над какими проблемами вселенной размышлял стивен хокинг
10 главных предсказаний Стивена Хокинга: какие уже сбылись
Выдающийся британский астрофизик-теоретик и популяризатор научных знаний Стивен Хокинг 8 января мог бы отметить свое 78-летие.
Парализованный, страдающий редкою болезнью ученый ушел из жизни 14 марта 2018 года в возрасте 76 лет. Всю свою жизнь Хокинг посвятил загадкам Вселенной, он был автором многих научных трудов, а также соавтором работы о выделении черными дырами излучения, которое получило название излучение Хокинга. Особую популярность ученому принесла книга «Краткая история времени» (1988).
Стивен Хокинг также сделал ряд предсказаний о будущем человечества. О самых интересных из них рассказывает OBOZREVATEL.
1. О колонизации космоса
Хокинг считал, что у людей нет другого варианта, кроме как покинуть Землю, в противном случае они рискуют быть «уничтожены». «Мы рискуем уничтожить себя своей жадностью и глупостью. Мы не можем смотреть только внутрь себя, на маленькую, все более загрязненную и переполненную планету. Если нам удастся пережить следующие несколько сотен лет, мы должны будем расшириться в космос. Тогда изолированное бедствие не уничтожит весь человеческий род» (из интервью Ларри Кингу 10 сентября 2010 года).
Стивен Хокинг считал, что в течение следующей сотни лет компьютеры превзойдут людей в интеллекте, но «нам нужно убедиться, что компьютеры имеют цели, согласованные с нашими». «Это джин из бутылки. Нам нужно двигаться вперед и развивать искусственный интеллект, но мы также должны помнить, что он действительно опасен. Я боюсь, что ИИ может вообще заменить людей. Если люди разрабатывают компьютерные вирусы, кто-то разработает и ИИ, который реплицирует сам себя. Это будет новая форма жизни, которая будет превосходить людей» (из интервью Wired 28 ноября 2017 года).
Хокинг не верил в возможность перемещений во времени: «Даже если в будущем откроют какую-то иную теорию, я не думаю, что путешествия во времени когда-либо станут возможными. В противном случае нас бы сейчас захлестывал поток туристов из будущего» (из книги «Моя краткая история», 2013 год).
Ученый считал, что к моменту, когда люди поймут, что происходит с изменением климата, может быть уже слишком поздно. «Повышение температуры воды в океанах ведет к таянию полярных льдов и выделению значительных объемов углекислого газа. В результате у нас будет климат, как на Венере, только при температуре плюс 460 градусов Цельсия” (из книги «Краткие ответы на большие вопросы», 2018 год).
«Вселенная действительно находится на лезвии бритвы» (из книги «Черные дыры и молодые вселенные», 1993 год).
«. Солнце распухнет и поглотит Землю. Временное окно, в которое это может произойти, определяется продолжительностью жизни Солнца, а она составляет около 10 миллиардов лет. За это время разумная форма жизни должна потенциально освоить космические путешествия, чтобы иметь возможность перебраться к другой звезде. Но если побег окажется невозможным, жизнь на Земле будет обречена» (из книги «Краткие ответы на большие вопросы», 2018 год).
Хокинг говорил, что человеческая раса улучшила свои умственные и физические свойства, но генетически модифицированная раса сверхлюдей, обладающая превосходной памятью и иммунитетом к болезням, превзойдет остальные. Сверхлюди могут уничтожить человечество. «Как только появятся такие сверхчеловеческие существа, возникнут серьезные проблемы политического свойства, связанные с неусовершенствованными людьми. Предположительно, они либо вымрут, либо не будут иметь никакого значения. Вместо них появится раса самоконтролируемых существ, совершенствующих себя со все возрастающей скоростью» (из книги «Краткие ответы на большие вопросы», 2018 год).
В следующие 50 лет, по мнению Хокинга, мы начнем понимать, с чего началась жизнь и, возможно, откроем существующую где-нибудь еще во Вселенной жизнь. «Надеюсь, в ближайшую сотню лет мы сможем путешествовать по Солнечной системе, за исключением, наверное, самых удаленных планет» (из книги «Краткие ответы на большие вопросы», 2018 год).
