности обучения будут охватывать широкий спектр тем, от молекулярной биологии до биохимии и нанотехнологий до квантовой физики. в БиологияХимияФизика и АТИ аспирантуру

Жизнь на краю: наступление эпохи квантовой биологии  Квантово-механическая модель адаптивных мутаций, J. Макфадден и Дж. S. Аль-Халили, BioSystems 50 (1999) 203-211. Динамика ферментов и туннелирование водорода в термофильную дегидрогеназу спирта. Kohen, A., Cannio, R., Bartolucci, S., & Klinman, J. П. (1999). Nature, 399 (6735), 496.  Резонансные эффекты указывают на радикально-парный механизм для птичьего магнитного компаса. Ritz, T., Thalau, P., Phillips, J. B., Wiltschko, R., & Wiltschko, W. (2004). Nature, 429 (6988), 177. Атомное описание реакции фермента с преобладанием протонного туннелирования. Masgrau, L., Roujeinikova, A., Johannissen, L. O., Hothi, P., Basran, J., Ranaghan, K. E.,… & Leys, D. (2006). Science, 312 (5771), 237-241. Доказательство волнового переноса энергии через квантовую когерентность в фотосинтетических системах. Engel, G. S., Calhoun, T. Р., Read, E. L., Ahn, T. K., Mančal, T., Cheng, Y. C.,… & Fleming, G. R. (2007). Nature, 446( 7137), 782. Молекулярный вибраци- Skoulakis, E. M. (2011). …с измерениями фон Неймана в протонном туннелировании, А. Д. Годбер, Дж. С. Аль-Халили и П. Д. Стивенсон, Phys. Rev. A 90 (2014) Моделирование протонного туннелирования в аденино-тиминовой базовой паре, AD. Godbeer, J. S. Аль-Халили и П. D. Стивенсон, Phys. Хим. Хим. Физика. 17 (2015) 13034-13044.

Происхождение квантовой биологии, J McFadden and J. S. Al-Khalili, представленное Proc. Royal Soc. A (2018).

Книга 2014 продолжает «Квантовые аспекты жизни» 2008 (авторы гл.3), предисловие дал Роджер Пенроуз, о роли квантовой механики и молекулярных Весов биологии.  главы, написанные различными мировыми экспертами; порождая сочетание скептических и сочувствующих точек зрения- квантовой физикибиофизикананотехнологииквантовая химияматематическая биологиятеория сложности, и философия, которая вдохновляет 1944 основополагающей книги Что такое жизнь? по Эрвин Шредингер.

Раздел 1: становление и сложности Глава 1: «Квантовое происхождение жизни?» Пол У. С. Дэвис  Глава 2: «квантовая механика и возникновение»  Сет Ллойд

Раздел 2: квантовые механизмы в биологии

Раздел 3: Биологические Доказательства

Раздел 4: Искусственных Квантовых Жизни

Раздел 5: Обсуждение

См. Квантовая биология  Домашняя страница книги в ПМС

Жизнь на краю: придет эпоха квантовой биологии (2014) (в соавторстве)  Книги Божья КоровкаИСБН 978-0-7181-8627-2. Лекции Euroschool по физике с экзотическими балками, том. III степени (лекции по физике) (2004-08)  30-секундный теорий: 50 самых глубокомысленных теорий в науке (2009)

Халили показывает роль истории, идя от основ квантов и атомов химии – Дальтона и Менделеева к квантовой физике и биологии, не ясно, дойдет до А масс и Б. Гамова, ПЗ и т.д.?  Не забывая своих, точнее нашу азиатскую науку ислама – не все арабы подобны нашим неофитам, низкопоклонникам из евреев, физиков и молодежи с надеждами на наши и заграничные командировочные и бюджеты.

Квантовые аспекты жизни (2008)

позволяет шуму нарушить когерентность, но и использует его для поддержания связи с миром квантовых явлений. В главе 6 мы метафорично представили жизнь в виде гранитного блока, балансирующего в положении, в котором он может сохранять связь с явлениями квантового мира. мы заменим в нашей метафоре гранитный блок парусником. атомном киле. Туннелирование протона, электронное возбуждение или запутанность частицы могут иметь последствия для всего корабля, например изменить его положение в доке. Однако представим теперь, что капитан нашего судна придумал замечательный хитроумный способ использовать квантовые явления, происходящие на киле (когерентность, туннелирование, суперпозицию, запутанность), для упрощения навигации, когда парусник выходит в открытое море. опытные капитаны знают, что существует еще один способ поддерживать наш парусник на плаву: его нужно отпустить в плавание в бурные термодинамические воды. словно бильярдные шары, сталкивающиеся друг с другом и сдвигающие планку, о которых мы говорили в главе 2. Так почему же наш корабль в доке может перевернуться от легчайшего удара крошечной молекулы, а в море остается невосприимчивым к множеству таких ударов? принцип «порядок из неупорядоченности», описанный Шредингером. и от подъемной силы воды. Учитывая многочисленные удары об оба борта корабля, сила воздействия на нос, корму, равно как и на правый и левый борт, будет примерно одинаковой. Итак, плывущие корабли не переворачиваются, поскольку их равновесие сохраняется благодаря триллионам хаотичных ударов молекул о все его борта: это и есть порядок (вертикальное положение судна) из неупорядоченности (триллионы хаотичных ударов молекул, которые бьются о его борта, словно бильярдные шары)

 

Родился в Багдаде, изучал физику в Университете Суррея. бакалавр 1986, 1989 — доктор ядерной физики. После передачи «Атом» на канале BBC Four в 2007 году, по истории изучения атома и ядерной физики. 2008 офицер Ордена Британской Империи[3]. 12.12 директор Британской гуманистической ассоциации[4]. мать была протестанткой, а отец шиитом, сам он не религиозен[5]. Атом / Atom (BBC, 2007)Наука и Ислам / Science and Islam (BBC, 2009)Химические элементы / Elements (ВВС, 2010) На русскомДжим АльХалили. Одиноки ли мы во Вселенной? = Al-Khalili Jim. Aliens: Science Asks: Is There Anyone Out There. — Альпина Нон-фикшн, 2018. — 284 p.  It’s time to herald the Arabic cience that prefigured Darwin and NewtonОтличия, +и- Кембриджа и совр. науки (SWOT-анализ), Пример анализа, +и-, SWOT-значения. зарекомендовал себя как ведущий специалист по математическим моделям экзотических атомных ядер. опубликовал [4][11] во всем мире, особенно для Британского Совета. член Королевского общества равенства и многообразия панели,[17]внешним экзаменатором для открытого университета … конкурс финал Большого Взрыва … избран собратом Королевского общества в 2018.[21] Британской прессы.[22][23] В 2004, он представил Канал 4 документальный фильм Загадка Эйнштейна мозга, вырабатывается икона фильмов.[24]  Би-би-си горизонтаБольшого Взрыва.[26] Наука и Ислам о рывок в научных знаниях, которые происходили в исламском мире между 8-м и 14-м веках.[27]  истории.[32] он представил трех частей Би-би-си четыре серии по истории химии, называемый химии: летучие истории,  премию BAFTA  Тайная жизнь Хаоса. 2010 году вместе с проф. Стивен Хокингпрофессор Ричард Докинссэр Джеймс Дайсон и Сэр Дэвид Аттенборо.[33] Секретные ученые для Би-би-си Всемирная служба.[36]  живущих ученые опросили; первым был сэр Пол Нерс.[39]  числе Ричард ДокинзДжеймс ЛавлокСтивен ПинкерМартин РизДжоселин Белл БернеллМарк Walport и Тим Хант. Гравитация и меня: сила, которая формирует нашу жизнь, 90-минутный документальный фильм для Би-би-си в 2017 году[40]Начало и конец Вселенной, Науки в золотой век, шесть документальных фильмов для «Аль-Джазиры» в 2015 Секреты квантовой физики, двух частей документальных фильмов для Би-би-си в 2014 Все и ничего, два связанных документальных фильмов по космологии (Все об астрофизике, а Теория Большого взрыва с ничего о квантовой физике и вакуума) для BBC4, 2011Химии: летучие истории, три-часть сериала для Би-би-си юнит истории химии, показана на BBC TV в Великобритании, январь 2010Наука и Ислам, трех частей сериала для Би-би-си (Оксфорд научные фильмы), 2009″Катастрофа в Чернобыле», эпизод из американского документального телесериала секунды до катастрофы эфире Национального географического канала в 2004

Ряд рецензируемых научных работ можно найти на Академии Google[4] и Скопус.[6] его опубликованные книги включают Al-Khalili, Jim (1999). Черные дыры, червоточины и Машины времени.  Ядра: Путешествие в сердце материи(2001) (в соавторстве) Квант: руководство для растерянных(2004)

    • Дом Мудрости: как Арабские науки сохранили древние знания и дали нам Возрождение(2010)а.к.а. Дом Мудрости: расцвет цивилизации и Золотой век арабской наукиа.к.а. Следопыты: Золотой век арабской науки[42]
  • Парадокс: девять величайших загадок в науке(2012)[43]

 

 

 

О звездах, НЗ, и текст из КИ Времени Хокинга:

НЗ — из немногих классов космических объектов, теоретически предсказанных до открытия наблюдателями. Ещё до открытия нейтрона Чедвиком в начале февраля 1932 года Лев Ландау «О теории звёзд», в феврале 1931/32 года: «Мы ожидаем, что всё это [нарушение законов квантовой механики] должно проявляться, когда плотность материи станет столь большой, что атомные ядра придут в тесный контакт, образовав одно гигантское ядро».

В декабре 1933 года на съезде Американского физического общества астрономы Вальтер Бааде и Фриц Цвикки сделали первое строгое предсказание существования нейтронных звёзд, из взрыва сверхновой. В 1960-х рентгеновская астрономия и теория предсказывала, что максимум их теплового излучения приходится на область мягкого рентгена. Однако неожиданно они были открыты в радионаблюдениях. В 1967 году Джоселин Белл, аспирантка Э. Хьюиша, открыла объекты, излучающие регулярные импульсы радиоволн, при объяснении узкой направленностью радиолуча от быстро вращающегося объекта («космический радиомаяк») не разрушились бы при столь высокой скорости вращения только нейтронные звёзды, как пульсар PSR B1919+21.

У большинства 1,3-1,5 масс Солнца, что близко к значению предела Чандрасекара. Теоретически же допустимы от 0,1 до примерно 2,16[1] солнечных масс (Vela X-1 1,88±0,13 уровня значимости α≈34 %)[2]PSR J1614–2230ru и PSR J0348+0432ru 2,01±0,04 солнечных). Гравитация в нейтронных звёздах уравновешивается давлением вырожденного нейтронного газа, максимальное значение массы нейтронной звезды задаётся пределом Оппенгеймера-Волкова, численное значение которого зависит от (пока ещё плохо известного) уравнения состояния вещества в ядре звезды. Теоретически при ещё большем увеличении плотности возможно перерождение нейтронных звёзд в кварковые.[6] Магнитное поле на поверхности нейтронных звёзд достигает значения 1012—1013 Гс (у Земли около 1 Гс), и магнитосферах их ответственны за радиоизлучение пульсаров.  магнетары  1014 Гс.

Условием захвата электрона ядром (A, Z) (А — массовое число, Z — порядковый номер элемента) и нейтронизации является превышение энергии Ферми  — энергия связи ядра с= 0,7825 МэВ — энергия бета-распада нейтрона.

Нейтронизация является энергетически выгодным —  уносится образующимся в процессе нейтрино, для которого толща звезды является прозрачной (один из механизмов нейтринного охлаждения), -распад образующихся радиоактивных ядер запрещён принципом Паули, так как электроны вырождены и все возможные состояния ниже заняты, а энергии электронов в бета-распадах не превышают при больших энергиях Ферми такие ядра становятся устойчивыми. Поскольку определяющим фактором является энергетический эффект , то нейтронизация — пороговый процесс и для разных элементов происходит при разных энергиях электронов (см. табл).

