Zamanın Kısa Tarihi -A Brief History of Time
 İlk baskı
| |
| Yazar | Stephen Hawking |
|---|---|
| Ülke | Birleşik Krallık |
| Dilim | İngilizce |
| Ders | kozmoloji |
| Yayımcı | Bantam Dell Yayıncılık Grubu |
Yayın tarihi |
1988 |
| Ortam türü | Baskı ( Ciltli ve Ciltsiz ) |
| Sayfalar | 256 |
| ISBN'si | 978-0-553-10953-5 |
| OCLC | 39256652 |
| 523.1 21 | |
| LC Sınıfı | QB981 .H377 1998 |
| Bunu takiben | Kara Delikler ve Bebek Evrenler ve Diğer Denemeler |
Zamanın Kısa Tarihi: Büyük Patlamadan Kara Deliklere ,İngiliz fizikçi Stephen Hawking'in teorik kozmoloji üzerine bir kitabıdır. İlk olarak 1988'de yayınlandı. Hawking, kitabı önceden fizik bilgisi olmayan okuyucular ve ilginç konular hakkında yeni bir şeyler öğrenmekle ilgilenen insanlar için yazdı.
In A Time History Brief yapısı, kökeni, geliştirme ve nihai kaderi hakkında teknik olmayan açısından yazma Hawking, Evrenin çalışmanın amacı, astronomi ve modern fizik . Uzay ve zaman gibi temel kavramlardan , Evreni oluşturan temel yapı taşlarından ( kuarklar gibi ) ve onu yöneten temel kuvvetlerden ( yerçekimi gibi ) bahsediyor . Big Bang ve kara delikler gibi kozmolojik fenomenler hakkında yazıyor . Modern bilim adamlarının Evreni tanımlamak için kullandıkları iki ana teoriyi, genel görelilik ve kuantum mekaniğini tartışıyor . Son olarak, Evrendeki her şeyi tutarlı bir şekilde tanımlayan birleştirici bir teori arayışından bahsediyor .
Kitap en çok satanlar listesine girdi ve 25 milyondan fazla sattı.
yayın
1983'ün başlarında Hawking , Cambridge University Press'te astronomi kitaplarından sorumlu editör olan Simon Mitton'a kozmoloji üzerine popüler bir kitap için fikirleriyle ilk kez yaklaştı . Mitton, Hawking'in ulaşmak istediği havaalanı kitapçılarındaki alıcıları erteleyeceğini düşündüğü taslak taslaktaki tüm denklemler hakkında şüpheliydi. Biraz zorlukla, Hawking'i bir denklem hariç hepsini bırakmaya ikna etti. Yazar, kitaptaki her denklem için okuyucunun yarıya ineceği konusunda uyarıldığını , bu nedenle yalnızca tek bir denklem içerdiğini kitabın teşekkür notunda not eder : . Kitap, araştırdığı kavramların bazılarını detaylandırmak için bir dizi karmaşık model, diyagram ve başka illüstrasyonlar kullanıyor.
İçindekiler
Gelen Zamanın Kısa Tarih , Hawking girişimleri denek bir dizi açıklamak kozmolojide de dahil olmak üzere, büyük Bang , kara delikler ve ışık konileri uzman olmayan okuyucuya. Ana amacı, konuya genel bir bakış vermektir, ancak aynı zamanda bazı karmaşık matematiği açıklamaya da çalışır . Kitabın 1996 baskısında ve sonraki baskılarında, Hawking zaman yolculuğu ve solucan delikleri olasılığını tartışıyor ve zamanın başlangıcında kuantum tekilliği olmayan bir Evrene sahip olma olasılığını araştırıyor.
Bölüm 1: Evren Resmimiz
İlk bölümde Hawking , Aristoteles ve Ptolemy'nin fikirleri de dahil olmak üzere astronomik çalışmaların tarihini tartışıyor . Aristoteles, zamanının diğer birçok insanının aksine, Dünya'nın yuvarlak olduğunu düşünüyordu . O gözlemleyerek bu sonuca vardık ay tutulmalarını ve ayrıca bir artış gözlemleyerek o dünyanın yuvarlak gölge neden olduğunu düşünmüş rakım arasında Kuzey yıldızı kuzeye ayrıca yer gözlemcilerin bakış açısıyla. Aristoteles ayrıca Güneş'in ve yıldızların "mistik nedenlerle" Dünya'nın etrafında mükemmel daireler çizdiğini düşündü . İkinci yüzyıl Yunan astronomu Ptolemy de Güneş ve yıldızların Evrendeki konumlarını düşündü ve Aristoteles'in düşüncesini daha ayrıntılı olarak tanımlayan bir gezegen modeli yaptı.
Bugün bunun tersinin doğru olduğu biliniyor: Dünya Güneş'in etrafında dönüyor. Yıldızların ve Güneş'in konumu hakkındaki Aristotelesçi ve Ptolemaik fikirler, 16., 17. ve 18. yüzyıllarda bir dizi keşifle alt üst oldu. Dünyanın Güneş'in etrafında döndüğüne dair ayrıntılı bir argüman sunan ilk kişi , 1514'te Polonyalı rahip Nicholas Copernicus'tu . Yaklaşık bir yüzyıl sonra, İtalyan bir bilim adamı olan Galileo Galilei ve bir Alman bilim adamı olan Johannes Kepler , Ay'ın uydularının nasıl çalıştığını inceledi . bazı gezegenler gökyüzünde hareket etti ve gözlemlerini Copernicus'un düşüncesini doğrulamak için kullandı.