Ученый предостерегал об опасности восстания машин: «С помощью генной инженерии мы сможем усложнить ДНК и усовершенствовать человечество. Но это будет медленный процесс: придется ждать около 18 лет, чтобы увидеть первый эффект от изменений в генетическом коде. Компьютеры, в свою очередь, удваивают свои скорости и память каждые 18 месяцев. Существует реальная опасность, что они разовьют интеллект и захватят власть (из интервью The Telegraph 18 октября 2001 года).
«Полагаю, лет через пятьсот мы сможем навестить какие-нибудь ближайшие звезды. Это не будет похоже на «Звездный путь». Мы не сможем путешествовать с запредельной скоростью. Так что полет туда и обратно может занять как минимум десять лет, а то и больше» (из книги «Краткие ответы на большие вопросы», 2018 год).
Как сообщал OBOZREVATEL, ранее ученые NASA нашли планету в зоне обитаемости, что по размерам похожа на Землю. Планета вращается вокруг звезды и на ней, возможно, есть жизнь.
«Время, отведенное человечеству, истекает» Что Стивен Хокинг знал о братьях по разуму и конце света
Выдающийся английский физик-теоретик, космолог, писатель, директор по научной работе Центра теоретической космологии Кембриджского университета Стивен Хокинг много времени уделял популяризации науки: он писал приключенческие книги для детей, читал лекции, публиковал эссе. Как следствие, у Стивена Хокинга постоянно спрашивали мнения по «главным вопросам» современности. Есть ли Бог? Существуют ли инопланетяне? Можно ли предсказать будущее? Когда люди изобретут машину времени — и так далее. Ученый собрал огромный архив своих ответов. В марте 2018 года Стивен Хокинг умер. Уже после его смерти эти ответы были объединены в книгу «Краткие ответы на большие вопросы». На русском языке ее выпустило издательство «Бомбора». «Лента.ру» публикует фрагменты, посвященные инопланетянам и будущему земной цивилизации.
Есть ли другая разумная жизнь во Вселенной?
(…) Каковы шансы на то, что в процессе исследования Галактики мы можем столкнуться с инопланетной формой жизни? Если аргумент насчет временной шкалы для возникновения жизни на Земле корректен, то должно быть довольно много звезд, на планетах которых есть жизнь. Отдельные из этих звездных систем сформировались за миллиарды лет до образования Земли — так почему бы Галактике не кишеть самоконтролируемыми механическими или биологическими формами жизни? Почему Землю никто не колонизирует и даже не посещает? Кстати сказать, я отрицательно отношусь к предположениям о том, что в НЛО находятся инопланетные существа. Думаю, любой визит инопланетян должен был бы стать более очевидным и, вероятно, заодно и весьма малоприятным.
Так почему нас никто не посещает? Не исключено, что вероятность спонтанного зарождения жизни настолько мала, что Земля оказалась единственной планетой в Галактике — или в наблюдаемой Вселенной, — на которой это оказалось возможно. Есть иной вариант: существует реальная вероятность формирования самовоспроизводящихся систем типа клеток, но большинство таких форм жизни не эволюционировало до уровня разумных существ. Мы привыкли считать разумную жизнь неизбежным следствием эволюции, но так ли это? Антропный принцип напоминает, что следует с осторожностью относиться к подобным утверждениям. Более вероятно, что эволюция — это хаотический процесс и что формирование разума — лишь один из множества возможных результатов.
Даже совсем не обязательно, что разум каким-то образом полезен для выживаемости в долгосрочной перспективе. Бактерии и другие одноклеточные организмы могут остаться, даже если в результате человеческой деятельности вся остальная жизнь на Земле будет уничтожена. Возможно, разум был неперспективным направлением для формирования жизни на Земле, поскольку потребовалось очень много времени — 2,5 миллиарда лет, — чтобы пройти путь от отдельных клеток до многоклеточных организмов, необходимых предшественников разумной жизни. Это довольно большой отрезок доступного времени до момента гибели Солнца, что вполне согласуется с гипотезой о том, что вероятность формирования разума у жизненных форм чрезвычайно мала. В таком случае мы можем обнаружить в Галактике множество других форм жизни, но маловероятно, что найдем разумных существ.