Пороговые параметры нейтронизации некоторых ядер
Первая реакция
нейтронизации
Пороговая энергия
, МэВ
Пороговая плотность
, г/см3
Пороговое давление
Н/м²
Вторая реакция нейтронизации , МэВ
0,783
0,0186 } 9,26
20,6 } 9,26
13,4 } { 11,6
1,31 { 7,51
3,70
1,64

Результатом такой нейтронизации является уменьшение концентрации электронов и заряда ядер при сохранении концентрации последних. Энергия связи становится нулевой, что определяет границу существования нейтронно-избыточных ядер, дальнейший рост плотности, ведущий к захвату электрона ядром приводит к выбросу из ядра одного или нескольких нейтронов (при  г/см³):.

при постоянном давлении устанавливается обменое равновесие между ядрами и нейтронным газом, в рамках капельной модели ядра система рассматривается как двухфазная — состоящая из ядерной жидкости и нейтронного газа, энергии Ферми нуклонов обеих фаз в равновесном состоянии одинаковы.  г/см³ происходит фазовый переход первого рода к однородной ядерной материи.  Для сверхвысоких плотностей ограничивающим фактором является критерий Зельдовичаскорость звука {\displaystyle v_{s}} в такой плотной среде не должна превышать скорость света {\displaystyle c}, что накладывает ограничение на уравнение состояния:.

При нейтронизации вещества уменьшается концентрация электронов при сохранении концентрации барионов, и, соответственно, уменьшается его упругость: для вырожденного электронного газа давление , но при нейтронизации из-за падения объёмной плотности электронов падает и давление, дополнительный вклад вносят и релятивистские эффекты, что приводит уже к другой .

Результатом становится потеря звездой гидростатического равновесия — нейтронизированное ядро звезды сжимается, и температура в нём растёт, но, в отличие от обычных звёзд, давление газа, противодействующее сжатию, почти не зависит от температуры. Возрастанию температуры, которое могло бы привести к снятию вырождения при таких плотностях препятствуют процессы нейтринного охлаждения. Скорость такого объёмного в отличие от классического поверхностного фотонного охлаждения, не лимитирована процессами переноса энергии из недр звезды к её фотосфере — и, таким образом, нейтринная светимость звезды на стадии быстрой нейтронизации при коллапсе становится преобладающей по сравнению фотонной светимостью.  Такая нейтринная вспышка была зафиксирована для сверхновой SN 1987A в Большом Магеллановом Облаке (расстояние ~50 килопарсек).  Нейтронизация / Надежин Д. К. // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р. А. Сюняев ..Зельдович Я. Б., Блинников С. И., Шакура Н. И. Нейтронизация // Физические основы строения и эволюции звёзд. — МГУ, 1981. Бисноватый-Коган Г. С. Вещество при очень больших плотностях, нейтронизация, взаимодействие частиц // Физические вопросы теории звездной эволюции. — М.Наука, 1989.

 

 

 

 

Ком)  Хокинг С. Краткая история времени от Большого Взрыва до черных дыр

ОГЛАВЛЕНИЕ  4. ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

Под влиянием успеха научных теорий, особенно ньютоновской теории тяготения, у французского ученого Пьера Лапласа в начале XIX в. выработался взгляд на Вселенную как на полностью детерминированный объект. Но… результаты расчетов двух английских физиков, Джона Рэлея и Джеймса Джинса, что горячий объект типа звезды должен все время излучать бесконечно большую энергию. Макс Планк в 1900 г. принял гипотезу, согласно которой свет, рентгеновские лучи и другие волны не могут испускаться с произвольной интенсивностью, а должны испускаться только некими порциями, которые Планк назвал квантами. Кроме того, Планк предположил, что каждый квант излучения несет определенное количество энергии, которое тем больше, чем выше частота волн. Таким образом, при достаточно высокой частоте энергия одного кванта может превышать имеющееся количество энергии и, следовательно, высокочастотное излучение окажется подавленным, а интенсивность, с которой тело теряет энергию, будет конечной. 1926 г. Вернер Гейзенберг, сформулировал знаменитый принцип неопределенности. Чтобы предсказать, каким будет положение и скорость частицы, нужно уметь производить точные измерения ее положения и скорости в настоящий момент. Очевидно, что для этого надо направить на частицу свет. Часть световых волн на ней рассеется, и таким образом мы определим положение частицы в пространстве. Однако точность этого измерения будет не выше, чем расстояние между гребнями двух соседних волн, и поэтому для точного измерения положения частицы необходим коротковолновый свет. Согласно же гипотезе Планка, свет невозможно использовать произвольно малыми порциями, и не бывает меньшей порции, чем один квант. Этот квант света внесет возмущение в движение частицы и непредсказуемо изменит ее скорость. Кроме того, чем точнее измеряется положение, тем короче должны быть длины световых волн, а следовательно, тем больше будет энергия одного кванта. Это значит, что возмущение скорости частицы станет больше. Иными словами, чем точнее вы пытаетесь измерить положение частицы, тем менее точными будут измерения ее скорости, и наоборот. Гейзенберг показал, что неопределенность в положении частицы, умноженная на неопределенность в се скорости и на ее массу, не может быть меньше некоторого числа, которое называется сейчас постоянной Планка. Это число не зависит ни от способа, которым измеряется положение или скорость частицы, ни от типа этой частицы, т. е. принцип неопределенности Гейзенберга является фундаментальным, обязательным свойством нашего мира.

Принцип неопределенности означал конец мечтам Лапласа о научной теории, которая давала бы полностью детерминированную модель Вселенной: в самом деле, как можно точно предсказывать будущее, не умея даже в настоящий момент производить точные измерения состояния Вселенной!…принципом «экономии», который называется принципом «бритвы Оккама» (У. Оккам /1285-1349/ – английский философ. Суть принципа «бритвы Оккама»: понятия, не поддающиеся проверке в опыте, должны быть удалены из науки. – прим. ред.) взять и вырезать все положения теории, которые не поддаются наблюдению. Приняв такой подход, Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер и Поль Дирак в 20-х годах нашего века пересмотрели механику и пришли к новой теории – квантовой механике, в основу которой был положен принцип неопределенности. … в основе почти всей современной науки и техники. Принципы квантовой механики положены в основу работы полупроводниковых и интегральных схем, которые являются важнейшей частью таких электронных устройств, как телевизоры и электронно-вычислительные машины. На квантовой механике зиждется современная химия и биология. Единственные области физики, которые пока не используют должным образом квантовую механику, – это теория гравитации и теория крупномасштабной структуры Вселенной.

Рис. 4.1

вывод: мы можем наблюдать так называемую интерференцию между двумя волнами-частицами. Гребни волн одной из них могут, например, совпадать со впадинами другой. Тогда две волны гасят друг друга, а не усиливают, суммируясь, как можно было бы ожидать, в более высокие волны (рис. 4.1). Всем известный пример интерференции света – переливающиеся разными цветами радуги мыльные пузыри…в результате отражения света от двух поверхностей тонкой пленки воды, которая образует пузырь. Белый свет содержит всевозможные длины волн, отвечающие разным цветам. Гребни некоторых волн, отраженных от одной из поверхностей мыльной пленки, совпадают со впадинами волн той же длины, отраженных от второй поверхности пузыря. Тогда в отраженном свете будут отсутствовать цвета, соответствующие этим длинам волн, и отраженный свет окажется разноцветным.

КМ, Бор, 1913 (НП-22)…электрон, вращающийся вокруг ядра, можно представить себе как волну, длина которой зависит от ее скорости. Вдоль некоторых орбит укладывается целое (а не дробное) число длин волн электрона. При движении по этим орбитам гребни волн окажутся в одном и том же месте на каждом витке, и поэтому волны будут складываться; такие орбиты относятся к боровским разрешенным орбитам. А…не укладывается целое число длин волн электрона, каждый гребень по мере обращения электронов рано или поздно скомпенсируется впадиной; такие орбиты не будут разрешенными.

Американский ученый Ричард Фейнман придумал красивый способ, который дает возможность наглядно представить себе дуализм волна-частица. …суммирование по траекториям. …считается, что частица может перемещаться из А в Б по любому возможному пути. С каждой траекторией связаны два числа: одно из них описывает размеры волны, а другое отвечает ее положению в цикле (гребень или впадина). Чтобы определить вероятности перехода из А в Б, надо сложить волны для всех этих траекторий. Если сравнить между собой несколько соседних траекторий, то их фазы, или положения в цикле, будут сильно различаться. Это значит, что волны, соответствующие таким траекториям, будут почти полностью гасить друг друга. Однако для некоторых семейств соседних траекторий фазы при переходе от траектории к траектории будут мало меняться, и соответствующие им волны не скомпенсируют друг друга. Такие траектории относятся к боровским разрешенным орбитам…

по сравнительно простой схеме вычислить разрешенные орбиты для более сложных атомов и даже для молекул, ..держатся вместе за счет электронов, чьи орбиты охватывают больше одного ядра. … реакции являются основой всей химии и всей биологии, квантовая механика в принципе позволяет предсказать все, что мы видим вокруг себя, с точностью, которую допускает принцип неопределенности. (Правда, на практике расчеты …невозможно).

Крупномасштабная структура Вселенной, по-видимому, подчиняется общей теории относительности Эйнштейна. ..в ней не учитывается квантово-механический принцип неопределенности,… Однако, согласно теоремам о сингулярности, о которых говорилось выше, гравитационное поле должно становиться очень сильным по крайней мере в двух ситуациях: в случае черных дыр и в случае большого взрыва. В таких сильных полях должны быть существенными квантовые эффекты. Следовательно, классическая общая теория относительности, предсказав точки, в которых плотность становится бесконечной, в каком-то смысле сама предрекла свое поражение в точности так же, как классическая (т. е. неквантовая) механика обрекла себя на провал заключением о том, что атомы должны коллапсировать, пока их плотность не станет бесконечной. У нас еще нет полной теории…

2. Элементарные частицы и силы в природе

Аристотель считал, что вещество во Вселенной состоит из четырех основных элементов – земли, воздуха, огня и воды, на которые действуют две силы: сила тяжести, влекущая землю и воду вниз, и сила легкости, под действием которой огонь и воздух стремятся вверх. … все делится на вещество и силы, сохраняется и по сей день…другие греческие философы, например Демокрит, придерживались мнения, что материя по своей природе имеет зернистую структуру и все в мире состоит из большого числа разных атомов (греческое слово «атом» означает неделимый). …в 1803 г. английский химик и физик Джон Дальтон показал, что тот факт, что химические вещества всегда соединяются в определенных пропорциях, можно объяснить, предположив, что атомы объединяются в группы, которые называются молекулами. …в 1905 г., за несколько недель до знаменитой работы о специальной теории относительности, Эйнштейн указал на то, что явление, носящее название броуновского движения, нерегулярное, хаотическое движение мельчайших частичек, взвешенных в воде, можно объяснить ударами атомов жидкости об эти частички…годами раньше Дж. Дж. Томсон из Тринити-колледжа в Кембридже открыл новую частицу материи – электрон, масса которого меньше одной тысячной массы самого легкого атома. Экспериментальная установка Томсона немного напоминала современный телевизионный кинескоп. Раскаленная докрасна металлическая нить служила источником электронов. Поскольку электроны заряжены отрицательно, они ускорялись в электрическом поле и двигались в сторону экрана, покрытого слоем люминофора. Когда электроны падали на экран, на нем возникали вспышки света. Вскоре стало понятно, что эти электроны должны вылетать из атомов, ив 1911 г. английский физик Эрнст Резерфорд наконец доказал, что атомы вещества действительно обладают внутренней структурой: они состоят из крошечного положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг пего электронов. Резерфорд пришел к этому выводу, изучая, как отклоняются альфа-частицы (положительно заряженные частицы, испускаемые атомами радиоактивных веществ) при столкновении с атомами.

Вначале думали, что ядро атома состоит из электронов и положительно заряженных частиц, которые назвали протонами (от греческого слово «протос» – первичный), потому что протоны считались теми фундаментальными блоками, из которых состоит материя. Однако в 1932 г. Джеймс Чедвик, коллега Резерфорда по Кембриджскому университету, обнаружил, что в ядре имеются еще и другие частицы – нейтроны, … Нобелевской премии и выбран главой Конвилл-энд-Кайус колледжа Кембриджского университета (…я начал работать в колледже в 1965 г. и застал самый конец борьбы, когда другой глава колледжа, нобелевский лауреат Невилл Мотт, вынужден был тоже уйти в отставку.