Gözlemlere uyması için Kepler dairesel yerine eliptik bir yörünge modeli önerdi . Yerçekimi üzerine 1687 tarihli kitabı Principia Mathematica'da Isaac Newton , Copernicus'un fikrini daha da desteklemek için karmaşık matematik kullandı. Newton'un modeli aynı zamanda Güneş gibi yıldızların sabit olmadığı, daha çok uzakta hareket eden nesneler olduğu anlamına geliyordu. Yine de Newton, Evrenin az çok statik olan sonsuz sayıda yıldızdan oluştuğuna inanıyordu. Alman filozof Heinrich Olbers de dahil olmak üzere çağdaşlarının çoğu aynı fikirde değildi.
Evrenin kökeni, yüzyıllar boyunca bir başka büyük çalışma ve tartışma konusunu temsil etti. Aristoteles gibi ilk filozoflar Evrenin sonsuza kadar var olduğunu düşünürken, St. Augustine gibi ilahiyatçılar evrenin belirli bir zamanda yaratıldığına inanıyorlardı. St. Augustine ayrıca zamanın Evrenin yaratılmasıyla birlikte doğan bir kavram olduğuna inanıyordu. 1000 yıldan fazla bir süre sonra, Alman filozof Immanuel Kant , zamanın başlangıcı olmadığını savundu.
1929'da astronom Edwin Hubble , çoğu galaksinin birbirinden uzaklaştığını keşfetti; bu ancak Evrenin kendisinin boyutu büyüyorsa açıklanabilirdi. Sonuç olarak, on ila yirmi milyar yıl önce, hepsinin tek bir son derece yoğun yerde bir arada oldukları bir zaman vardı. Bu keşif, Evrenin başlangıcı kavramını bilim alanına getirdi. Günümüzde bilim adamları iki teori, kullanmak Albert Einstein 'ın görelilik genel teorisi ve kuantum mekaniği kısmen Evrenin işleyişini açıklamak. Bilim adamları hala Evrendeki her şeyi tanımlayacak eksiksiz bir Büyük Birleşik Teori arıyorlar . Hawking, eksiksiz bir birleşik teorinin keşfinin türümüzün hayatta kalmasına yardımcı olmayabileceğine ve hatta yaşam tarzımızı etkilemeyebileceğine, ancak insanlığın en derin bilgi arzusunun devam eden arayışımız için yeterli gerekçe olduğuna ve hedefimizin hiçbir şey olmadığına inanıyor. içinde yaşadığımız Evrenin tam bir tanımından daha az.
Bölüm 2: Uzay ve Zaman
Stephen Hawking , Newton mekaniğinin tanıtılmasının ardından Aristoteles'in mutlak uzay teorisinin nasıl sona erdiğini anlatıyor . Bu tanımlamada, bir nesnenin 'duruyor' veya 'hareket halinde' olup olmadığı, gözlemcinin eylemsiz referans çerçevesine bağlıdır ; bir nesne, aynı yönde aynı hızda hareket eden bir gözlemci tarafından görüldüğü gibi "durgun" veya farklı bir yönde ve/veya farklı bir hızda hareket eden bir gözlemci tarafından görüldüğü gibi "hareket halinde" olabilir. Mutlak bir "dinlenme" durumu yoktur. Ayrıca Galileo Galilei , Aristoteles'in ağır cisimlerin hafif cisimlere göre daha hızlı düştüğü teorisini de çürütmüştür. Bunu, farklı ağırlıktaki nesnelerin hareketini gözlemleyerek deneysel olarak kanıtladı ve üzerlerine bir dış kuvvet etki etmedikçe tüm nesnelerin aynı hızda düşeceği ve aynı anda dibe ulaşacağı sonucuna vardı.
Aristoteles ve Newton mutlak zamana inanıyorlardı . Bir olay birbirinden farklı hareket durumlarında iki doğru saat kullanılarak ölçülürse, geçen zaman miktarı konusunda anlaşacaklarına inanıyorlardı (bugün bunun doğru olmadığı biliniyor). Sonlu hızı ile, ışığın olanlar bilim adamı tarafından açıklanmıştır olması Ole Rømer onun gözlemlenmesi ile, Jüpiter ve uydularından Io . Io'nun Jüpiter'in etrafında döndüğünde farklı zamanlarda göründüğünü gözlemledi, çünkü Dünya ile Jüpiter arasındaki mesafe zamanla değişiyor.
Işığın gerçek yayılımı, ışığın sabit bir hızda hareket eden dalgalar halinde hareket ettiği sonucuna varan James Clerk Maxwell tarafından tanımlandı . Maxwell ve diğer birçok fizikçi, ışığın , Michelson-Morley deneyi tarafından çürütülmüş olan, eter adı verilen varsayımsal bir sıvıdan geçmesi gerektiğini savundu . Einstein ve Henri Poincaré daha sonra mutlak zamanın olmadığını varsayarak ışığın hareketini açıklamak için etere gerek olmadığını savundular . Özel görelilik kuramı olursa olsun gözlemcinin hızı ne sonlu bir hızla ışık gezilerini savunarak bu dayanmaktadır. Ayrıca, ışık hızı, herhangi bir bilginin seyahat edebileceği en yüksek hızdır.