Жизнь может не проэволюционировать до разумных форм и по другой причине: например, планета столкнется с астероидом или кометой. В 1994 году мы наблюдали столкновение кометы Шумейкеров — Леви с Юпитером. В результате возникло несколько гигантских огненных вспышек. Считается, что столкновение относительно более мелкого тела с Землей, произошедшее 66 миллионов лет назад, привело к исчезновению динозавров. Несколько видов мелких ранних млекопитающих выжили, но все живое размером с человека и крупнее почти наверняка было уничтожено. Трудно сказать, как часто происходят такие столкновения, но с определенной долей вероятности можно утверждать, что их периодичность составляет приблизительно 20 миллионов лет. Если так, то это означает, что разумная жизнь на Земле сформировалась лишь благодаря той счастливой случайности, что в последние 66 миллионов лет ничего подобного не происходило. Другие планеты в Галактике, на которых формировалась жизнь, могли не иметь столь длительного периода существования без глобальных потрясений, достаточного для эволюции разумных существ.
Третий вариант состоит в том, что существует немалая вероятность для жизни сформироваться и развиться до разумных существ, но затем система становится нестабильной, и разумная жизнь уничтожает себя. Это очень пессимистический вариант, и я надеюсь, что он исключен.
Я предпочитаю четвертый: в космосе существуют другие формы разумной жизни, но мы их не замечаем. В 2015 году меня пригласили на ланч в связи с проектами Breakthrough Listen Initiatives*, целью которых является поиск разумной внеземной жизни. В рамках проекта Breakthrough Listen проводятся наблюдения за звездным небом на двух радиотелескопах. Используется самое совершенное оборудование, проект имеет очень щедрое финансирование и обеспечен тысячами часов рабочего времени телескопов. В настоящее время это крупнейшая в мире научная программа, направленная на поиск свидетельств существования внеземных цивилизаций. Проект Breakthrough Message — это международный конкурс по созданию посланий, которые могут быть прочтены развитой цивилизацией. Но пока мы сами не продвинулись несколько дальше, надо с осторожностью относиться к возможным ответам. На нашей нынешней стадии встреча с более развитой цивилизацией может оказаться похожей на встречу американских аборигенов с Колумбом, и я сомневаюсь, что аборигены были от этой встречи очень счастливы. (. )
Сохранится ли жизнь на Земле?
В 1947 году стрелка показывала без семи минут полночь. Сейчас она ближе к Судному дню, чем когда-либо, не считая начала 1950-х годов, когда была развязана холодная война. Часы и движение стрелки, разумеется, чисто символические, но мне хотелось бы подчеркнуть, что к столь тревожному предупреждению ученых, которому отчасти способствовало избрание Дональда Трампа, следует отнестись серьезно. Эти часы и сама идея о том, что время, отведенное человечеству, истекает или даже заканчивается, что это — реальность или паникерство? Они предупреждают своевременно или напрасно?
Я лично очень заинтересован во времени. Во-первых, моя книга, ставшая бестселлером и главной причиной моей известности за границами научного сообщества, называлась «Краткая история времени». Кто-то даже мог подумать, что я эксперт по времени, хотя, конечно, в наши дни быть экспертом, наверное, не самое лучшее дело. Во-вторых, как человек, которому в двадцать один год сказали, что ему осталось пять лет жизни, но у которого в 2018 году за плечами уже семьдесят шесть лет, я эксперт по времени в другом, гораздо более персональном смысле. Я очень остро и тревожно ощущаю течение времени и большую часть жизни прожил с ощущением, что дарованное мне время, как говорится, взято взаймы.