…эксперименты по взаимодействию протонов и электронов, движущихся с большими скоростями, с протонами показали, что на самом деле протоны состоят из еще более мелких частиц. Мюррей Гелл-Манн, теоретик из Калифорнийского технологического института, назвал эти частицы кварками. В 1969 г. за исследование кварков Гелл-Манн был удостоен Нобелевской премии. Название «кварк» взято из заумной стихотворной строки Джеймса Джойса: «Три кварка для мастера Марка!». …не ограничивая больше свою фантазию греческим алфавитом). Протон и нейтрон состоят из трех кварков разных «цветов». В протоне содержится два u-кварка и один d-кварк, в нейтроне – два d-кварка и один u-кварк. Частицы можно строить и из других кварков (странного, очарованного, b и t), но все эти кварки обладают гораздо большей массой и очень быстро распадаются на протоны и нейтроны….(Томсон в своих экспериментах для ускорения электронов использовал электрическое поле. Электронвольт – это энергия, которую приобретает электрон в электрическом поле величиной 1 вольт). …В экспериментах Резерфорда энергии альфа-частиц составляли миллионы электронвольт. Затем мы научились с помощью электромагнитных полей разгонять частицы сначала до энергий в миллионы, а потом и в тысячи миллионов электронвольт….

Все, что есть во Вселенной, в том числе свет и гравитацию, можно описывать, исходя из представления о частицах, с учетом частично-волнового дуализма, о котором мы говорили в предыдущей главе. Частицы же имеют некую вращательную характеристику – спин (spin – вращаться, крутиться (англ.). прим. перев.).

Рис. 5.1 Представим себе частицы в виде маленьких волчков, вращающихся вокруг своей оси. ..как выглядит эта частица, если смотреть на нее с разных сторон. Частица со спином 0 похожа на точку: она выглядит со всех сторон одинаково (рис. 5.1, I). Частицу со спином 1 можно сравнить со стрелой: с разных сторон она выглядит по-разному (рис. 5.1, II) и принимает тот же вид лишь после полного оборота на 360 град. Частицу со спином 2 можно сравнить со стрелой, заточенной с обеих сторон: любое ее положение повторяется после полуоборота (180 град.). Аналогичным образом частица с более высоким спином возвращается в первоначальное состояние при повороте на еще меньшую часть полного оборота. …если после полного оборота не принимают прежний вид: их нужно дважды полностью повернуть! Говорят, что такие частицы обладают спином 1/2… из которых состоит вещество во Вселенной, и частицы со спином 0, 1 и 2, которые, как мы увидим, создают силы, действующие между частицами вещества. Частицы вещества подчиняются так называемому принципу запрета Паули, открытому в 1925 г. австрийским физиком Вольфгангом Паули (1945 Нобелевской премии), что две одинаковые частицы не могут существовать в одном и том же состоянии, т. е. не могут иметь координаты и скорости, одинаковые с той точностью, которая задается принципом неопределенности. …объяснить, почему под действием сил, создаваемых частицами со спином 0, 1, 2, частицы материи не коллапсируют в состояние с очень высокой плотностью: если частицы вещества имеют очень близкие значения координат, то их скорости должны быть разными, и, следовательно, они не смогут долго находиться в точках с этими координатами. Если бы в сотворении мира не участвовал принцип Паули, кварки не могли бы объединиться в отдельные, четко определенные частицы – протоны и нейтроны, которые в свою очередь не смогли бы, объединившись с электронами, образовать отдельные, четко определенные атомы. Без принципа Паули все эти частицы сколлапсировали бы и превратились в более или менее однородное и плотное «желе»…1928 г., когда Поль Дирак предложил теорию для описания этих частиц. Впоследствии Дирак получил кафедру математики в Кембридже (которую в свое время занимал Ньютон и которую сейчас занимаю я). ..математическое объяснение того, почему спин электрона равен 1/2, т. е. почему при однократном полном обороте электрона он не принимает прежний вид, а при двукратном принимает. Теория Дирака предсказывала также, что у электрона должен быть партнер – антиэлектрон, или, иначе, позитрон. Открытие позитрона в 1932 г. подтвердило теорию Дирака, и в 1933 г. он получил Нобелевскую премию по физике. Сейчас мы знаем, что каждой частице соответствует античастица, с которой она может аннигилировать. (В случае частиц, обеспечивающих взаимодействие, частица и античастица – одно и то же). Могли бы существовать целые антислова и антилюди, состоящие из античастиц. Но встретив антисебя, не … важен вопрос, почему вокруг нас гораздо больше частиц, чем античастиц. Мы к нему еще вернемся в этой главе.

В квантовой механике предполагается, что все силы, или взаимодействия, между частицами вещества переносятся частицами с целочисленным спином, равным 0, 1 или 2. Частица вещества, например электрон или кварк, испускает частицу, которая является переносчиком взаимодействия. В результате отдачи скорость частицы вещества меняется. Затем частица-переносчик налетает на другую частицу вещества и поглощается ею. Это соударение изменяет скорость второй частицы, как будто между этими двумя частицами вещества действует сила.

Частицы-переносчики взаимодействия не подчиняются принципу запрета Паули. Это означает отсутствие ограничений для числа обмениваемых частиц, так что возникающая сила взаимодействия может оказаться большой. Но если масса частиц-переносчиков велика, то на больших расстояниях их рождение и обмен будут затруднены. Таким образом, переносимые ими силы будут короткодействующими. Если же частицы-переносчики не будут обладать собственной массой, возникнут дальнодействующие силы. Частицы-переносчики, которыми обмениваются частицы вещества, называются виртуальными, потому что в отличие от реальных их нельзя непосредственно зарегистрировать при помощи детектора частиц. Однако …электрическая сила взаимного отталкивания между двумя электронами возникает за счет обмена виртуальными фотонами, которые нельзя непосредственно зарегистрировать. Но если электроны пролетают друг мимо друга, то возможно испускание реальных фотонов, которые будут зарегистрированы как световые волны).

Частицы-переносчики можно разделить на четыре типа в зависимости от величины переносимого ими взаимодействия и от того, с какими частицами они взаимодействовали. …увенчались успехом попытки объединения трех сил. …гравитационные силы действуют на больших расстояниях и всегда являются силами притяжения. Следовательно, очень слабые гравитационные силы взаимодействия отдельных частиц в двух телах большого размера, таких, например, как Земля и Солнце, могут в сумме дать очень большую силу. Три остальных вида взаимодействия либо действуют только на малых расстояниях, либо являются то отталкивающими, то притягивающими, что приводит в общем к компенсации. В квантово-механическом подходе к гравитационному полю считается, что гравитационная сила, действующая между двумя частицами материи, переносится частицей со спином 2, которая называется гравитоном. Гравитон не обладает собственной массой, и поэтому переносимая им сила является дальнодействующей. Гравитационное взаимодействие между Солнцем и Землей объясняется тем, что частицы, из которых состоят Земля и Солнце, обмениваются гравитонами. Несмотря на то что в обмене участвуют лишь виртуальные частицы, создаваемый ими эффект безусловно поддается измерению, потому что этот эффект – вращение Земли вокруг Солнца! Реальные гравитоны распространяются в виде волн, которые в классической физике называются гравитационными, но они очень слабые, и их так трудно зарегистрировать,… электромагнитная сила, действующая между двумя электронами, примерно в миллион миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов (единица с сорока двумя нулями) раз больше гравитационной силы. Но существуют два вида электрического заряда – положительный и отрицательный. …В больших телах, например в Земле или Солнце, содержание положительных и отрицательных зарядов почти одинаково, и, следовательно, силы притяжения и отталкивания почти компенсируют друг друга, и остается очень малая чисто электромагнитная сила. Однако в малых масштабах атомов и молекул …электроны в атоме вращаются вокруг ядра в точности так же, как под действием гравитационного притяжения Земля вращается вокруг Солнца. Электромагнитное притяжение описывается как результат обмена большим числом виртуальных безмассовых частиц со спином 1, которые называются фотонами. Как и в случае гравитонов, фотoны, осуществляющие обмен, являются виртуальными, но при переходе фотона с одной разрешенной орбиты на другую, расположенную ближе к ядру, освобождается энергия, и в результате испускается реальный фотон, который при подходящей длине волны можно наблюдать человеческим глазом как видимый свет, или же с помощью какого-нибудь детектора фотонов, например фотопленки. Аналогичным …поглощается атомом. Взаимодействие третьего типа называется слабым взаимодействием. Оно отвечает за радиоактивность и существует между всеми частицами вещества со спином 1/2, но в нем не участвуют частицы со спином 0, 1, 2- фотоны и гравитоны. До 1967 г. свойства слабых сил были плохо изучены, а в 1967 г. Абдус Салам, теоретик из Лондонского Империал-колледжа, и Стивен Вайнберг из Гарвардского университета одновременно предложили теорию, которая объединяла слабое взаимодействие с электромагнитным аналогично тому, как на сто лет раньше Максвелл объединил электричество и магнетизм. Вайнберг и Салам высказали предположение о том, что в дополнение к фотону существуют еще три частицы со спином 1, которые все вместе называются тяжелыми векторными бозонами и являются переносчиками слабого взаимодействия. Эти бозоны были обозначены символами W+, W- и Z0, масса каждого из них составляла 100 ГэВ (ГэВ означает гигаэлектронвольт, т. е. тысяча миллионов электронвольт). Теория Вайнберга-Салама обладает свойством так называемого спонтанного нарушения симметрии. Оно означает, что частицы, совершенно разные при низких энергиях, при высоких энергиях оказываются на самом деле одной и той же частицей, но находящейся в разных состояниях….вращается. Но когда колесо замедлится, энергия шарика уменьшается, и в конце концов он проваливается в одну из тридцати семи … Массы W+, W- и Z0 бозонов предсказывались большими, чтобы создаваемые ими силы имели очень малый радиус действия. Когда Вайнберг и Салам выдвинули свою теорию, им мало кто верил, а на маломощных ускорителях тех времен невозможно было достичь энергии в 100 ГэВ, необходимой для рождения реальных W+ , W- и Z0 частиц. Однако лет через десять предсказания, полученные в этой теории при низких энергиях, настолько хорошо подтвердились экспериментально, что Вайнбергу и Саламу была присуждена Нобелевская премия 1979 г. совместно с Шелдоном Глэшоу (тоже из Гарварда),…в 1983 г. в ЦЕРНе открытием трех массивных партнеров фотона с правильными значениями массы и другими предсказанными характеристиками. Карло Руббиа, возглавивший группу из нескольких сотен физиков, которым принадлежало это открытие, получил Нобелевскую премию 1984 г., присужденную ему совместно с инженером ЦЕРНа Симоном Ван дер Меером, автором проекта накопителя античастиц, использованного в эксперименте. (В наше время чрезвычайно трудно оставить свой след в экспериментальной физике, разве что вы уже на вершине!).

Сильное ядерное взаимодействие представляет собой взаимодействие четвертого типа, которое удерживает кварки внутри протона и нейтрона, а протоны и нейтроны внутри атомного ядра. Переносчиком сильного взаимодействия считается еще одна частица со спином 1, которая называется глюоном.*…(confinement – ограничение, удержание (англ.). – прим. ред.). Конфайнмент состоит в том, что частицы всегда удерживаются в бесцветных комбинациях. Один кварк не может существовать сам по себе, потому что тогда он должен был бы иметь цвет (красный, зеленый или синий). Поэтому красный кварк должен быть соединен с зеленым и синим посредством глюонной «струи» (красный + зеленый + синий = белый). Такой триплет оказывается протоном или нейтроном. Существует и другая возможность, когда кварк и антикварк объединяются в пару (красный + антикрасный, или зеленый + антизеленый, или синий + антисиний = белый). Такие комбинации входят в состав частиц, называемых мезонами. Эти частицы нестабильны, потому что кварк и антикварк могут аннигилировать друг с другом, образуя электроны и другие частицы. Аналогичным образом, один глюон не может существовать сам по себе из-за конфайнмента, потому что глюоны тоже обладают цветом. Следовательно, глюоны должны группироваться таким образом, чтобы их цвета в сумме давали белый цвет. Описанная группа глюонов образует нестабильную частицу – глюбол.