Kütle ve enerji, kütlesi olan herhangi bir nesnenin ışık hızında hareket etmesi için sonsuz miktarda enerjiye ihtiyaç olduğunu açıklayan ünlü denklem ile ilişkilidir . Işık hızını kullanarak bir metre tanımlamanın yeni bir yolu geliştirildi. "Olaylar", hangi olaylara izin verildiğini ve hangilerinin geçmiş ve gelecekteki ışık konilerine dayanmadığını sınırlayan bir uzay-zaman grafik temsili olan ışık konileri kullanılarak da tanımlanabilir . "Uzay" ve "zaman"ın özünde bağlantılı olduğu 4 boyutlu bir uzay - zaman da tanımlanmıştır. Bir cismin uzaydaki hareketi, kaçınılmaz olarak onun zamanı deneyimleme şeklini etkiler.
Einstein'ın genel görelilik kuramı, yerçekimini maddenin üzerine uyguladığı bir kuvvet olarak tanımlayan Newton'un görüşünün aksine, Einstein'a göre uzay-zamanın bükülmesinin neden olduğu bir yanılsama olan ' yerçekimi ' tarafından bir ışık ışınının yolunun nasıl etkilendiğini açıklar. diğer konu. Olarak uzay-zaman eğrisinin , ışık, bu 4-boyutlu "uzay-" olarak düz bir yolda hareket, fakat yerçekimi etkileri için 3 boyutlu uzayda eğrisine görünebilir. Bu düz hatlı yollar jeodeziklerdir . İkiz paradoks , bir düşünce deneyi içinde özel görelilik özdeş ikizler kapsayan, birbirlerine göre farklı hızlarda hareket edersek ikizler farklı yaşlandırabilir düşünmektedir ya da eşit olmayan uzay-zaman eğriliği ile farklı yerlerde yaşamış olsa bile. Özel görelilik , olayların gerçekleştiği uzay ve zaman arenalarına dayanırken, genel görelilik , kuvvetin uzay-zaman eğriliğini değiştirebildiği ve genişleyen Evrene yol açan dinamiktir. Hawking ve Roger Penrose bunun üzerinde çalıştılar ve daha sonra genel göreliliği kullanarak Evrenin bir başlangıcı varsa, o zaman bir sonu olması gerektiğini kanıtladılar.
Bölüm 3: Genişleyen Evren
Bu bölümde Hawking ilk olarak fizikçilerin ve astronomların yıldızların Dünya'dan göreli uzaklığını nasıl hesapladıklarını anlatıyor. 18. yüzyılda, Sir William Herschel , gece gökyüzündeki birçok yıldızın konumlarını ve mesafelerini doğruladı. 1924'te Edwin Hubble , Cepheid değişken yıldızlarının Dünya'dan bakıldığında parlaklıklarını kullanarak mesafeyi ölçmek için bir yöntem keşfetti . Parlaklık Bu yıldızların, parlaklık ve mesafe basit matematiksel formülle ilişkilidir. Tüm bunları kullanarak dokuz farklı galaksinin uzaklığını hesapladı. Çok sayıda yıldız içeren oldukça tipik bir sarmal gökadada yaşıyoruz.
Yıldızlar bizden çok uzaktalar, bu yüzden onların tek karakteristik özelliğini, ışıklarını gözlemleyebiliriz. Bu ışık bir prizmadan geçirildiğinde bir spektrum meydana getirir . Her yıldızın kendi tayfı vardır ve her elementin kendine özgü tayfı olduğundan, kimyasal bileşimini bilmek için bir yıldızın ışık tayfını ölçebiliriz. Sıcaklıklarını bilmek için yıldızların termal spektrumlarını kullanırız. 1920'de bilim adamları farklı galaksilerin tayflarını incelerken, yıldız tayfının bazı karakteristik çizgilerinin tayfın kırmızı ucuna doğru kaydığını buldular. Bu fenomenin sonuçları Doppler etkisi tarafından verildi ve birçok galaksinin bizden uzaklaştığı açıktı.
Bazı galaksilerin kırmızıya kayması nedeniyle bazı galaksilerin de maviye kayması olacağı varsayıldı. Bununla birlikte, kırmızıya kaymış gökadalar, maviye kaymış gökadalardan çok daha fazlaydı. Hubble, kırmızıya kayma miktarının göreceli mesafeyle doğru orantılı olduğunu buldu. Bundan, Evrenin genişlediğini ve bir başlangıcı olduğunu belirledi. Buna rağmen, statik bir Evren kavramı 20. yüzyıla kadar devam etti. Einstein durağan bir Evrenden o kadar emindi ki, ' kozmolojik sabit'i geliştirdi ve sonsuz yaşta bir evrenin var olmasına izin vermek için 'anti-yerçekimi' güçlerini tanıttı. Ayrıca, birçok gökbilimci de genel göreliliğin sonuçlarından kaçınmaya çalıştı ve özellikle dikkate değer bir istisna olan Rus fizikçi Alexander Friedmann dışında statik Evrenlerine sıkışıp kaldılar .
Friedmann çok basit iki varsayımda bulundu: Evren biz nerede olursak olalım özdeştir, yani homojenlik ve baktığımız her yönde özdeştir, yani izotropi . Sonuçları, Evrenin statik olmadığını gösterdi. İki fizikçiler zaman O'nun varsayımlar sonradan ispat edilmiştir Bell Labs , Arno Penzias ve Robert Wilson , bulunan beklenmedik mikrodalga radyasyonu gökyüzünün belirli bir bölümünden fakat her yerden ve neredeyse aynı miktarda sadece. Böylece Friedmann'ın ilk varsayımının doğru olduğu kanıtlandı.