Не припомню периода, когда мир находился политически в более нестабильном положении, чем сейчас. Огромное количество людей в экономическом и социальном смысле чувствуют себя выброшенными на обочину. В результате они обращаются к популистским или, по крайней мере, популярным политикам, имеющим ограниченный опыт государственной деятельности, чья способность принимать обдуманные решения в моменты кризиса все еще нуждается в проверке. Из этого следует, что стрелку часов Судного дня приходится переводить ближе к критической точке, учитывая действия безответственных или злонамеренных сил, подталкивающих наступление Армагеддона.
Планете сейчас грозит опасность в таком количестве областей, что мне трудно сохранять позитив. Опасности слишком велики и слишком многочисленны.
Прежде всего, Земля становится для нас слишком мала. Наши физические ресурсы истощаются пугающими темпами. Мы преподнесли планете катастрофический подарок в виде изменения климата. Повышение температуры, сокращение полярных льдов, исчезновение лесов, перенаселение, болезни, войны, голод, недостаток питьевой воды и резкое сокращение видов животных — все это решаемые, но до сих пор не решенные проблемы.
В то же время многие из тех же самых политиков отрицают реальность рукотворного изменения климата или как минимум способности человека обратить эти изменения вспять. Но мир сейчас стоит на грани ряда экологических кризисов. Есть опасения, что глобальное потепление может стать самопроизвольным, если уже не стало таковым. Таяние арктических и антарктических льдов сокращает количество солнечной энергии, отражаемой в космическое пространство, и тем самым еще больше способствует повышению температуры. Климатические изменения могут погубить амазонские и другие тропические леса, а это ликвидирует один из способов удаления из атмосферы углекислого газа. Повышение температуры воды в океанах может дать толчок дополнительному выбросу больших объемов углекислого газа. Оба этих явления усилят парниковый эффект, что интенсифицирует глобальное потепление.
В результате наш климат станет похож на венерианский: нестерпимый зной с сернокислотными дождями при температуре 460 градусов Цельсия. Существование человечества станет невозможным. Мы должны пойти дальше Киотского протокола — международного соглашения, принятого в 1997 году, и немедленно начать сокращать углеродные выбросы. Технологии у нас есть. Не хватает лишь политической воли.
Мы можем быть невежественными, мы можем совершать бездумные действия. В истории уже случались подобные кризисы, но обычно всегда оставались еще не освоенные места, которые можно было колонизировать. В 1492 году Колумб открыл Новый Свет, но второго Нового Света у нас нет. Нет Утопии под боком. Нам катастрофически не хватает пространства, и единственный путь для нас — к новым мирам.
Вселенная — жестокое место. Звезды поглощают планеты, сверхновые звезды испускают в пространство смертоносное излучение, черные дыры сталкиваются, астероиды носятся со скоростью в десятки километров в секунду. Разумеется, все эти явления не делают космос особо привлекательным местом, но именно они являются причиной того, что нам следует отправляться в космос, а не сидеть на месте. Мы никак не можем защитить себя от столкновения с астероидом. Последнее крупное столкновение произошло примерно 66 миллионов лет назад. Оно считается причиной исчезновения динозавров. Такое может произойти еще раз. Это не научная фантастика; это гарантировано физическими законами и теорией вероятности.
Доказанные и недоказанные теории Стивена Хокинга
Некоторые теории Стивена Хокинга произвели революцию в нашем взгляде на Вселенную, но другие по-прежнему заставляют ученых ломать голову.
Стивен Хокинг был одним из величайших физиков-теоретиков современности. Он наиболее известен своими выступлениями в популярных средствах массовой информации и постоянной борьбой с изнурительной болезнью, но его истинное влияние связано с его блестящей пятидесятилетней карьерой в науке.
Начиная с докторской диссертации в 1966 году, его новаторская работа продолжалась безостановочно вплоть до его последней работы в 2018 году, завершенной всего за несколько дней до смерти в возрасте 76 лет.
Стивен Хокинг работал на передовых интеллектуальных рубежах физики, и его теории часто казались причудливо далекими от реальности в то время, когда он их формулировал. Тем не менее, все время появляются новые подтверждающие доказательства его теорий.