Рис. 5.2…называется асимптотической свободой. ..при высоких энергиях сильное взаимодействие заметно ослабевает и кварки и глюоны начинают вести себя почти как свободные частицы. На рис. 5.2 представлен фотоснимок столкновения протона и антипротона высокой энергии. Мы видим, что несколько почти свободных кварков, родившихся в результате взаимодействия, образовали «струи» треков, …так называемая теория великого объединения. ….электромагнитные и слабые силы асимптотически не свободны, и при высоких энергиях они растут. Тогда при каком-то очень большом значении энергии – при энергии великого объединения – эти три силы могли бы сравняться между собой и стать просто разновидностями одной и той же силы. Теории великого объединения предсказывают, что при этой энергии разные частицы вещества со спином 1/2, такие, как кварки и электроны, тоже перестали бы различаться, что было бы еще одним шагом к объединению…по меньшей мере тысячу миллионов миллионов ГэВ. ..нужен ускоритель размером с Солнечную систему. Маловероятно, …низкоэнергетические следствия, которые можно проверить. ..при энергии великого объединения нет существенной разницы между кварком и антиэлектроном. ..в силу принципа неопределенности невозможно точно зафиксировать энергию кварков внутри протона. Тогда протон должен распасться, но …(единица с тридцатью нулями) лет, … 1 с тридцатью одним нулем протонов в течение года, можно надеяться обнаружить, согласно одной из простейших теорий великого объединения, более одного распада протона)… восемь тысяч тонн воды, проводился в соляной шахте штата Огайо (для того, чтобы исключить космические помехи, которые можно принять за распад протона). ..не исключено, что само наше существование есть следствие обратного процесса – образования протонов или, еще проще, кварков на самой начальной стадии, когда кварков было не больше, чем антикварков. Такая картина начала Вселенной представляется наиболее естественной. Земное вещество в основном состоит из протонов и нейтронов, которые в свою очередь состоят из кварков, но в нем нет ни антипротонов, …справедливо и для всего вещества в нашей Галактике: ..можно было бы ожидать сильного излучения на границах раздела вещества и антивещества, где возникало бы множество соударений частиц и античастиц, которые, аннигилируя, испускали бы излучение высокой энергии….вряд ли одни галактики состояли из вещества, а другие – из антивещества.

Но почему кварков должно быть настолько больше, чем антикварков? …обратные процессы, когда антикварки превращаются в электроны, а электроны и антиэлектроны – в антикварки и кварки. Когда-то на очень ранней стадии развития Вселенной она была такой горячей, что энергии частиц было достаточно …законы физики не совсем одинаковы для частиц и античастиц. До 1956 г. считалось, что законы физики инвариантны относительно трех преобразований симметрии – C, P и T. Симметрия С означает, что все законы одинаковы для частиц и античастиц. Симметрия P означает, что законы физики одинаковы для любого явления и для его зеркального отражения (зеркальным отражением частицы, вращающейся по часовой стрелке, будет частица, вращающаяся против часовой стрелки). Наконец, смысл симметрии Т состоит в том, что при изменении направления движения всех частиц и античастиц на обратное система вернется в то состояние, в котором она находилась раньше; иными словами, законы одинаковы при движении во времени вперед или назад.

В 1956 г. два американских физика, Тзундао Ли и Чженьнин Янг, высказали предположение, что слабое взаимодействие на самом деле не инвариантно относительно Р-преобразований. И… развитие Вселенной может пойти иначе, чем развитие ее зеркального изображения. В том же году Цзинь-сян By, коллега Ли и Янга, …Расположив в магнитном поле ядра радиоактивных атомов так, чтобы их спины были направлены одинаково, она показала, что электронов вылетает больше в одном направлении, чем в другом. В следующем году Ли и Янг за свое открытие были удостоены Нобелевской премии. Оказалось, что слабые взаимодействия не подчиняются и симметрии С. .., однако, казалось, что слабое взаимодействие должно все-таки подчиняться комбинированной симметрии CP, т. е. развитие Вселенной должно происходить так же, как и развитие ее зеркального отражения, если, отразив ее в зеркале, мы еще каждую частицу заменим античастицей! Но в 1964 г. еще два американца, Джеймс Кронин и Вел Фитч, обнаружили, что в распаде частиц, которые называются K-мезонами, нарушается даже CP-симметрия. в 1980 г. получили за свою работу Нобелевскую премию. (Какое огромное количество премий ….

Существует математическая теорема, в которой утверждается, что любая теория, подчиняющаяся квантовой механике и теории относительности, должна всегда быть инвариантна относительно комбинированной симметрии CPT. Другими словами, поведение Вселенной не изменится, если заменить частицы античастицами, отразить все в зеркале и еще изменить направление времени на обратное. Но Кронин и Фитч …Следовательно, при обращении времени законы физики должны измениться, т. е. они не инвариантны относительно симметрии Т.

Понятно, что в ранней Вселенной нарушалась симметрия Т: когда время течет вперед, Вселенная расширяется, а если бы время пошло назад, то Вселенная начала бы сжиматься. А поскольку существуют силы, не инвариантные относительно симметрии Т, то по мере расширения Вселенной под действием этих сил антиэлектроны должны превращаться в кварки чаще, чем электроны в антикварки. …наше существование можно рассматривать как подтверждение теории великого объединения, правда, только как качественное

… в случае объектов размером со звезду гравитационное притяжение может перевесить все остальные силы и привести к коллапсу звезды. В 70-х годах я занимался исследованием черных дыр,…как квантовая механика и общая теория относительности могут влиять друг на друга – первые проблески формы той квантовой теории гравитации, которую еще предстоит разработать.

3. Черные дыры

Термин «черная дыра» появился совсем недавно. Его ввел в обиход в 1969 г. американский ученый Джон Уилер как метафорическое выражение представления, возникшего по крайней мере 200 лет назад, когда существовали две теории света: в первой, которой придерживался Ньютон, считалось, что свет состоит из частиц; согласно же второй теории, свет – это волны. Сейчас мы знаем, что на самом деле обе они правильны. В силу принципа частично-волнового дуализма квантовой механики …когда Рёмер установил, что скорость света конечна, стало ясно, что влияние гравитации может оказаться существенным.

Исходя из этого, Джон Мичел, преподаватель из Кембриджа, в 1783 г. представил в журнал «Философские труды Лондонского Королевского общества» (Philosophical Transactions of the Royal Society of London) свою работу, в которой он указывал на то, что достаточно массивная и компактная звезда должна иметь столь сильное гравитационное ноле, что свет не сможет выйти за его пределы: любой луч света, испущенный поверхностью такой звезды, не успев отойти от нее, будет втянут обратно ее гравитационным притяжением. Мичел считал, что таких звезд может быть очень много. …и французский ученый Лаплас высказал, по-видимому, независимо от него аналогичное предположение. Небезынтересно, что Лаплас включил его лишь в первое и второе издания своей книги «Система мира», но исключил из более поздних изданий, сочтя, наверное, черные дыры бредовой идеей. (К тому же в XIX в. корпускулярная теория света потеряла популярность. Стало казаться, что все явления можно объяснить с помощью волновой теории, а в ней воздействие гравитационных сил на свет вовсе не было очевидным).

На самом деле … скорость света фиксирована. (Пушечное ядро, вылетевшее вверх с поверхности Земли, из-за гравитации будет замедлять полет и в конце концов остановится, а потом начнет падать. Фотон же должен продолжать движение вверх с постоянной скоростью. Как же тогда ньютоновская гравитация может воздействовать на свет?) Последовательная теория взаимодействия света и гравитации отсутствовала до 1915 г., когда Эйнштейн предложил общую теорию относительности. …каков жизненный цикл звезды. Звезда образуется, когда большое количество газа (в основном водорода) начинает сжиматься силами собственного гравитационного притяжения. В процессе сжатия атомы газа все чаще и чаще сталкиваются …становится таким горячим, что атомы водорода, вместо того чтобы отскакивать друг от друга, будут сливаться, образуя гелий. Тепло, выделяющееся в этой реакции, которая напоминает управляемый взрыв водородной бомбы, и вызывает свечение звезды. Из-за дополнительного тепла давление газа возрастает до тех пор, пока не уравновесит гравитационное притяжение, после чего газ перестает сжиматься. Это немного напоминает надутый резиновый шарик, в котором устанавливается равновесие между давлением воздуха внутри, заставляющим шарик раздуваться, и натяжением резины, под действием которого шарик сжимается. …парадоксально, но чем больше начальный запас топлива у звезды, тем быстрее оно истощается, потому что для компенсации гравитационного притяжения звезде надо тем сильнее разогреться, чем больше ее масса. А чем горячее звезда, тем быстрее расходуется ее топливо. Запаса топлива на Солнце хватит примерно на пять тысяч миллионов лет, но более тяжелые звезды израсходуют свое топливо всего за сто миллионов лет, т. е. за время, гораздо меньшее возраста Вселенной.

В 1928 г. Субраманьян Чандрасекар, аспирант из Индии, отправился по морю в Англию, в Кембридж, чтобы пройти там курс обучения у крупнейшего специалиста в области общей теории относительности Артура Эддингтона. (Говорят, в начале 20-х годов один журналист сказал Эддингтону, что он слышал, будто в мире всего три человека понимают общую теорию относительности. Эддингтон, помолчав, сказал: «Я думаю – кто же третий?»). Во время своего путешествия из Индии Чандрасекар вычислил, какой величины должна быть звезда, чтобы, израсходовав целиком свое топливо, она все же могла бы противостоять воздействию собственных гравитационных сил. Чандрасекар рассуждал так. Когда звезда уменьшается, частицы вещества очень сильно сближаются друг с другом, и в силу принципа запрета (исключения) Паули их скорости должны все больше различаться. Следовательно, частицы стремятся разойтись и звезда расширяется. Таким образом, радиус звезды может удерживаться постоянным благодаря равновесию между гравитационным притяжением и возникающим в силу принципа Паули отталкиванием, точь-в-точь как на более ранней стадии развития звезды гравитационные силы уравновешивались ее тепловым расширением.

Однако Чандрасекар понимал, что отталкивание, обусловленное принципом Паули, не беспредельно. Согласно теории относительности, максимальная разница скоростей частиц вещества в звезде равна скорости света. Это значит, что, когда звезда становится достаточно плотной, отталкивание, обусловленное принципом Паули, должно стать меньше, чем гравитационное притяжение. Чандрасекар рассчитал, что если масса холодной звезды более чем в полтора раза превышает массу Солнца, то эта звезда не сможет противостоять собственной гравитации. (Данное значение массы сейчас называют пределом Чандрасекара). Приблизительно в то же время аналогичное открытие сделал советский физик Л. Д. Ландау.

Выводы Чандрасекара и Ландау имели важные следствия относительно судьбы звезд с большой массой. Если масса звезды меньше предела Чандрасекара, то она в конце концов может перестать сокращаться, превратившись в белого карлика – одно из возможных конечных состояний звезды. Белый карлик имеет в радиусе несколько тысяч километров, плотность сотни тонн на кубический сантиметр и удерживается в равновесии благодаря отталкиванию электронов в его веществе, отталкиванию, которое возникает из-за принципа Паули. На небе видно немало белых карликов. Одним из первых был открыт белый карлик, вращающийся вокруг Сириуса – самой яркой звезды на ночном небе.

Ландау показал, что звезда может оказаться и в другом конечном состоянии, предельная масса которого равна одной-двум массам Солнца, а размеры даже меньше, чем у белого карлика. Эти звезды тоже должны существовать благодаря возникающему из-за принципа Паули отталкиванию, но не между электронами, а между протонами и нейтронами. Поэтому такие звезды получили название нейтронных звезд. Их радиус не больше нескольких десятков километров, а плотность – сотни миллионов тонн на кубический сантиметр. Когда Ландау предсказал нейтронные звезды, наблюдать их никто не умел, а реальная возможность их наблюдения появилась значительно позже.

