Krótka historia czasu. Стивен Хокинг

e>

      Stephen W. Hawking

      KRÓTKA HISTORIA CZASU

      Od wielkiego wybuchu do czarnych dziur

      ISBN: 978-83-7785-941-4

      Tytuł oryginału:

      A BRIEF HISTORY OF TIME

      From the Big Bang to Black Holes

      Copyright © 1988, 1996 by Stephen W. Hawking

      Introduction copyright © 1988 by Carl Sagan

      Illustrations copyright © 1988 by Ron Miller

      All rights reserved

      Copyright © for the Polish translation

      by the Estate of Piotr Amsterdamski, 2015

      Projekt okładki: Tobiasz Zysk

      Wydanie I ukazało się nakładem

      Wydawnictwa Alfa, Warszawa 1990

      Zysk i S-ka Wydawnictwo

      ul. Wielka 10, 61-774 Poznań

      tel. [phone], faks 61 852 63 26

      Dział handlowy, tel./faks 61 855 06 90

      [email protected] www.zysk.com.pl

      Wszelkie prawa zastrzeżone. Niniejszy plik jest objęty ochroną prawa autorskiego i zabezpieczony znakiem wodnym (watermark).

      Uzyskany dostęp upoważnia wyłącznie do prywatnego użytku. Rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci bez zgody właściciela praw jest zabronione.

      Konwersję do wersji elektronicznej wykonano w systemie Zecer.

      Książkę tę poświęcam Jane

      Podziękowania

      POSTANOWIŁEM NAPISAĆ POPULARNĄ KSIĄŻKĘ o czasie i przestrzeni po wygłoszeniu na Uniwersytecie Harvarda w 1982 roku cyklu wykładów Loeba. Istniało już wtedy wiele książek o wczesnym wszechświecie i czarnych dziurach, niektóre z nich były bardzo dobre, jak Pierwsze trzy minuty Stevena Weinberga, niektóre bardzo złe – tytułów nie wymienię. Miałem jednak wrażenie, że w żadnej z nich nie rozważono naprawdę pytań, które skłoniły mnie samego do zajęcia się równocześnie badaniami kosmologicznymi i kwantowymi: Skąd wziął się wszechświat? Jak i kiedy powstał? Czy będzie miał koniec, a jeśli tak, to jaki? Są to pytania ważne dla nas wszystkich, ale współczesna nauka stała się tak skomplikowana technicznie, że tylko nieliczni specjaliści potrafią posługiwać się aparatem matematycznym, niezbędnym przy omawaniu tych problemów. Niemniej jednak podstawowe idee dotyczące początku i losu wszechświata można przedstawić bez użycia matematyki, w sposób zrozumiały dla ludzi bez wykształcenia przyrodniczego. Tego właśnie próbowałem dokonać w mej książce. Czytelnik osądzi, na ile mi się powiodło.

      Ktoś mi powiedział, że każde równanie, jakie umieszczę w książce, zmniejszy liczbę sprzedanych egzemplarzy o połowę. Postanowiłem wobec tego, że nie będzie żadnych równań. W końcu jednak użyłem jednego: jest to słynny wzór Einsteina E = mc2. Mam nadzieję, że nie odstraszy on połowy moich potencjalnych czytelników.

      Pecha w życiu miałem tylko pod jednym względem: zachorowałem na ALS, czyli stwardnienie zanikowe boczne. Poza tym jestem szczęściarzem. Pomoc i wsparcie, jakie otrzymuję od mojej żony, Jane, oraz dzieci: Roberta, Lucy i Tima, umożliwiły mi prowadzenie w miarę normalnego życia i odniesienie sukcesów zawodowych. Miałem szczęście, że wybrałem fizykę teoretyczną, ponieważ polega ona na czystym myśleniu, a zatem inwalidztwo nie było poważnym utrudnieniem w jej uprawianiu. Bardzo pomocni byli mi zawsze wszyscy, bez wyjątku, moi koledzy.

      W pierwszym, „klasycznym” okresie mojej kariery zawodowej współpracowałem głównie z Rogerem Penrose’em, Robertem Gerochem, Brandonem Carterem i George’em Ellisem. Jestem im bardzo wdzięczny za pomoc i wspólnie osiągnięte rezultaty. Wyniki uzyskane w tym okresie przedstawione są w książce The Large Scale Structure of Spacetime (Wieloskalowa struktura czasoprzestrzeni), którą napisałem wspólnie z Ellisem w 1973 roku. Nie namawiam czytelników do szukania w niej dodatkowych informacji: jest w najwyższym stopniu techniczna i zupełnie nieczytelna. Mam nadzieję, że dzisiaj potrafię pisać w sposób bardziej zrozumiały.