От его новаторских взглядов на черные дыры до объяснения начала Вселенной — вот некоторые из его теорий, которые были подтверждены… а некоторые все еще витают в воздухе.
Стивен Хокинг написал свою докторскую диссертацию в критический момент, когда шли жаркие споры между двумя соперничающими космологическими теориями: Большим взрывом и устойчивым состоянием.
Обе теории признавали, что Вселенная расширяется, но в первой она расширялась из ультракомпактного, сверхплотного состояния в конечное время в прошлом, а вторая предполагала, что Вселенная расширяется вечно, при этом постоянно создается новая материя для поддержания постоянной плотности.
В своей диссертации Стивен Хокинг показал, что теория устойчивого состояния математически внутренне противоречива. Вместо этого он утверждал, что Вселенная началась как бесконечно малая, бесконечно плотная точка, называемая сингулярностью. Сегодня описание Хокинга почти повсеместно принято среди ученых.
2 Черные дыры реальны
Имя Стивена Хокинга больше всего ассоциируется с черными дырами — еще одним видом сингулярности, образующимся, когда звезда подвергается полному коллапсу под действием собственной гравитации.
Эти математические курьезы возникли из общей теории относительности Эйнштейна, и они обсуждались десятилетиями, когда Хокинг обратил на них свое внимание в начале 1970-х годов.
Согласно статье в Nature, его гениальным ходом было объединить уравнения Эйнштейна с уравнениями квантовой механики, превратив то, что ранее было теоретической абстракцией, во что-то, что выглядело так, будто оно действительно могло существовать во Вселенной.
Окончательное доказательство того, что Стивен Хокинг был прав, появилось в 2019 году, когда телескоп Event Horizon получил прямое изображение сверхмассивной черной дыры, скрывающейся в центре гигантской галактики Messier 87.
3 Излучение Хокинга
Черные дыры получили свое название из-за того, что их гравитация настолько сильна, что фотоны или частицы света не могут покинуть их. Но в своих ранних работах по этой теме Стивен Хокинг утверждал, что реальность более сложна, чем эта монохромная картина.
Применяя квантовую теорию, а именно идею о том, что пары «виртуальных фотонов» могут спонтанно создаваться из ничего, он понял, что некоторые из этих фотонов, по-видимому, излучаются черной дырой.
Эта теория, которую теперь называют излучением Хокинга, была недавно подтверждена в лабораторном эксперименте в Израильском технологическом институте Техниона. Вместо реальной черной дыры исследователи использовали ее акустический аналог — «звуковую черную дыру», из которой звуковые волны не могут выйти. Они обнаружили эквивалент излучения Хокинга в точности в соответствии с предсказаниями физика.
4 Теорема о площади черной дыры
В классической физике энтропия или беспорядок системы, который может только увеличиваться со временем, никогда не уменьшается. Вместе с Якобом Бекенштейном Хокинг предположил, что энтропия черной дыры измеряется площадью поверхности окружающего ее горизонта событий.
Недавнее открытие гравитационных волн, излучаемых сливающимися парами черных дыр, показывает, что Стивен Хокинг снова был прав. Как Хокинг сказал BBC после первого такого события в 2016 году, «наблюдаемые свойства системы согласуются с предсказаниями о черных дырах, которые я сделал в 1970 году … площадь последней черной дыры больше, чем сумма площадей первоначальных черных дыр». Более поздние наблюдения предоставили дальнейшее подтверждение «теоремы о площади» Хокинга.
5 Информационный парадокс
Существование излучения Хокинга создает серьезную проблему для теоретиков. Кажется, это единственный физический процесс, который удаляет информацию из Вселенной.
Основные свойства материала, из которого образовалась черная дыра, кажутся утерянными навсегда; выходящее излучение ничего не говорит нам о них. Это так называемый информационный парадокс, который ученые пытались решить десятилетиями.