Если масса звезды превышает предел Чандрасекара, то, когда ее топливо кончается, возникают большие сложности. Чтобы избежать катастрофического гравитационного коллапса, звезда может взорваться или каким-то образом выбросить из себя часть вещества, чтобы масса стала меньше предельной. Трудно, однако, поверить, что так происходит со всеми звездами независимо от их размеров. Как звезда узнает, что ей пора терять вес? А даже если бы каждой звезде удалось потерять в весе настолько, чтобы избежать коллапса, то что произошло бы, если бы мы увеличили массу белого карлика или нейтронной звезды так, чтобы она превысила бы предел? Может быть, тогда произошел бы коллапс и плотность звезды стала бесконечной? Эддингтон был так этим поражен, что отказался верить результату Чандрасекара. Он считал просто невозможным, чтобы звезда сколлапсировала в точку. Такой позиции придерживалось большинство ученых: сам Эйнштейн заявил в своей статье, что звезды не могут сжиматься до нулевых размеров. Враждебное отношение ученых, в особенности Эддингтона, который был первым учителем Чандрасекара и главным авторитетом в исследовании строения звезд, вынудили Чандрасекара оставить работу в прежнем направлении и переключиться на другие задачи астрономии, такие, как движение звездных скоплений. Однако Нобелевская премия 1983 г. была, по крайней мере частично, присуждена Чандрасскару за ранние работы, связанные с предельной массой холодных звезд.

Он показал, что если масса звезды превышает предел Чандрасекара, то принцип запрета не может остановить ее коллапс, а задачу о том, что должно произойти с такой звездой согласно общей теории относительности, первым решил в 1939 г. молодой американский физик Роберт Оппенгеймер. Но из результатов Оппенгеймера следовало, что с помощью существовавших тогда телескопов нельзя наблюдать ни один из предсказанных эффектов. Потом началась Вторая мировая война, и сам Оппенгеймер вплотную занялся разработкой атомной бомбы. После войны о гравитационном коллапсе совершенно забыли, потому что большинство ученых было увлечено изучением явлений атомных и ядерных масштабов. Но в шестидесятых годах, благодаря новейшей технике, число астрономических наблюдений сильно возросло, а их область значительно расширилась, что вызвало возрождение интереса к астрономии и космологии. Результаты Оппенгеймера были заново открыты и развиты далее многими физиками.

Рис. 6.1…картину. Из-за гравитационного поля звезды лучи света в пространстве-времени отклоняются … в ходе сжатия радиус звезды достигнет некоторого критического значения, гравитационное поле у ее поверхности станет очень сильным, и тогда световые конусы настолько повернутся внутрь, что свет не сможет больше выйти наружу (рис. 6.1). По теории относительности ничто не может двигаться быстрее света; а раз свет не может выйти наружу, то и никакой другой объект не сможет выйти, т. е. все будет втягиваться назад гравитационным полем. Это значит, что существует некое множество событий, т. е. некая область пространства-времени, из которой невозможно выйти наружу и достичь удаленного наблюдателя. Такая область называется сейчас черной дырой. Границу черной дыры называют горизонтом событий. Она совпадает с путями тех световых лучей, которые первыми из всех теряют возможность выйти за пределы черной дыры.

Чтобы понять, что вы увидели бы,…у каждого наблюдателя своя мера времени. …мы с Роджером Пенроузом выполнили в период с 1965 по 1970 г., …в черной дыре должна быть сингулярность, в которой плотность и кривизна пространства-времени бесконечны. Ситуация напоминает большой взрыв в момент начала отсчета времени с той только разницей, что это означало бы конец времени для астронавта и для коллапсирующего тела. В этой сингулярной точке нарушались бы законы науки, а мы потеряли бы способность предсказывать будущее. Но эта потеря не коснулась бы ни одного наблюдателя, находящегося вне черной дыры, потому что до него не дошел бы ни световой, ни какой-нибудь другой сигнал, вышедший из сингулярности. Под влиянием этого удивительного факта Роджер Пенроуз выдвинул «гипотезу космической цензуры», которую можно сформулировать так: «Бог не терпит голой сингулярности». Другими словами, сингулярности, возникшие в результате гравитационного коллапса, появляются лишь в местах вроде черных дыр, где горизонт событий надежно укрывает их от взглядов извне. Строго говоря, это гипотеза слабой космической цензуры (как ее и называют сейчас): благодаря ей наблюдатели, находящиеся за пределами черной дыры, защищены от последствий того, что в сингулярности теряется способность предсказывать будущее, но эта гипотеза нечего не дает для спасения несчастного астронавта, упавшего в черную дыру.

Существуют некоторые решения уравнений общей теории относительности, которые позволяют астронавту увидеть голую сингулярность; он может увернуться от сингулярности и, пролетев через «кротовую нору», выйти в другой области Вселенной. Такой вариант предоставил бы широкие возможности для путешествия в пространстве и времени, но,…Сильная формулировка гипотезы космической цензуры такова: сингулярности реалистического решения должны быть всегда либо целиком в будущем (как в случае гравитационного коллапса), либо целиком в прошлом (как в случае большого взрыва). Очень хочется надеяться, что «гипотеза космической цензуры» выполняется в той или иной формулировке, потому что иначе вблизи голых сингулярностей имелась бы возможность попадать в прошлое. Это было бы прекрасно для писателей-фантастов, но означало бы, что никогда нельзя быть уверенным в своей безопасности: кто-то может войти в прошлое и лишить жизни кого-нибудь из ваших родителей еще до того, как они успели дать жизнь вам!

Горизонт событий, ограничивающий ту область пространства-времени, из которой невозможно выбраться наружу, подобен некоей полупроницаемой мембране,…как сказано у поэта Данте о входе в Ад: «Оставь надежду всяк сюда входящий». …попадет в область бесконечной плотности, где время кончается.

Общая теория относительности предсказывает, что при движении тяжелых объектов должны излучаться гравитационные волны, которые представляют собой пульсации кривизны пространства, распространяющиеся со скоростью света. Излучаемые при любом движении гравитационные волны будут уносить энергию системы. (Это напоминает поведение брошенного в воду поплавка, который сначала то уходит под воду, то выныривает на поверхность, но, поскольку волны уносят его энергию, в конце концов застывает в неподвижном стационарном состоянии). Например, при обращении Земли вокруг Солнца возникают гравитационные волны, и Земля теряет свою энергию. Потеря энергии будет влиять на орбиту Земли, и Земля начнет постепенно приближаться к Солнцу. В конце концов они войдут в контакт, и Земля, перестав двигаться относительно Солнца, окажется в стационарном состоянии. При вращении Земли вокруг Солнца теряемая мощность очень мала – примерно такова, какую потребляет небольшой электрокипятильник. Это означает, что Земля упадет на Солнце ….в системе PSR 1913+16. (PSR означает «пульсар» особая разновидность нейтронной звезды, которая излучает периодические импульсы радиоволн). Это система двух нейтронных звезд, вращающихся одна вокруг другой; потери энергии на гравитационное излучение приводят к их сближению по спирали.

Когда во время гравитационного коллапса звезды образуется черная дыра, все движения звезды должны сильно ускориться, и поэтому потери энергии тоже должны сильно возрасти. Следовательно, коллапсирующая звезда должна вскоре оказаться в некоем стационарном состоянии. Каким же будет это конечное состояние?

Можно предположить, что оно будет зависеть от всех сложных свойств исходной звезды, т. е. не только от ее массы и скорости вращения, но и от разных плотностей разных частей звезды и от сложного движения газов внутри нее. Но если бы черные дыры были столь же разнообразными, как и коллапсирующие объекты, из которых они возникают, то делать какие бы то ни было общие предсказания о черных дырах оказалось бы очень трудно.

Однако в 1967 г. канадский ученый Вернер Израэль (он родился в Берлине, воспитывался в Южной Африке, а докторскую диссертацию защищал в Ирландии) произвел революцию …невращающиеся черные дыры должны иметь очень простые свойства: они должны быть правильной сферической формы, размеры черной дыры должны зависеть только от ее массы… можно описать частным решением уравнений Эйнштейна, известным еще с 1917 г. и найденным Карлом Шварцшильдом …Роджер Пенроуз и Джон Уилер. Быстрые движения, возникающие во время коллапса звезды, означают, что излучаемые звездой гравитационные волны могут еще сильнее скруглить ее, …В 1963 г. Рой Керр из Новой Зеландии нашел семейство решений уравнений общей теории относительности, которые описывали вращающиеся черные дыры. Керровские черные дыры вращаются с постоянной скоростью, а их форма и размер зависят только от массы и скорости вращения. Если вращение отсутствует, то черная дыра имеет идеальную шарообразную форму, …В 1970 г. мой аспирант и коллега по Кембриджу Брендон Картер показал, что если стационарная вращающаяся черная дыра обладает осью симметрии, как волчок, то ее размеры и форма будут зависеть только от ее массы и скорости вращения. Затем в 1971 г. я доказал, что любая стационарная черная дыра всегда будет иметь такую ось симметрии. Наконец в 1973 г. Дэвид Робинсон … могла вращаться, но не могла пульсировать. Кроме того, размеры черной дыры будут зависеть только от ее массы и скорости вращения и никак не будут связаны со свойствами того тела, которое сколлапсировало в эту черную дыру. Этот вывод стал известен в формулировке: «У черной дыры нет волос». Теорема  налагает сильные ограничения на возможные типы черных дыр и тем самым дает возможность строить детальные модели объектов, которые могли бы содержать черные дыры, и сравнивать … должна теряться огромная часть информации о сколлапсировавшем теле…

главным возражением противников черных дыр: как можно верить в реальность объектов, существование которых следует лишь из вычислений, основанных на такой сомнительной теории, как общая теория относительности. Но в 1963 г. Маартен Шмидт, астроном из Паламарской обсерватории в Калифорнии, измерил красное смещение тусклого, похожего на звезду объекта в направлении источника радиоволн ЗС273 (источник под номером 273 в третьем Кембриджском каталоге радиоисточников). ..Единственный механизм, с помощью которого могло бы излучаться такое большое количество энергии, – это гравитационный коллапс, но не какой-нибудь одной звезды, а коллапс всей центральной области Галактики. С тех пор были открыты и другие аналогичные квазизвездные объекты, или квазары, обладающие красным смещением. Но их большая удаленность ..В 1967 г. появился новый довод  Кембриджский аспирант Джослин Белл обнаружила на небе объекты, излучающие регулярные импульсы радиоволн. Сначала Белл и его руководитель Энтони Хьюиш решили, что они установили контакт с внеземными цивилизациями нашей Галактики! Я помню, что, докладывая о своем открытии на семинаре, четыре источника они действительно назвали сокращенно LGM 1-4, где LGM означает «зеленые человечки» (Little Green Men). Но потом и авторы, и все остальные пришли к менее романтичному заключению, что обнаруженные объекты, которые были названы пульсарами, представляют собой вращающиеся нейтронные звезды, которые излучают импульсы радиоволн из-за сложного характера взаимодействия их магнитного поля с окружающим веществом. Эта новость огорчила авторов боевиков о космических пришельцах, но очень воодушевила наш немногочисленный отряд … Радиус нейтронной звезды равен примерно пятнадцати километрам, т. е. всего в несколько раз больше критического радиуса, по достижении которого звезда превращается в черную дыру. Если звезда может сколлапсировать до таких небольших размеров, то вполне допустимо предположить, что другие звезды в результате коллапса станут еще меньше и образуют черные дыры…. Лебедь Х-1 (рис. 6.2), являются еще и мощными источниками рентгеновского излучения. Это явление лучше всего объясняется предположением, что с поверхности видимой звезды «сдувается» вещество, которое падает на вторую, невидимую звезду, вращаясь по спирали (как вытекающая из ванны вода), и, сильно разогреваясь, испускает рентгеновское излучение (рис. 6.3). Для существования такого механизма невидимый объект должен быть очень малым – белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой. ..Лебедя Х-1 эта масса составляет примерно шесть солнечных масс, т. е., согласно Чандрасекару, слишком велика, чтобы обладающий ею невидимый объект оказался белым карликом. А так как эта масса велика и для нейтронной звезды, объект, по-видимому, должен быть черной дырой.