Aynı zamanda, Robert H. Dicke ve Jim Peebles de mikrodalga radyasyonu üzerinde çalışıyorlardı . Erken Evrenin parıltısını arka plan mikrodalga radyasyonu olarak görebilmeleri gerektiğini savundular. Wilson ve Penzias bunu zaten yapmışlardı, bu yüzden 1978'de Nobel Ödülü'ne layık görüldüler . Ayrıca, Evrendeki yerimiz istisnai değil , bu yüzden Evreni, uzayın herhangi bir bölümünden yaklaşık olarak aynı olarak görmeliyiz, bu da aşağıdakileri destekler: Friedmann'ın ikinci varsayımı. Benzer modeller Howard Robertson ve Arthur Walker tarafından yapılana kadar çalışmaları büyük ölçüde bilinmiyordu .
Friedmann'ın modeli, Evrenin evrimi için üç farklı model tipine yol açtı. İlk olarak, Evren belirli bir süre genişleyecektir ve genişleme hızı Evrenin yoğunluğundan daha az olursa (yerçekimi çekimine yol açar), sonuçta Evrenin daha sonraki bir aşamada çökmesine yol açacaktır. İkincisi, Evren genişleyecektir ve bir süre sonra, Evrenin genişleme hızı ve yoğunluğu eşit olursa, yavaş yavaş genişler ve durur, bu da biraz statik bir Evrene yol açar. Üçüncüsü, Evrenin yoğunluğu, Evrenin genişleme oranını dengelemek için gereken kritik miktardan daha azsa, Evren sonsuza kadar genişlemeye devam edecektir.
İlk model , Evrenin uzayının içe doğru kıvrılmasını tasvir ediyor . İkinci modelde, boşluk düz bir yapıya yol açacaktır ve üçüncü model negatif 'eyer şekilli' eğrilik ile sonuçlanacaktır . Hesaplasak bile mevcut genişleme hızı, karanlık madde ve tüm yıldız kütleleri dahil Evrenin kritik yoğunluğundan daha fazladır . İlk model , genel görelilik teorisinin (Friedmann'ın çözümlerinin buna dayandığı) aynı zamanda " tekillik " olarak bilinen sonsuz yoğunluklu ve sıfır hacimli bir uzaydan bir Büyük Patlama olarak Evrenin başlangıcını içeriyordu .
Bu zamanın başlangıcı kavramı (Belçikalı Katolik rahip Georges Lemaître tarafından önerildi ), evrenin ebedi olmak yerine zamanda bir başlangıcı olduğuna dair İncil'deki iddiayı desteklediğinden, başlangıçta dini inançlar tarafından motive edilmiş gibi görünüyordu. Böylece Hermann Bondi , Thomas Gold ve Fred Hoyle tarafından Big Bang teorisiyle rekabet etmek için yeni bir teori, "kararlı hal teorisi" tanıtıldı . Tahminleri, mevcut Evren yapısıyla da eşleşti. Ancak yakınımızdaki radyo dalgası kaynaklarının uzak Evren'den çok daha az olması ve şu anda olduğundan çok daha fazla radyo kaynağının olması, bu teorinin başarısız olmasına ve Big Bang Teorisinin evrensel olarak kabul edilmesine neden oldu. Evgeny Lifshitz ve Isaak Markovich Khalatnikov da Big Bang teorisine bir alternatif bulmaya çalıştılar ancak başarısız oldular .
Roger Penrose , çöken bir yıldızın, Kara Delik adı verilen sıfır boyutlu, sonsuz yoğunlukta ve eğrilikte bir bölgeyle sonuçlanabileceğini kanıtlamak için ışık konilerini ve genel göreliliği kullandı . Hawking ve Penrose, Evren'in bir tekillikten doğması gerektiğini birlikte kanıtladılar ve kuantum etkileri hesaba katıldığında Hawking'in kendisi de bunu çürüttü.
4. Bölüm: Belirsizlik İlkesi
Belirsizlik ilkesi hız ve konumu söylüyor parçacığın kesin olarak bilinemez. Bir parçacığın nerede olduğunu bulmak için bilim adamları parçacığa ışık tutarlar. Yüksek frekanslı bir ışık kullanılırsa, ışık konumu daha doğru bulabilir ancak parçacığın hızı daha az kesin olacaktır (çünkü ışık parçacığın hızını değiştirecektir). Daha düşük bir frekans kullanılırsa, ışık hızı daha doğru bulabilir ancak parçacığın konumu daha az kesin olacaktır. Belirsizlik ilkesi, deterministik bir teori ya da gelecekte her şeyi öngörebilecek bir teori fikrini çürüttü.
Dalga parçacık ikiliği ışık davranışı da bu bölümde ele alınmıştır. Işık (ve diğer tüm parçacıklar) hem parçacık benzeri hem de dalga benzeri özellikler sergiler.
Işık dalgalarının tepeleri ve çukurları vardır . Bir dalganın en yüksek noktası tepe, dalganın en alt noktası çukurdur. Bazen bu dalgaların birden fazlası birbirini etkileyebilir . Işık dalgaları birbiriyle etkileştiğinde, tek tek ışık dalgalarından farklı özelliklere sahip tek bir dalga gibi davranırlar.
Bölüm 5: Temel Parçacıklar ve Doğa Kuvvetleri
Kuarklar ve diğer temel parçacıklar bu bölümün konusudur.
Kuarklar , evrendeki maddenin çoğunluğunu oluşturan temel parçacıklardır . Kuarkların altı farklı "tadı" vardır: yukarı , aşağı , garip , çekicilik , alt ve üst . Kuarkların ayrıca üç " renkleri " vardır: kırmızı, yeşil ve mavi. Bazı özellikleri bakımından kuarklardan farklı olan antikuarklar da vardır .