Собственный взгляд Стивена Хокинга на загадку, опубликованный в 2016 году, заключается в том, что информация на самом деле не потеряна. Она хранится в облаке частиц с нулевой энергией, окружающем черную дыру, которую он назвал «мягкими волосами». Но теорема Хокинга о волосатой черной дыре — лишь одна из нескольких выдвинутых гипотез, и на сегодняшний день никто не знает истинного ответа.
6 Изначальные черные дыры
Черные дыры создаются в результате гравитационного коллапса уже существующей материи, такой как звезды. Но также возможно, что некоторые из них были созданы спонтанно в очень ранней Вселенной, вскоре после Большого взрыва.
Стивен Хокинг был первым человеком, глубоко изучившим теорию таких первичных черных дыр. Оказывается, они могут иметь практически любую массу, от очень малой до очень большой — хотя действительно крошечные из них уже «испарились» из-за излучения Хокинга.
Одна интригующая возможность, рассмотренная Хокингом, заключается в том, что первичные черные дыры могут составлять загадочную темную материю, которая, по мнению астрономов, пронизывает Вселенную. Однако, текущие данные наблюдений указывают на то, что это маловероятно. В любом случае, в настоящее время у нас нет инструментов наблюдения, чтобы обнаружить первичные черные дыры или сказать, составляют ли они темную материю или нет.
7 Мультивселенная
Одной из тем, над которой Стивен Хокинг работал в конце своей жизни, была теория мультивселенной — идея о том, что наша Вселенная, начавшаяся в результате Большого взрыва, является лишь одной из бесконечного числа сосуществующих пузырьковых вселенных.
Хокингу не понравилось предположение некоторых ученых о том, что любая ситуация, которую вы можете себе представить, должна происходить прямо сейчас где-то в этом бесконечном множестве.
В своей последней статье 2018 года Хокинг стремился, по его собственным словам, «попытаться приручить мультивселенную». Он предложил новую математическую основу, которая, не отказываясь от мультивселенной в целом, сделала ее конечной, а не бесконечной. Но, как и в случае с любыми спекуляциями о параллельных вселенных, мы понятия не имеем, верны ли его идеи. И вряд ли в ближайшее время ученые смогут проверить его идею.
8 Гипотеза о защите хронологии
Как ни удивительно это звучит, законы физики — в том смысле, в каком мы их понимаем сегодня — не запрещают путешествия во времени. Решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна включают «замкнутые временные кривые», которые позволят вам вернуться в свое прошлое.
Стивена Хокинга это беспокоило, потому что он чувствовал, что путешествие во времени назад порождает логические парадоксы, которые просто невозможны.
Поэтому он предположил, что некий неизвестный в настоящее время закон физики предотвращает возникновение замкнутых временных кривых — его так называемая «гипотеза защиты хронологии». Но «догадка» — это просто «догадка» на научном языке, и мы действительно не знаем, возможно ли путешествие во времени или нет.
9 Нет создателя
Один из вопросов, который чаще всего задают космологам, — «что происходило до Большого взрыва?»
По мнению Стивена Хокинга, этот вопрос не имеет смысла. Фактически само время, а также Вселенная и все, что в ней, началось с Большого взрыва.
«Для меня это означает, что у создателя нет возможности существовать, — сказал он, — потому что у создателя нет времени существовать». Многие люди не согласятся с этим мнением, но Стивен Хокинг выражал его неоднократно на протяжении всей своей жизни.
Это утверждение почти наверняка попадает в категорию «никогда не будет решено тем или иным способом».
10 Пророчества Судного Дня
В последние годы своей жизни Стивен Хокинг сделал серию мрачных пророчеств относительно будущего человечества, к которым он, видимо, относился вполне серьезно
Они варьируются от предположения о том, что неуловимый бозон Хиггса, или «частица Бога», может вызвать вакуумный пузырь, который поглотит вселенную, до враждебных инопланетных вторжений и захвата власти искусственным интеллектом. Хотя Стивен Хокинг был прав во многих вещах, нам остается только надеяться, что он ошибался в этих.