Рис. 6.3 Существуют и другие модели, объясняющие результаты наблюдений Лебедя Х-1 без привлечения черных дыр, но все они довольно искусственны. …я заключил пари с Кином Торном из Калифорнийского технологического института, что на самом деле в Лебеде Х-1 нет черной дыры! Для меня это пари – некая страховка. Я очень много занимался черными дырами, и вся моя работа пойдет насмарку, если вдруг окажется, что черные дыры не существуют. Но в этом случае утешением мне будет выигранное пари, а по его условиям я в течение четырех лет буду бесплатно получать журнал «Private Eye». Если же черные дыры все-таки существуют, то Кип будет целый год получать журнал «Penthouse». Заключая пари в 1975 г., мы были на 80% уверены в том, что Лебедь Х-1 является черной дырой. …Число черных дыр вполне может даже превышать число видимых звезд, которое только в нашей Галактике составляет около ста тысяч миллионов. Дополнительное гравитационное притяжение столь большого количества черных дыр могло бы быть причиной того, почему наша Галактика вращается именно с такой скоростью, а не с какой-нибудь другой: массы видимых звезд для объяснения этой скорости недостаточно. Существуют и некоторые данные в пользу того, что в центре нашей Галактики есть черная дыра гораздо большего размера с массой примерно в сто тысяч масс Солнца. Звезды, оказавшиеся в Галактике слишком близко к этой черной дыре, разлетаются на части из-за разницы гравитационных сил на ближней и дальней сторонах звезды. Остатки разлетающихся звезд и газ, выброшенный другими звездами, будут падать по направлению к черной дыре. Как и в случае Лебедя Х-1, газ будет закручиваться по спирали внутрь и разогреваться, правда, не так сильно. Разогрев будет недостаточным для испускания рентгеновского излучения, но им можно объяснить тот крошечный источник радиоволн и инфракрасных лучей, который наблюдается в центре Галактики.

Не исключено, что в центрах квазаров есть такие же черные дыры, но еще больших размеров, с массами около ста миллионов масс Солнца. Только падением вещества в такую сверхмассивную черную дыру можно было бы объяснить, откуда берется энергия мощнейшего излучения, которое исходит из черной дыры. Вещество падает, вращаясь по спирали, внутрь черной дыры и заставляет ее вращаться в том же направлении, в результате чего возникает магнитное поле, похожее на магнитное поле Земли. Падающее внутрь вещество будет рождать около черной дыры частицы очень высокой энергии. Магнитное поле будет настолько сильным, что сможет сфокусировать эти частицы в струи, которые будут вылетать наружу вдоль оси вращения черной дыры, т. е. в направлении ее северного и южного полюсов. У некоторых галактик и квазаров такие струи действительно наблюдаются.

Можно рассмотреть и возможность существования черных дыр с массами, меньшими массы Солнца. …ниже предела Чандрасекара: звезды с небольшой массой могут противостоять гравитации …при условии, что вещество сжато до огромных плотностей чрезвычайно высокими внешними давлениями. Такие условия могут выполняться в очень большой водородной бомбе: физик Джон Уилер как-то вычислил, что если взять всю тяжелую воду из всех океанов мира, то можно сделать водородную бомбу, в которой вещество так сильно сожмется, что в ее центре возникнет черная дыра. (Разумеется, вокруг не останется никого, кто мог бы это увидеть!) Более реальная возможность – это образование не очень массивных черных дыр с небольшой массой при высоких значениях температуры и давления на весьма ранней стадии развития Вселенной. …Первичные черные дыры, масса которых превышает тысячу миллионов тонн (масса большой горы), можно было бы зарегистрировать только по влиянию их гравитационного поля на видимую материю или же на процесс расширения Вселенной. Но в следующей главе мы узнаем, что на самом деле черные дыры вовсе не черные: они светятся, как раскаленное тело, и чем меньше черная дыра, тем сильнее она светится. Как ни парадоксально, но может оказаться, что маленькие черные дыры проще регистрировать, чем большие!

gumer.info

с вероятностным характером вещества и энергии согласно квантовой механике: пока не найдётся сторонний наблюдатель, всё будет парить в неопределённостиХокинг: «Независимо от того, какие воспоминания вы храните о прошлом в настоящее время, прошлое, как и будущее, неопределённо и существует в виде спектра возможностей».

СПРАВКА:издания «Краткой истории времени» — о появлении Вселенной, природе пространства и времени, чёрных дырахтеории суперструн и математических проблемах, лишь одна формула E=mc², за 20 лет продано более 10 млн экземпляров[1].1988 — первое издание с предисловием Карла Сагана.1996 — исправленное, расширенное и иллюстрированное издание.1996 — выпуск в мягком переплёте и с небольшим добавлением диаграмм.2005 — «Кратчайшая история времени», с изменениями научных открытий последних лет,  Стивен Хокинг, Леонард Млодинов. Кратчайшая история времени = A Briefer History of Time. — СПб.Амфора, 2005. Высший замысел = The Grand Design. —2005. — 208 с. — ISBN 978-5-367-02218-6.), помогал физик Леонард Млодинов (автор Евклидово окно. История геометрии от параллельных прямых до гиперпространства = Euclid’s Window: The Story of Geometry from Parallel Lines to Hyperspace. — М.Гаятри/Livebook, 2014. (Нео)сознанное. Как бессознательный ум управляет нашим поведением = Subliminal: How Your Unconscious Mind Rules Your Behavior. (Не)Совершенная случайность. Как случай управляет нашей жизнью = The Drunkard’s Walk. How Randomness Rules Our Lives. Радуга Фейнмана. Поиск красоты в физике и в жизни = Feynman’s Rainbow: A Search for Beauty in Physics and in Life. Прямоходящие мыслители. Путь человека от обитания на деревьях до постижения мироустройства = The Upright Thinkers: The Human Journey from Living in Trees to Understanding the Cosmos. — Интервью с Леонардом Млодиновым  Персональный сайт (англ.)  Леонард МЛОДИНОВ // Элементы.ру

В 1991 году американский режиссёр Эррол Моррис снял одноимённый документальный фильм о жизни, мировоззрении и научных достижениях, не экранизации книги Хокинга. Альбом «Chronologie» Жана-Мишеля Жарра 1993 года написан под влиянием книги [2]. эпизодически появляемой в книге Дж. Сафрана Фоера «Жутко громко и запредельно близко», фильмах «Донни Дарко» (2001), «Гарри Поттер и узник Азкабана» (2004), «Полный облом» (2006), «Любовь сквозь время» (2014)[3][4].

Хокинг первым в космологии объединил ОТО с квантовой механикой, поддерживая ее многомировую интерпретацию[10][11].с Роджером Пенроузом теорем гравитационной сингулярности ОТО и теоретически предсказал, что чёрные дыры выделяют излучение Хокинга.

В 20 лет, 1962 году он окончил Оксфордский университет (степень B.A.,  признаки бокового амиотрофического склероза вели к параличу[19]в 1963 году врачи считали, что жить ему осталось лишь два с половиной года, однако пользоваться коляской он начал только в конце 1960-х[24]), а в 1966 году в колледже Тринити-холл[en] Кембриджского университета получил степень Ph.D., защитив диссертацию «Свойства расширяющихся вселенных»[18]. работал исследователем в колледже Гонвил и Киз[en], в 1968—1972 годах — в Институте теоретической астрономии, в 1972—1973 — в Институте астрономии, в 1973—1975 — на кафедре прикладной математики и теоретической физики, член Королевского общества, был стипендиатом в Калифорнийском технологическом институте[19][20]в 1975—1977 преподавал теорию гравитации, в 1977—1979 — профессор гравитационной физики, с 1979 — профессор математики, хотя говорил, что не получал никакого математического образования со времён средней школы, в первый год  преподавания в Оксфорде читал учебник, опережая собственных студентов на две недели[21].в 1979 стал Лукасовским профессором Кембриджского университета. до 2009 года[22].

В 1973 году посещал СССР, в Москве обсуждал проблемы чёрных дыр с советскими учёными Яковом Зельдовичем и Алексеем Старобинским, в 1981 году там же участвовал в международном семинаре по квантовой теории гравитации[23].

Его редкая медленно развивающаяся форма болезни моторного нейрона (боковой амиотрофический склероз или болезнь Лу Герига), парализовавшая его[12][13] до ручного переключателя, в 1985 году тяжело заболел, воспаление лёгких и серии операций, трахеостомия не дали говорить[25], ему подарили синтезатор речи, на его кресле-коляске. Двигались лишь указательный палец и мимическая мышца щеки, напротив ее закрепили датчик управлять компьютером, общаться с окружающими.

Хокинг совершает полёт в невесомости на самолёте компании Zero Gravity[26], а на 2009 год был запланирован полёт в космос[27][28], который не состоялся.

В 1965 году женился на Джейн Уайлд, родились сын Роберт (р. 1967), дочь Люси (р. 1970) и сын Тимоти (р. 1979), с 1990 г. стали жить раздельно[29]. После развода в 1995 году женился на своей сиделке, Элайн Мэйсон, на 11 лет до октября 2006 г[30]. Он скончался в возрасте 76 лет в своём доме в Кембридже в ночь на 14 марта 2018 года после осложнений, вызванных амиотрофическим боковым склерозом[31][32].

Стивен Хокинг был атеистом[35][36][37]левых взглядов, сторонником лейбористов. 3.1968 года он участвовал в марше против войны во Вьетнаме[38]Войну в Ираке 2003 года называл «военным преступлением» и участвовал в антивоенных мероприятиях, а также бойкотировал конференцию в Израиле из-за несогласия с политикой в отношении палестинцев[39]. Поддерживал ядерное разоружение, борьбу с изменениями климата и всеобщее здравоохранение. Национальной службы здравоохранения Великобритании, против урезания её финансирования и ползучей приватизации;  в судебном процессе против инициировавшего дальнейшую коммерциализацию медицины министра здравоохранения Джереми Ханта[40]. Был одним из подписавших декларацию «Проекта Стивов» в поддержку теории эволюции и за недопущение преподавания креационизма в государственных школах США. На конференции «дух времени» от Google в 2011 году Хокинг заявил, что «философия мертва», что философы «не шли в ногу с современными разработками в области науки», а ученые «стали носителями факела «Дискавери» в поисках знаний», что философские проблемы решает наука, новых научных теорий, которые «ведут нас в новую и совсем иную картину мироздания и нашего места в ней».[333] атеистом[334] считал, что «Вселенная управляется законами науки», «есть фундаментальная разница между религией, которая основана на авторитете, наука основана на наблюдении и разуме. Наука победит, потому что это работает».[335] в 2008 году Хокинг заявил, что «законы могут быть предписаны Богом, но Бог не вмешивается, чтобы нарушать законы».[336] в интервью «Гардиан» рассматривал «мозг как компьютер, который перестанет работать, когда его компоненты не получатся», понятие загробной жизни как «сказки для людей боящихся темноты».[21][138] в 2011 о первом эпизоде американского телесериала любопытство на открытие канала: Каждый из нас волен верить… самое простое объяснение Бога нет. Никто не создал вселенную и никто не управляет нашей судьбой. Это приводит меня к глубокому осознанию. Нет, наверное, ни рая, и нет загробной жизни тоже. У нас есть эта одна жизнь, чтобы оценить великий замысел Вселенной, и за это я очень благодарен.[337][338] В сентябре 2014 на фестивале Стармус в качестве основного докладчика и объявил себя атеистом.[339] в интервью газете «Мундо», он сказал: «прежде, чем мы поймем науки, то естественно полагать, что Бог создал вселенную. Но теперь наука предлагает более убедительное объяснение. Что я имел в виду ‘мы бы познать разум Бога’, мы хотели знать все, что Бог знает, если бы был Бог, которого нет. Я атеистк».[334]

Научная деятельность- Один из наиболее влиятельных[41] и известных широкой общественности физиков-теоретиков нашего времени, основоположников квантовой космологии[42].и квантовая гравитация. Его главные достижения: применение термодинамики к описанию чёрных дыр;  «испарения» их за счёт явления, получившего название излучение Хокинга (1975); в 1971 году в рамках теории Большого взрыва Хокинг предположил понятие микроскопических чёрных дыр, массой миллиарды тонн в объёме протона, на стыке теории относительности (из-за огромной массы и гравитации) и квантовой механики (из-за их размера)[19].