Tüm parçacıklar (örneğin kuarklar) spin adı verilen bir özelliğe sahiptir . Spin parçacık gösterileri parçacık farklı yönlerden benziyor bize neyi. Örneğin, 0 spinli bir parçacık her yönden aynı görünüyor. Döndürülen bir parçacık, parçacık tamamen (360 derece) döndürülmediği sürece her yönde farklı görünür. Hawking'in spin 1 parçacığı örneği bir oktur. Bir spin iki parçacığının aynı görünmesi için yarıya kadar (veya 180 derece) döndürülmesi gerekir.
Kitapta verilen örnek çift başlı oktur. Evrende iki grup parçacık vardır: spini 1/2 olan parçacıklar ( fermiyonlar ) ve spini 0, 1 veya 2 olan parçacıklar ( bozonlar ). Sadece fermiyonlar Pauli dışlama ilkesini takip eder . Pauli'nin dışlama ilkesi (Avusturyalı fizikçi Wolfgang Pauli tarafından 1925'te formüle edilmiştir ) fermiyonların aynı kuantum durumunu paylaşamayacağını belirtir (örneğin, iki "spin up" proton uzayda aynı yeri işgal edemez). Fermiyonlar bu kuralı takip etmeseydi, karmaşık yapılar var olamazdı.
0, 1 veya 2 spinli bozonlar, dışlama ilkesine uymazlar. Bu parçacıkların bazı örnekleri sanal gravitonlar ve sanal fotonlardır . Sanal gravitonların 2 'lik bir spine sahip ve taşıma kuvveti arasında yer çekimi . Bu, yerçekimi iki şeyi etkilediğinde, aralarında sanal gravitonların değiş tokuş edildiği anlamına gelir. Sanal fotonların dönüşü 1'dir ve atomları bir arada tutan elektromanyetik kuvveti taşır .
Yerçekimi kuvveti ve elektromanyetik kuvvetlerin yanı sıra zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler de vardır. Zayıf nükleer kuvvet sorumludur radyoaktivite . Zayıf nükleer kuvvet esas olarak fermiyonları etkiler . Güçlü çekirdek kuvveti bağlandığı bir araya kuark hadronların , genellikle nötron ve proton ve ayrıca bir araya nötronları ve protonları bağlanan atom çekirdeklerinin . Güçlü nükleer kuvveti taşıyan parçacık gluondur . Renk hapsi adı verilen bir fenomen nedeniyle , kuarklar ve gluonlar asla kendi başlarına bulunmazlar (aşırı yüksek sıcaklıklar dışında) ve her zaman hadronlar içinde 'sınırlı' kalırlar .
Aşırı yüksek sıcaklıkta, elektromanyetik kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet , tek bir elektrozayıf kuvvet gibi davranır . Daha da yüksek sıcaklıklarda, elektrozayıf kuvvet ve güçlü nükleer kuvvetin de tek bir kuvvet gibi davranması beklenir. Bu "birleşik" kuvvetin davranışını tanımlamaya çalışan teoriler , bilim adamlarının henüz çözemediği birçok fizik gizemini açıklamamıza yardımcı olabilecek Büyük Birleşik Teoriler olarak adlandırılır .
Bölüm 6: Kara Delikler
Kara delikler , yerçekiminin çok güçlü olduğu ve içinden hiçbir şeyin kaçamadığı uzay-zaman bölgeleridir . Çoğu karadelik, çok büyük yıldızların yaşamlarının sonunda çökmesiyle oluşur . Bir yıldızın kara deliğe dönüşmesi için Güneş'ten en az 25 kat daha ağır olması gerekir . Hiçbir parçacığın uzay-zamanın geri kalanına kaçamayacağı bir kara deliğin etrafındaki sınıra olay ufku denir .
Dönmeyen kara delikler küresel simetriye sahiptir . Dönme açısal momentumu olan diğerleri sadece eksen simetrisine sahiptir .
Gökbilimciler için kara delikleri bulmak zordur çünkü hiç ışık üretmezler. Bir yıldız tükettiğinde biri bulunabilir. Bu olduğunda, içeri giren madde , teleskoplarla görülebilen güçlü X-ışınları yayar .
Bu bölümde Hawking , 1974'te başka bir bilim adamı olan Kip Thorne ile yaptığı ünlü bahsinden bahsediyor . Hawking, kara deliklerin var olmadığını, Thorne ise var olduğunu savundu. Hawking, Cygnus X-1'in gerçekten bir kara delik olduğunu kanıtlayan yeni kanıtlarla bahsi kaybetti .
Bölüm 7: Hawkings Radyasyonu
Bu bölüm, Stephen Hawking'in keşfettiği kara delik davranışının bir yönünü tartışıyor.
Daha eski teorilere göre, kara delikler sadece büyüyebilir ve asla küçülemez, çünkü karadeliğe giren hiçbir şey dışarı çıkamaz. Ancak, 1974'te Hawking, kara deliklerin radyasyon "sızdırabileceğini" iddia eden yeni bir teori yayınladı . Bir kara deliğin kenarına yakın bir yerde bir çift sanal parçacık ortaya çıkarsa neler olabileceğini hayal etti . Sanal parçacıklar kısaca uzay-zamanın kendisinden enerji 'ödünç alır' , sonra birbirleriyle yok olurlar, ödünç alınan enerjiyi geri verirler ve var olmayı bırakırlar. Bununla birlikte, bir kara deliğin kenarında, bir sanal parçacık karadelik tarafından yakalanırken diğeri kaçabilir. Çünkü Termodinamiğin ikinci kanununa , parçacıklar, vakum enerji alarak 'yasaktır'. Böylece parçacık, boşluktan değil karadelikten enerji alır ve karadelikten Hawking radyasyonu olarak kaçar .