      W drugim, „kwantowym” okresie mojej pracy, od 1974 roku, współpracownikami moimi byli przede wszystkim Gary Gibbons, Don Page i Jim Hartle. Zawdzięczam wiele im, a także moim doktorantom, którzy pomagali mi w pracy i w sprawach praktycznych. Konieczność dotrzymania kroku własnym studentom była dla mnie zawsze znakomitym stymulatorem i, mam nadzieję, uchroniła mnie przed popadnięciem w rutynę.

      W pisaniu tej książki pomógł mi bardzo Brian Whitt, jeden z moich studentów. W 1985 roku, po napisaniu pierwszej jej wersji, złapałem zapalenie płuc i w wyniku tracheotomii utraciłem głos. Ponieważ nie mogłem prawie zupełnie porozumiewać się z innymi ludźmi, straciłem nadzieję, że zdołam książkę dokończyć. Brian nie tylko pomógł mi ją poprawić, ale nakłonił mnie także do wypróbowania programu komunikacyjnego zwanego Ośrodkiem Życia, podarowanego przez Walta Woltosza z przedsiębiorstwa Words Plus Inc., z Sunnyvale w Kalifornii. Używając tego programu, mogę pisać książki i artykuły, a z pomocą syntetyzatora mowy ofiarowanego przez Speech Plus, też z Sunnyvale, mogę również rozmawiać z ludźmi. David Mason zamontował syntetyzator i mały komputer na moim fotelu na kółkach. Dzięki temu systemowi mogę teraz porozumiewać się z ludźmi lepiej niż przed utratą głosu. Wiele osób radziło mi, jak poprawić pierwszą wersję tej książki. W szczególności Peter Guzzardi, redaktor z wydawnictwa Bantam Books, przysyłał całe strony pytań i komentarzy dotyczących kwestii, których, jego zdaniem, nie wyjaśniłem należycie. Muszę przyznać, że bardzo mnie zirytowała ta długa lista proponowanych poprawek, ale to on miał rację: jestem pewien, że książka wiele zyskała dzięki jego uporowi. Jestem bardzo zobowiązany moim asystentom: Colinowi Williamsowi, Davidowi Thomasowi i Raymondowi Laflamme’owi, moim sekretarkom: Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl Billington i Sue Masey, oraz zespołowi opiekujących się mną pielęgniarek. Moja praca nie byłaby możliwa, gdyby koszty badań i wydatki medyczne nie zostały pokryte przez Gonville i Caius College, Radę Badań Naukowych i Inżynieryjnych, oraz przez fundacje Leverhulme’a, McArthura, Nuffielda i Ralpha Smitha. Jestem im bardzo wdzięczny.

      20 października 1987

Stephen Hawking

      Wprowadzenie

      ZAJĘCI NASZYMI CODZIENNYMI SPRAWAMI nie rozumiemy niemal nic z otaczającego nas świata. Rzadko myślimy o tym, jaki mechanizm wytwarza światło słoneczne, dzięki któremu może istnieć życie, nie zastanawiamy się nad grawitacją, bez której nie utrzymalibyśmy się na powierzchni Ziemi, lecz poszybowalibyśmy w przestrzeń kosmiczną, nie troszczymy się też o stabilność atomów, z których jesteśmy zbudowani. Z wyjątkiem dzieci (które nie nauczyły się jeszcze, że nie należy zadawać ważnych pytań) tylko nieliczni spośród nas poświęcają dużo czasu na rozważania, dlaczego przyroda jest taka, jaka jest, skąd się wziął kosmos i czy istniał zawsze, czy pewnego dnia kierunek upływu czasu się odwróci i skutki wyprzedzać będą przyczyny oraz czy istnieją ostateczne granice ludzkiej wiedzy. Spotkałem nawet takie dzieci, które chciały wiedzieć, jak wyglądają czarne dziury, jaki jest najmniejszy kawałek materii, dlaczego pamiętamy przeszłość, a nie przyszłość, jak obecny porządek mógł powstać z pierwotnego chaosu, i dlaczego istnieje wszechświat.

      W naszym społeczeństwie większość rodziców i nauczycieli wciąż jeszcze odpowiada na takie pytania wzruszeniem ramion lub odwołuje się do słabo zapamiętanych koncepcji religijnych. Wielu czuje się nieswojo, borykając się z pytaniami tego rodzaju, gdyż niezwykle wyraźnie obnażają one ograniczenia naszej wiedzy.

      Ale nauka i filozofia w znacznym stopniu zawdzięczają swe istnienie takim właśnie pytaniom. Stawia je coraz większa liczba dorosłych i niektórzy dochodzą czasami do zdumiewających odpowiedzi. Równie odlegli