В 1974 году с Кипом Торном пари (на подписки «Пентхаус» и «Private Eye»[43]) по поводу природы объекта Лебедь X-1 и природы его излучения, что Лебедь X-1 не является чёрной дырой (как он сказал: «даже если я окажусь неправ, то хоть выиграю подписку на журнал») и признал поражение в 1990 году, после наблюдений[44][45]. В 1997 году уже вместе с Кипом Торном они заключили пари на полное издание Британской энциклопедии с Джоном Прескиллом, профессором Калифорнийского технологического института и директором Института квантовой информации, по вопросу сохранения информации о материи, ранее захваченной чёрной дырой и впоследствии излучённой ею. Preskill полагал, что излучение чёрной дыры несёт информацию, но мы не можем её расшифровать. Профессор Хокинг считал, согласно своей же теории от 1975 года, что эту информацию в принципе невозможно обнаружить, потому что она отпочковывается в параллельную Вселенную, абсолютно нам недоступную и абсолютно непознаваемую. В августе 2004 года на Международной конференции по общей теории относительности и космологии в Дублине профессор Хокинг представил революционную теорию чёрных дыр и параллельно заявил, что профессор Прескилл прав, а он и Торн ошибались[46], что чёрная дыра искажает проглоченную информацию, но всё же не разрушает её бесследно и в процессе испарения чёрной дыры информация всё-таки вырывается, советовал любителям научной фантастики расстаться с мечтой о погружении через чёрную дыру в другую Вселенную, хотя профессор Прескилл заметил до конца и не понял аргументов Хокинга, а профессор Торн, заявил, что он не согласен с Хокингом. В 2016 году Хокинг опубликовал научную работу, по этому вопросу[47] — спорное решение информационного парадокса возможностью, что черные дыры имеют более одной топологии.[188][172] В 2005 года он опубликовал, что информационный парадокс объясняется из всех альтернативных историй вселенных, с потерей информации в черных дырах [171][189] 1.2014 назвал потерю информации в черных дырах его «самой большой ошибкой».[190] Он настойчиво утверждал, и что бозон Хиггса никогда не будет найден.[191] как часть поля Хиггса 1964 и Питер Хиггс  горячо дискутировал в 2002 году и снова в 2008 году, критикуя работы Хокинга и что «статус знаменитости Хокинга дает ему мгновенное доверие, что другие не имеют».[192] частица был обнаружен в июле 2012 года в ЦЕРН после строительства большого адронного коллайдера. Хокинг быстро признал, что он проиграл пари[193][194] и сказал, что Хиггс достоин Нобелевской премии по физике,[195] в 2013 году.[196]

В популяризации науки, 4.1988 года книга «Краткая история времени»,  стала бестселлером, в 2005 ее новое издание «Кратчайшая история времени» в соавторстве с Леонардом Млодиновым. «Чёрные дыры и молодые вселенные» (1993) и «Мир в ореховой скорлупке» (2001). В 2006 году совместно с дочерью Люси Хокинг написал книгу для детей «Джордж …(Гамов?) с Люси , опубликовано — Джордж секретный ключ к Вселенной, детская Теоретическая физика в доступной моде с персонажами, похожими на их в семье.[197] сиквелы в 2009, 2011, 2014 и 2016 годов.[198]

Хокинг заявлял, что космические полёты имеют решающее значение для будущего человечества, поскольку жизнь на Земле находится в постоянно растущей опасности быть уничтоженной в результате глобальных проблем, таких, как ядерная война, генетически модифицированные вирусы или другие опасности, о которых мы ещё не думали[48].В 2015 году поддержал проект Юрия Мильнера «Breakthrough Listen» по поиску радио- и световых сигналов от внеземной жизни, 4.2016 года выступил соавтором проекта «Breakthrough Starshot» по отправке мини-аппаратов к звёздной системе Альфа Центавра[52].

В 2016 году назвал микроскопические чёрные дыры источником практически неограниченной энергии[53]. В своей последней работе в Journal of High-Energy Physics за десять дней до смерти о параллельных вселенных, похожих на нашу, помогает решить выведенный им же космический парадокс и поиск свидетельств параллельных

Стивен Хокинг: ученый, изменивший наше представление о Вселенной  «Жизнь была бы трагичной, если бы не была забавной»: Стивен Хокинг в цитатах  Нейтронные звезды и происхождение золота — последнее интервью Стивена Хокинга

В 1980-х его теория с американским астрофизиком Джеймсом Хартлом возникновения Вселенной по квантовой механике, из ничего, пришли к выводу, что Большой взрыв вероятнее всего создал не одну вселенную, а бесконечное их количество, может, и похожие на Землю планеты, общества,  люди, сохранившие популяцию динозавров, или без Земли, возможно даже без звезд и галактик, с другими законами физики.Но тогда теория не может способствовать пониманию того, в какой именно вселенной мы находимся и каковы ее особенности по сравнению с другими.Именно этот парадокс в своей последней работе пытается решить Хокинг совместно с профессором Томасом Хертогом из Левенского католического университета в Бельгии.»Ни Стивен, ни я не были удовлетворены таким положением дел», — «Получается, что мультивселенная возникла случайно, а больше мы почти ничего сказать не можем. Мы сказали друг другу: «Возможно, с этим придется смириться». Но сдаваться мы не хотели», —

Теория Хартла-Хокинга — плод двадцатилетней работы двух ученых. Парадокс в рамках новой теории разрешается с помощью математического арсенала другой экзотической теории — теории струн, восстанавливает порядок в мультивселенной.

В соответствии с теорией Хокинга-Хертога, параллельные миры существуют, но законы физики в них должны быть такими же, как в нашей, а значит выводы, которые мы делаем из наблюдений за ней, применимы и к параллельным мирам. «Законы физики, которые мы проверяем в наших лабораториях, существовали не всегда. Они выкристаллизовались после Большого взрыва, по мере того, как наша Вселенная расширялась и остывала. То, какие именно законы возникнут, в большой степени зависело от физических параметров Большого взрыва. Изучая их, мы надеемся получить более глубокое понимание того, откуда берутся наши теории по физике, как они появляются, и уникальны ли они», — обнаружить следы параллельных вселенных в нашей можно, изучая микроволновые следы Большого взрыва.

Научно-популярные фильмы с участием Хокинга: шестисерийный «Вселенная Стивена Хокинга» (англ. Stephen Hawking’s Universe) (1997) и трёхсерийный «Во Вселенную со Стивеном Хокингом» (англ. Into the Universe with Stephen Hawking) (2010). В 2012 году вышел фильм «Великий замысел по Стивену Хокингу» на канале Discovery, а в 2014 году стартовал телесериал «Наука будущего Стивена Хокинга» на телеканале National Geographic[49][50].Он широко упоминается в литературных, музыкальных, кинематографических произведениях искусства, также участвовал в медиа-проектах.  В конце 2015 года в Лондонском королевском обществе была представлена «Медаль Стивена Хокинга за научную коммуникацию»,  ежегодно вручаться в ходе международного фестиваля науки и искусств «Starmus»[en], на Канарских островах[51].

Хокинг был пожизненным членом Папской академии наукПрезидентской медали Свободы — высшей награды для гражданских лиц в США.

Стивен Хокинг  На плечах гигантов/ Хронология революционных идей о природе Вселенной
(Stephen William Hawking. The Illustrated on The Shoulders Of Giants: The Great Works of Physics and Astronomy)АСТ», 2018  Николай Коперник в трактате «О вращении небесных сфер», Галилео Галилей в «Диалоге о двух главнейших системах мира», Иоганн Кеплер в «Гармонии мира», Исаак Ньютон в «Математических началах натуральной философии» и Альберт Эйнштейн  открыли современникам глаза на то, как устроен небесный свод и что происходит за пределами видимости телескопа. изменили направление научной мысли, а более ранние — ознаменовали переход от Средневековья к современности. C комментариями Стивена Хокинга,  биографический очерк для каждого …эволюцию астрофизических воззрений и ход мыслей частного гения.Стивен Уильям ХОКИНГ  Моя краткая история

Люси ХОКИНГ 2 ноября 1970ЛондонВеликобритания — английская журналистка, писательница, популяризатор науки и филантроп, — дочь Стивена Хокинга и писательницы Джейн Хокинг, соавторДжордж и Большой взрыв -пространство, каким мы его знаем, началось с крошечной точки тринадцать целых семь десятых миллиарда лет назад и затем стало расширяться.

Джордж и большой взрыв

Точка света вдруг начала раздуваться, как воздушный шарик. Этот шарик был слегка прозрачным, по всей его поверхности кружил вихрь ярких узоров; внутри же, казалось, не было ничего.– Этот горячий бульон, — продолжал Космос, — и станет нашей Вселенной. Заметим, что Вселенная — только поверхность шара; это двухмерная модель трёхмерного пространства. Когда шар растёт, его поверхность расширяется и всё, что на ней есть, растягивается. Вместе с пространством началось и время. Такова традиционная картина Большого взрыва, при котором всё, включая пространство и время, возникает в начале истории совершенно внезапно.

Шар над головами всё раздувался и наконец лопнул. Змеящиеся яркие узоры переплелись, потом потускнели и растаяли как облако, оставив аудиторию в полной темноте. Отовсюду неслись изумлённые ахи и охи.

Секунду спустя на чёрном потолке начали проявляться и приходить в движение бледные пятна света; принимая форму галактик, эти пятна расширялись и удалялись друг от друга, пока не исчезли все до одного — и зал опять поглотила тьма.

…лишь крошечная доля секунды после Большого взрыва, но во всех направлениях, куда ни посмотри, всё выглядит совершенно одинаково: не раздувающийся огненный шар, а море раскалённой материи, заполняющее всё пространство. Что это за материя? Мы не знаем. Может быть, частицы, каких в наше время уже нет, может быть, даже петельки «струн»; но это наверняка экзотическая материя, которую нам с вами вряд ли дано увидеть даже в самых больших ускорителях частиц.

Этот бесконечно малый океан очень горячей экзотической материи расширяется по мере того, как растёт заполняемое им пространство. Материя растекается во все стороны от вас, и океан становится не таким густым. Чем дальше она утекает, тем больше расширяется пространство между вами и ею — тем быстрее она удаляется. А материя, которая дальше всего от вас, удаляется со скоростью, превышающей скорость света.

И очень быстро — в ту же первую секунду после Большого взрыва — происходит множество сложных изменений. Из-за расширения крошечной Вселенной горячая экзотическая жидкость в малюсеньком океане остывает. При этом во Вселенной происходят резкие изменения вроде тех, что происходят с водой, когда она замерзает и превращается в лёд.

Когда новенькая Вселенная всё ещё гораздо меньше атома, одно из этих изменений в жидкости вызывает колоссальное увеличение скорости расширения, называемое инфляцией. Вселенная увеличивается вдвое, затем ещё вдвое, затем ещё и ещё — и так её размеры удваиваются примерно 90 раз, и происходит переход от масштабов элементарной частицы к масштабам человека. Как мы, застилая постель, расправляем простыню, так и при растяжении Вселенной распрямляются все неровности и выпуклости материи. В конечном счёте наблюдаемая нами Вселенная становится очень гладкой и почти одинаковой во всех направлениях.

С другой стороны, мельчайшая рябь в жидкости тоже растягивается и удлиняется, что позже даст толчок формированию звёзд и галактик.

Инфляция резко прекращается. При этом выделяется огромное количество энергии, отчего возникает множество новых частиц. Экзотическая материя исчезла, её сменили более известные нам частицы: кварки (это кирпичики для построения протонов и нейтронов — которые сформируются позже, когда будет не так жарко), антикварки, глюоны (летающие между кварками и антикварками), фотоны (частицы, из которых состоит свет), электроны и другие частицы, хорошо знакомые физикам. Среди них могут быть и частицы тёмной материи, но, хотя они по идее должны возникнуть, мы пока ещё не понимаем, что они собой представляют.

Куда же делась экзотическая материя? Часть её во время инфляции улетела от вас в те области Вселенной, которых мы, возможно, никогда не увидим; другая часть по мере снижения температуры распалась на менее экзотические частицы. Материя вокруг вас уже совсем не такая горячая и густая, как раньше, хотя пока ещё горячее и гуще, чем сегодня где бы то ни было, в том числе и внутри звёзд. Вселенная теперь наполнена плазмой — горячим светящимся туманом, состоящим преимущественно из кварков, антикварков и глюонов.

Расширение продолжается (гораздо медленнее, чем при инфляции), и постепенно температура снижается настолько, что кварки и антикварки уже способны связываться в группы по два-три, образуя протоны, нейтроны и другие частицы, известные как адроны; а также антипротоны, антинейтроны и прочие антиадроны.Через светящуюся туманную плазму мало что можно разглядеть, а Вселенной тем временем уже исполнилась одна секунда.