Hawking'in teorisine göre, Kara Delikler, bilim adamlarının daha önce inandıkları gibi sonsuza kadar yaşamaya devam etmek yerine, bu radyasyon nedeniyle zamanla çok yavaş küçülmelidir. Teorisi başlangıçta büyük bir şüphecilikle görülse de, kısa süre sonra bilimsel bir atılım olarak kabul edilecek ve Hawking'in bilim camiasında önemli bir tanınırlık kazanmasına neden olacaktır.
Bölüm 8: Evrenin Kökeni ve Kaderi
Evrenin başlangıcı ve sonu bu bölümde tartışılmaktadır.
Çoğu bilim adamı, Evrenin " Big Bang " adı verilen bir genişlemeyle başladığı konusunda hemfikirdir . Big Bang'in başlangıcında Evren, yıldızlar gibi karmaşık yapıların ve hatta atomlar gibi çok basit yapıların oluşumunu engelleyen son derece yüksek bir sıcaklığa sahipti. Büyük Patlama sırasında, Evrenin kısa bir süreliğine genişlediği ("şişirildiği") " enflasyon " adı verilen bir fenomen gerçekleşti. Enflasyon, daha önce araştırmacıları büyük ölçüde karıştıran Evrenin bazı özelliklerini açıklıyor. Enflasyondan sonra evren daha yavaş bir hızda genişlemeye devam etti. Çok daha soğuk hale geldi ve sonunda bu tür yapıların oluşumuna izin verdi.
Hawking ayrıca, gerçekte olduğundan daha yavaş veya daha hızlı büyürse, Evrenin nasıl farklı görünebileceğini tartışır. Örneğin, Evren çok yavaş genişlerse çöker ve yaşamın oluşması için yeterli zaman kalmaz . Evren çok hızlı genişleseydi, neredeyse boş olurdu. Hawking, tartışmalı " sonsuz şişme hipotezi " lehinde tartışıyor ve Evrenimizin, çoğu yaşam için elverişsiz olan farklı fizik yasalarına sahip sayısız evrenden yalnızca biri olduğunu öne sürüyor.
Kuantum yerçekimi kavramı da bu bölümde tartışılmaktadır.
Bölüm 9: Zamanın Oku
Bu bölümde Hawking, insanların gözlemlediği ve deneyimlediği zaman ( Hawking'in bilim yasalarına içkin olduğunu iddia ettiği " hayali zaman " ın aksine) Hawking'in "gerçek zaman" olarak adlandırdığı gibi , neden belirli bir yöne sahip göründüğü hakkında konuşuyor. geçmişten geleceğe doğru. Hawking daha sonra , kendi görüşüne göre zamana bu özelliği veren üç " zaman okunu " tartışır .
Hawking'in ilk zaman oku , termodinamik zaman okudur . Bu, entropinin (Hawking'in düzensizlik dediği) artış yönü tarafından verilir . Hawking'e göre, bu yüzden bir bardağın kırık parçalarının bir araya gelip bütün bir bardağı oluşturduğunu asla görmüyoruz.
İkinci ok, zamanın psikolojik okudur . Öznel zaman algımız tek yönde akıyor gibi görünüyor, bu yüzden geleceği değil geçmişi hatırlıyoruz. Hawking, beynimizin zamanı, düzensizliğin zaman yönünde arttığı şekilde ölçtüğünü iddia ediyor - asla ters yönde çalıştığını gözlemlemiyoruz. Başka bir deyişle Hawking, zamanın psikolojik okunun termodinamik zaman okuyla iç içe olduğunu iddia ediyor.
Hawking'in üçüncü ve son zaman oku, kozmolojik zaman okudur. Bu, Evrenin büzülmek yerine genişlediği zamanın yönüdür. Evrenin büzülme evresi sırasında, termodinamik ve kozmolojik zaman oklarının uyuşmayacağını unutmayın.
Hawking , evren için " sınırsızlık önerisinin ", evrenin tekrar büzülmeden önce bir süre genişleyeceğini ima ettiğini iddia ediyor . Entropiyi yönlendiren şeyin sınırsızlık önermesi olduğunu ve ancak ve ancak evren genişliyorsa iyi tanımlanmış bir termodinamik zaman okunun varlığını öngördüğünü, çünkü bu, evrenin düzgün bir şekilde başlamış olması gerektiğini ima ettiğini iddia etmeye devam ediyor. ve zaman ilerledikçe düzensizliğe doğru büyümesi gereken düzenli bir durum.
Hawking, sınırsız önerme nedeniyle, büzülen bir evrenin iyi tanımlanmış bir termodinamik oku olmayacağını ve bu nedenle yalnızca genişleme aşamasında olan bir Evrenin akıllı yaşamı destekleyebileceğini savunuyor. Zayıf antropik ilkeyi kullanan Hawking, akıllı yaşam tarafından gözlemlenebilmesi için termodinamik okun kozmolojik okla uyuşması gerektiğini iddia etmeye devam ediyor. Hawking'in görüşüne göre, insanların zamanın bu üç okunun aynı yönde ilerlediğini deneyimlemelerinin nedeni budur.
Bölüm 10: Solucan Delikleri ve Zamanda Yolculuk
Pek çok fizikçi, insanların ışık hızından daha hızlı seyahat edebilecekleri veya zamanda geriye gidebilecekleri ileri teknoloji ile olası yöntemler tasarlamaya çalıştılar ve bu kavramlar bilim kurgunun temel dayanakları haline geldi .
Einstein-Rosen köprüleri , genel görelilik araştırması tarihinin başlarında önerildi . Bu "solucan delikleri" dışarıdan kara deliklerle aynı görünecek, ancak giren madde uzay-zamanda farklı bir konuma, potansiyel olarak uzayın uzak bir bölgesinde, hatta zamanda geriye doğru yer değiştirecekti.
Ancak daha sonraki araştırmalar, böyle bir solucan deliğinin, ilk etapta oluşması mümkün olsa bile, normal bir karadeliğe dönüşmeden önce herhangi bir maddenin geçmesine izin vermeyeceğini göstermiştir. Bir solucan deliğinin teorik olarak açık kalmasının ve böylece ışıktan hızlı seyahate veya zaman yolculuğuna izin vermesinin tek yolu , genel göreliliğin enerji koşullarını ihlal eden negatif enerji yoğunluğuna sahip egzotik maddenin varlığını gerektirecektir . Bu nedenle, neredeyse tüm fizikçiler, ışıktan hızlı seyahatin ve zamanda geriye doğru seyahatin mümkün olmadığı konusunda hemfikirdir.
Hawking ayrıca, ışıktan hızlı ve geriye doğru zamanda yolculuğun neden neredeyse kesinlikle imkansız olduğuna dair daha resmi bir açıklama sağlayan kendi " kronoloji koruma varsayımını " da açıklıyor .
Bölüm 11: Fiziğin Birleşmesi
Kuantum alan teorisi (QFT) ve genel görelilik (GR), Evrenin fiziğini kendi uygulanabilirlik alanlarında şaşırtıcı bir doğrulukla tanımlar. Ancak bu iki teori birbiriyle çelişmektedir. Örneğin, QFT'nin belirsizlik ilkesi GR ile uyumsuzdur. Bu çelişki ve QFT ve GR'nin gözlemlenen fenomenleri tam olarak açıklamaması , fizikçileri hem kendi içinde tutarlı olan hem de gözlemlenen fenomenleri mevcut teoriler kadar iyi veya onlardan daha iyi açıklayan bir " kuantum yerçekimi " teorisi aramaya yöneltmiştir .
Hawking, önemli zorluklara rağmen, böyle bir birleşik Evren teorisinin yakında bulunabileceği konusunda ihtiyatlı bir şekilde iyimser. Kitabın yazıldığı sıralarda, " süper sicim teorisi " kuantum kütleçekiminin en popüler teorisi olarak ortaya çıkmıştı, ancak bu teori ve ilgili sicim teorileri hala eksikti ve önemli çabalara rağmen henüz kanıtlanamadı (bu durum şu şekilde devam ediyor: 2021). Sicim teorisi, parçacıkların QFT'de olduğu gibi boyutsuz parçacıklar yerine tek boyutlu "sicimler" gibi davrandığını öne sürer. Bu teller birçok boyutta "titreşir". QFT'deki gibi 3 boyut veya GR'deki gibi 4 boyut yerine, süper sicim teorisi toplam 10 boyut gerektirir. Süper sicim teorisinin gerektirdiği altı "hiper uzay" boyutunun doğası, her biri farklı özelliklere sahip bir evreni tanımlayan sayısız teorik sicim teorisi manzarası bırakarak, incelenmesi imkansız değilse de zordur . Olasılıkların kapsamını daraltmanın bir yolu olmadan, sicim teorisi için pratik uygulamalar bulmak muhtemelen imkansızdır.
Döngü kuantum yerçekimi gibi alternatif kuantum yerçekimi teorileri de benzer şekilde kanıt eksikliğinden ve çalışma zorluğundan muzdariptir.
Hawking bu nedenle üç olasılık önerir: 1) sonunda bulacağımız tam bir birleşik teori vardır; 2) farklı manzaraların örtüşen özellikleri, fiziği zamanla daha doğru bir şekilde açıklamamıza izin verecek ve 3) nihai bir teori yok. Belirsizlik ilkesinin belirlediği sınırlar kabul edilerek üçüncü olasılıktan kaçınılmıştır. İkinci olasılık, şimdiye kadar fizik bilimlerinde neler olup bittiğini giderek daha doğru olan kısmi teorilerle açıklar.
Hawking, böyle bir iyileştirmenin bir sınırı olduğuna ve bir laboratuvar ortamında Evrenin çok erken aşamalarını inceleyerek, 21. yüzyılda fizikçilerin fizikteki şu anda çözülmemiş birçok problemi çözmelerine izin veren eksiksiz bir Kuantum Yerçekimi teorisi bulunacağına inanıyor.
Bölüm 12: Sonuç
Hawking, insanların her zaman Evreni ve içindeki yerlerini anlamak istediklerini belirtir. İlk başta, olaylar rastgele kabul edildi ve insan benzeri duygusal ruhlar tarafından kontrol edildi. Ancak astronomide ve diğer bazı durumlarda, evrenin işleyişindeki düzenli kalıplar kabul edildi. Son yüzyıllardaki bilimsel ilerlemeyle, evrenin iç işleyişi çok daha iyi anlaşıldı. Laplace, on dokuzuncu yüzyılın başında, Evren'in yapısının ve evriminin nihayetinde bir dizi kanunla tam olarak açıklanabileceğini, ancak bu kanunların kökeninin Tanrı'nın alanına bırakıldığını öne sürdü. Yirminci yüzyılda, kuantum teorisi, keşfedilecek gelecekteki yasaların öngörücü doğruluğuna sınırlar koyan belirsizlik ilkesini tanıttı.