Потом начинаются фейерверки, которые длятся несколько секунд: это происходит взаимное уничтожение большей части произведённой ранее материи и антиматерии, порождающее потоки новых фотонов. Туман теперь состоит в основном из протонов, нейтронов, электронов, тёмной материи и фотонов (их больше всего), но заряженные протоны и электроны не позволяют фотонам разлетаться слишком далеко, поэтому видимость в этом расплывающемся и остывающем тумане остаётся очень слабой.

Когда Вселенной уже несколько минут, уцелевшие протоны и нейтроны объединяются и образуют атомные ядра — преимущественно это ядра атомов водорода и гелия. Они тоже заряжены, поэтому туман по-прежнему густой и сквозь него ничего не видно. На этом этапе вещество, из которого состоит туман, напоминает то, что в наше время находится внутри звёзд, — только это вещество заполняет всю Вселенную.

После бешеной активности первых минут жизни Вселенная в течение нескольких сотен тысяч лет остаётся практически прежней — продолжает расширяться и остывать, горячий туман постоянно разрежается, тускнеет и краснеет, по мере того как длины световых волн увеличиваются за счёт расширения пространства. Затем, через 380 тысяч лет, когда та часть Вселенной, которая впоследствии будет видна с Земли, расширяется до миллионов световых лет, туман наконец-то рассеивается: электроны захватываются ядрами водорода и гелия, и формируются целые атомы. Поскольку электрические заряды электронов и ядра взаимно компенсируются, эти атомы не несут электрического заряда, так что фотоны уже могут перемещаться без препятствий — Вселенная стала прозрачной.

Что же вы видите теперь, прождав сотни тысяч лет, пока туман рассеется? Только тускнеющее красное свечение во всех направлениях. Пространство продолжает расширяться, длины волн фотонов — растягиваться, и это свечение становится всё краснее и всё тусклее. Наконец этот свет вообще перестаёт быть видимым. Повсюду, куда ни глянь, только тьма. Мы вступили в космические Тёмные века.

Фотоны от этого последнего свечения с тех пор так и путешествуют по Вселенной, постоянно становясь даже ещё краснее: сегодня их можно обнаружить в виде реликтового космического микроволнового фонового излучения; они и сейчас отовсюду долетают до Земли.

Эти Тёмные века Вселенной длятся несколько сотен миллионов лет, и на протяжении всего этого времени смотреть в буквальном смысле не на что. Вселенная по-прежнему заполнена материей, но почти вся она — тёмная материя, а остальное — газы, водород и гелий, и ничто из этого не порождает новый свет. Однако в полной темноте потихоньку происходят перемены.

Рябь, некогда мельчайшая, но усиленная инфляцией, означает, что в некоторых областях Вселенной масса немножко больше среднего. Следовательно, притяжение этих областей усиливается, привлекая ещё больше массы, и тёмная материя, водород и гелий притягиваются ближе друг к другу. Медленно, за миллионы лет, в результате этого усиливающегося притяжения появляются сгустки тёмной материи и газа, которые постепенно растут, втягивая в себя всё больше материи. Иногда их рост ускоряется — когда они сталкиваются и сливаются с другими сгустками. Когда газ попадает в эти сгустки, его атомы ускоряются и нагреваются. То и дело этот газ становится таким горячим, что перестаёт сжиматься; остыть он может, только испуская фотоны, а сжаться — только столкнувшись с другим облаком материи.

Если облако газа сжимается слишком сильно, оно распадается на шарообразные капли, такие плотные, что тепло из них уже не может вырваться наружу. В конечном счёте достигается точка, когда ядра водорода в центре этих капель так сильно нагреваются и притягиваются друг к другу, что начинают слипаться (объединяться) в ядра гелия и излучать ядерную энергию. Вы сидите в одном из этих сжимающихся сгустков тёмной материи и газа (потому что именно там через много-много лет возникнет наша Галактика); и каково же ваше удивление, когда тьма вокруг вас вдруг озаряется ярким светом — это вспыхнула первая из ближних к вам капель. Так рождаются первые звёзды. Это конец Тёмных веков.

Первые звёзды быстро сжигают свой водород и на последних стадиях своей жизни соединяют воедино все ядра, какие только могут найти, чтобы создать атомы потяжелее, чем атомы гелия: атомы углерода, азота, кислорода и другие более тяжёлые атомы, которые сегодня находятся вокруг (а также внутри) нас с вами. Эти атомы, подобно пеплу, рассеиваются обратно в ближние газовые облака при колоссальных взрывах и вновь сметаются в кучу при образовании нового поколения звёзд. Процесс продолжается: из накапливающегося газа и пепла формируются новые звёзды, потом они умирают и снова рассыпаются пеплом. По мере рождения новых звёзд наша Галактика — Млечный Путь — принимает спиралевидную форму. То же происходит и в других сгустках тёмной материи и газа, рассеянных по видимой Вселенной.

Проходит девять миллиардов лет после Большого взрыва — и вот из водорода, гелия и пепла умерших сгоревших звёзд образуется новая, молодая звезда, окружённая планетами.

Ещё через четыре с половиной миллиарда лет третья планета от этой звезды становится единственным местом в известной нам Вселенной, где смогут жить и прекрасно себя чувствовать представители рода человеческого. Они — то есть мы с вами — будут видеть в небесах звёзды, облака газа и пыли, галактики и реликтовое излучение — но не тёмную материю, составляющую большую часть материи Вселенной. Не увидим мы и те части Вселенной, которые настолько далеки от нас, что даже фотоны их реликтового излучения ещё не долетели до Земли; а есть, вероятно, и такие части Вселенной, свет от которых вообще никогда не достигнет нашей планеты.

 

Джордж и сокровища Вселенной — Сет Шостак из проекта по поиску внеземных цивилизаций, профессор математики и астрономии Лондонского университета Бернард Карр, президент Королевского общества Мартин Рис и др.дали научные очерки,что такое красное смещение, как пользоваться двоичным кодом, какова вероятность существования жизни вне Земли — и что входит в школьную программу по физике и астрономии, и жутко интересует мальчиков, девочек и их родителей.

Джордж и тайны Вселенной, — Джордж, герой книги знаменитого астрофизика Стивена Хокинга, знакомится с новыми соседями: девочкой Анни и ее папой-ученым Эриком. Его компьютер, способный в одно мгновение доставить Джорджа и его друзей в любую точку Вселенной — мимо планет, сквозь астероидный дождь, на самый край нашей Солнечной системы и за ее пределы…кое-кто задумал использовать в недобрых целях, и теперь Эрику с Джорджем грозит страшная опасность — черная дыра! с научными фактами о нашей Вселенной и с новейшей теорией Стивена Хокинга о них, уникальные снимки из космоса.

Lucy Hawking;  ухаживала за отцом с диагнозом боковой амиотрофический склероз[4]. Изучала французский и русский язык в Оксфордском университете и Москве, в 2004 опубликовала свой первый роман «Jaded», через год — «Run for Your Life», из детских книг в 2007 году опубликовала научно-познавательную книжку для детей «Джордж и тайный ключ к Вселенной»[5], приключенческую историю про мальчика Джорджа, который находит необычный способ через компьютер отправиться в путешествие по Солнечной системе, в соавторстве с отцом Стивеном Хокингом и его студентом, доктором философии Кристофером Ґальфаром, чья диссертация была посвящена черным дырам. Книга была переведена на 38 языков и издана более чем в 43 странах.  Вторая книга серии «Джордж и сокровища космоса» вышла в 2009 году, впоследствии были изданы ещё три книги: «Джордж и Большой Взрыв» (2011), «Джордж и несгибаемый код» (2014) и «Джордж и голубой месяц» (2016). популяризации науки среди детей интересовали после одного случая на вечеринке, когда друг её сына спросил у отца про черные дыры, ответил ему, что тот «превратится в спагетти», и мальчик был в восторге — что помогло Люси понять незаменимость развлекательного элемента в детских книжках и фильмах, заинтересовать младшее поколение вопросами науки и техники.  вице-президентом Национального звездного колледжа (National Star College) помогает людям с ограниченными возможностями получить образование и найти себя в жизни, опекуншей Центра исследования аутизма, т.к. сын Уильям,родился в 1997, диагноз аутизм.

  • A Brief History of Time by Stephen Hawking
  • Black Holes and Baby Universes and Other Essays
  • George’s Cosmic Treasure Hunt
  • George and the Big Bang
  • George and the Unbreakable Code
  • George and the Blue Moon «Stephen Hawking writing children’s book» «George’s Secret Key to the Universe»kirkusreviews.com, by Lucy and Stephen Hawking»The Independent.
  • Книга о маленьком мальчике по имени Джордж, живет по соседству величайший ученый в мире, Эрик. Джорджа родители принципиально против науки и техники, они виноваты в проблемах, стоящих перед планетой. Дочь Эрика, Энни, и его супер-компьютер, Космос, поможет принести мир физики живых для Джорджа, и в той огромной угрозе, один из его бывших аспирантов, Кристоф Galfard, краткие комментарии, которые могут полностью преобразить ваш образ мышления. внесли огромный вклад в научно-сюжетные линия, образы и детали. пиная идеи, так что многое узнали друг о друге, до публикации “Краткая история времени”, в позднем подростковом возрасте. на высоком уровне внимание его привлекла электрическая кресло-коляска, в 1970-х было довольно непривычно инвалиду водить самого себя в коляске.  (Он ехал очень быстро и иногда довольно опасно). мои интересы лежали в области искусства. стать балериной, но пишет вторую книгу, которая  посвящена космическим путешествиям. в детстве я хотел знать, как все работает и контролировать  Если вы понимаете вселенную, вы контролируете ее. Я никогда не был топ класса в школе, но мои одноклассники, наверное, видели во мне потенциал, потому что мой ник был Энштейн. нужно расширять наши горизонты за пределы планеты Земля, если мы хотим иметь долгосрочное будущее. пишете Вселенной без Творца. управляется законами науки. Можно считать эти законы как работу Бога, но..

 Джордж и тайный ключ к ВселеннойИздательство Старого Льва

Главные герои Сьюзен Факер, Факер Ларри, Джордж, Эрик, Энни, Доктор Reeper, а в космосе самый мощный в мире компьютер. можно нарисовать окна, позволяя людям заглянуть и двери, которые действуют как порталы, позволяющие путешествовать в космическом пространстве. Написано как история, стремится описать различные аспекты Вселенной  понятно для детей — описания атомов, звезд, планет и их спутников. черных дыр, основных в последней части книги, есть фотографии и «факты» из разных ссылок на универсальные объекты,  Марс с его спутниками.

Galfard, с целью «объяснения теоретической физики в доступной форме молодежи».[1]  Независимая о «прекрасной книге», которая «будет творить чудеса, чтобы поднять энтузиазм к физике среди юных читателей». отметил несколько научных неточностей.[4] About.com дал книге 3½ из 5, заявив, что «рекомендуется для детей, но не для взрослых. История в этой книге-это немного надуманный, но как книга, предназначенная для обучения детей основам астрономии, астрофизике, космологии, и другие принципы, которые управляют Вселенной, она делает справедливую работу».[5] рецензент от Kirkus отзывы  о отмене законов физики  «не проявляет особого уважения к своей целевой аудитории».[3] Здравый Смысл СМИ дал книгу 2 звезды из 5,  «документальные : полезная информация, все четко рассказал, с потрясающими фотографиями. Но на удивление, большая часть выдуманная история не является научно точной. …что просто бред?»[6]

 



Квантовые вычисления со времен Демокрита
Скотт Ааронсон
«Квантовые вычисления со времен Демокрита». Глава из книги

Антикитерский механизм
Джо Мерчант
«Антикитерский механизм». Глава из книги

Глава 2. Невозможная находка



Человек говорящий
Ноам Хомский, Роберт Бервик Человек говорящий Эволюция и язык
Время как иллюзия, химеры и зомби, или О том, что ставит современную науку в тупикМайкл Брукс Время как иллюзия, химеры и зомби, или О том, что ставит современную науку в тупикЛАЗ, 2018
 Молекулы-убийцы, или Химический детектив
Джон Эмсли  Молекулы-убийцы, или Химический детектив