Tarihsel olarak, çalışma kozmoloji (bir bütün olarak Dünya ve evrenin kökeni, evrimi ve sonu çalışması) öncelikle felsefi ve dini anlayışlar araması tarafından motive edilmiş, örneğin, daha iyi anlamak için Tanrı'nın doğasını , hatta Tanrı'nın gerçekten var olup olmadığı . Ancak günümüzde bu teoriler üzerinde çalışan çoğu bilim insanı, bu tür felsefi sorular sormak yerine, onlara matematiksel hesaplama ve ampirik gözlem ile yaklaşmaktadır. Bu teorilerin giderek artan teknik doğası, modern kozmolojinin giderek felsefi tartışmadan ayrılmasına neden oldu. Hawking, evrenin gerçek kökenini ve doğasını anlamak ve "insan aklının nihai zaferini" gerçekleştirmek için bir gün herkesin bu teoriler hakkında konuşacağını umduğunu ifade ediyor.
Sürümler
- 1988: İlk baskı, Carl Sagan'ın aşağıdaki hikayeyi anlatan bir girişini içeriyordu : Sagan, 1974'te bilimsel bir konferans için Londra'daydı ve oturumlar arasında daha büyük bir toplantının yapıldığı farklı bir odaya gitti. "Eski bir töreni izlediğimi fark ettim: Gezegendeki en eski bilimsel organizasyonlardan biri olan Kraliyet Cemiyeti'ne yeni arkadaşların katılması . Ön sırada, tekerlekli sandalyedeki genç bir adam çok yavaş bir şekilde imzasını atıyordu ilk sayfalarında Isaac Newton'un imzasını taşıyan bir kitapta adı geçiyor ... Stephen Hawking o zaman bile bir efsaneydi." Girişinde Sagan, Hawking'in , her ikisi de eski Lucasian Matematik Profesörü olan Newton ve Paul Dirac'ın "değerli halefi" olduğunu eklemeye devam ediyor .
Giriş, ilk baskıdan sonra kaldırıldı, çünkü telif hakkı Hawking veya yayıncı yerine Sagan'a aitti ve yayıncının onu sürekli olarak yeniden basma hakkı yoktu. Hawking daha sonraki baskılar için kendi girişini yazdı.
- 1994, Zamanın kısa tarihi – İnteraktif bir macera. SW Hawking, Jim Mervis ve Robit Hairman (Windows 95, Windows 98, Windows ME ve Windows XP için mevcuttur) tarafından oluşturulmuş etkileşimli video materyali içeren bir CD-Rom.
- 1996, Resimli, güncellenmiş ve genişletilmiş baskı: Bu ciltli baskı, metni daha iyi açıklamaya yardımcı olmak için tam renkli çizimler ve fotoğraflar ile orijinal kitapta yer almayan konuların eklenmesini içeriyordu.
- 1998, Onuncu yıl dönümü baskısı: 1996'da yayınlananla aynı metne sahiptir, ancak aynı zamanda ciltsiz olarak da yayınlandı ve yalnızca birkaç diyagramı içeriyor. ISBN 0553109537
- 2005, A Briefer History of Time : Leonard Mlodinow ile orijinal kitabın kısaltılmış bir versiyonunun ortak çalışması . Daha fazla bilimsel gelişme nedeniyle ortaya çıkan yeni sorunları ele almak için tekrar güncellendi. ISBN 0-553-80436-7
Film
1991'de Errol Morris , Hawking hakkında bir belgesel film yönetti , ancak bir başlığı paylaşsalar da, film Hawking'in biyografik bir çalışması ve kitabın filme alınmış bir versiyonu değil.
Uygulamalar
"Stephen Hawking's Pocket Universe: A Brief History of Time Revisited" adlı kitaptan uyarlanmıştır. Uygulama, Penguin Random House grubunun bir bölümü olan Transworld yayıncıları için Preloaded tarafından geliştirilmiştir .
Uygulama 2016'da üretildi. Ben Courtney (şimdi Lego'dan ) tarafından tasarlandı ve video oyun prodüksiyonunda deneyimli Jemma Harris (şimdi Sony'den ) tarafından üretildi ve yalnızca iOS'ta kullanılabilir .
Opera
New York Metropolitan Operası , Hawking'in kitabına dayanarak 2015-16'da prömiyeri için bir opera görevlendirmişti. Robert Lepage'in bir prodüksiyonunda Alberto Manguel'in bir librettosu ile Osvaldo Golijov tarafından bestelenecekti . Planlanan opera farklı bir konuyla ilgili olacak şekilde değiştirildi ve sonunda tamamen iptal edildi.
Ayrıca bakınız
- Kaplumbağalar sonuna kadar - Hawking'in kitabında görünen kozmolojideki sonsuz gerileme sorununun şakacı bir ifadesi
- Genel görelilik § Daha fazla okuma
- Klasik mekanik ve kuantum mekaniği üzerine ders kitaplarının listesi
- Termodinamik ve istatistiksel mekanik ders kitaplarının listesi
- Hawking İndeksi – insanların bir kitabı pes etmeden önce ne kadar okuyacaklarının, Hawking'in kitabına atıfta bulunarak adlandırılan sahte bir matematiksel ölçümü.
Referanslar
Dış bağlantılar
|
Zamanın Kısa Tarihi hakkında kütüphane kaynakları |