Естественнонаучное знание. Приближенный характер естественнонаучных знаний

Оставим в стороне текущие дела и погрузимся в мир науки, а конкретнее - теоретической физики. Стивен Хокинг - один из самых знаменитых и популярных учёных-физиков нашего времени, сделал немало научных открытий и предположений об устройстве мира.

1. Прошлое - это вероятность

По словам Хокинга, одно из следствий теории квантовой механики заключается в том, что события, произошедшие в прошлом, не происходили каким-то определённым образом. Вместо этого они произошли всеми возможными способами. Это связано с вероятностным характером вещества и энергии согласно квантовой механике: до тех пор, пока не найдётся сторонний наблюдатель, всё будет парить в неопределённости.

Хокинг: «Независимо от того, какие воспоминания вы храните о прошлом в настоящее время, прошлое, как и будущее, неопределённо и существует в виде спектра возможностей».

2. Существует «Теория всего»

М-теория, предложенная Эдвардом Виттеном в 1990-х годах, была осмыслена и доработана Хокингом и его коллегой Леонардом Млодиновым. М-теория является ответвлением теории струн и описывает всю Вселенную разом. Согласно ей, на самом мельчайшем уровне все частицы состоят из бран - многомерных мембран, свойства которых могут объяснить абсолютно все процессы, происходящие в нашей Вселенной. Кстати, эта теория также предполагает существование огромного числа вселенных, в которых действуют физические законы, отличные от наших.

3. Общая теория относительности имеет отношение к ошибкам навигационных систем

Общая теория относительности была сформулирована Эйнштейном в 1915-м году. В ней постулируется, что «гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого́ пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии.»

Хокинг выступил в роли популяризатора этой теории. Он утверждает, в частности, что «Если общая теория относительности не будет принята во внимание в GPS-навигационных спутниковых системах, ошибки в определении глобальных позиций будут накапливаться со скоростью около 10 км в день. Важно понимать, что, чем ближе объект к Земле, тем медленнее течёт время. Таким образом, в зависимости от того, на каком расстоянии от Земли находятся спутники, их бортовые часы будут работать с разными скоростями. Эту разницу мы могли бы компенсировать автоматически, если бы этот эффект учитывался».

4. Аквариумные рыбки угнетены

«Представьте себя рыбкой, живущей в аквариуме с выпуклыми стенками. Что вы знали бы о нашем мире, если бы всю жизнь смотрели на него в искажении от стекла и не имели возможности выбраться? Невозможно познать истинную природу реальности: мы считаем, что чётко представляем себе окружающий мир, но, говоря метафорически, мы обречены всю жизнь провести в аквариуме, так как возможности нашего тела не дают нам выбраться из него.» - рассуждает Хокинг.

Впечатлённые этой метафорой власти города Монц, Италия, несколько лет назад законодательно запретили держать рыбок в круглых аквариумах, чтобы искажение света не мешало рыбкам воспринимать мир таким, какой он есть.

5. Кварки никогда не бывают одиноки

Кварки, «строительные блоки» протонов и нейтронов, существуют только группами и никогда - по одному. Сила, которая связывает кварки, увеличивается с увеличением расстояния между ними, так что, если попытаться оттянуть один кварк от другого, то чем сильнее вы будете тянуть, тем сильнее он будет пытаться вырваться и вернуться обратно. Свободные кварки не встречаются в природе.

6. Вселенная породила сама себя

Хокинг является убеждённым атеистом. Он посвятил немало времени научным доказательствам того, что для существования жизни никакой Бог не нужен. Одно из его знаменитых высказываний звучит так: «Поскольку существует такая сила как гравитация, Вселенная могла и создала себя из ничего. Самопроизвольное создание - причина того, почему существует Вселенная, почему существуем мы. Нет никакой необходимости в Боге для того, чтобы „зажечь“ огонь и заставить Вселенную работать».

Селена Парфёнова (www.factroom.ru)

В данном разделе мы собрали информацию для тех, кто интересуется биографиями детей Стивена Хокинга. Судьба его потомков, в целом, сложилась достаточно успешно. Все его дети родились от первого брака Хокинга — в 1965 году он женился на Джейн Уайлд. У них родились сын Роберт (р. 1967), дочь Люси (р. 1970) и сын Тимоти (р. 1979).

Никто не верил, что у такого физически немощного человека может быть трое абсолютно здоровых детей.

Жизнь Хокинга проходила в разнообразных поездках и путешествиях. Жена сопровождала его всюду, прихватив с собой детей, которых некому было оставить. Практически всегда поездки превращались в маленький кошмар.

Семья Хокингов, сверху Люси и Роберт, в середине — Тимоти, рядом с ним мать Джейн и отец Стивен

«Утром 17 июля 1967 года мы умудрились зарегистрироваться на рейс в Лондонском аэропорту. Авиакомпания предоставила кресло для Стивена, обнаружившего, что он обязан в него немедленно усесться и быть препровожденный в зал ожидания вылетов. Отягощенная поклажей и Робертом, я трусила сзади. Я водрузила Роберта (сына) на колени Стивена и отправилась за сэндвичами. Вернувшись, увидела нечто повергшее меня в неописуемый ужас. Роберт был на месте. Блаженно улыбаясь, лежал на коленях у отца, положив голову ему на грудь. Лицо Стивена выражало нечеловеческую муку. По его новым брюкам стекала широкая желтая река. Он оказался в западне и беспомощно наблюдал, как широкий желтый поток устремляется в его туфли…». — цитата из книги Джейн Хокинг

Роберт

Роберт Хокинг - британский инженер-программист. Старший сын известного английского физика-теоретика, космолога и автора, профессора Стивена Хокинга и его бывшей жены Джейн Уайлд Хокинг. Роберт был единственным ребенком Хокинга, который проявил интерес к науке и стремился стать ученым. Однако позже он стал инженером-программистом, который в настоящее время работает с Microsoft и остается в Сиэтле, штат Вашингтон, США, со своей женой и детьми.

Люси

Кэтрин Люси Хокинг родилась 2 ноября 1970 года. Дочь Стивена Хокинга и Джейн Уайлд Хокинг. Восхищаясь родителями, Люси выбрала для себя основным видом деятельности литературу и исследования. На данный момент Люси Хокинг проживает в Лондоне, активно занимается просветительской и педагогической деятельностью, является известным филантропом.

Тимоти

Тимоти Хокинг родился 15 апреля 1979 года и стал последним, третьим ребенком в семье Стивена Хокинга и его первой жены Джейн. Несмотря на все слухи о том, что Тимоти был сыном друга семьи Джонатана, официально он - «Хокинг». Тимоти получил возможность провести полноценный разговор с отцом только после своего пятого дня рождения, когда Стивену Хокингу предоставили возможность разговаривать через специальную программу-синтезатор голоса.

Профессор Хокинг является обладателем двенадцати почетных ученых званий. Хокинг награжден большим количеством различных премий, медалей и призов. Он также является членом Королевского Научного Общества и Национальной Академии Наук США.

Стивену Хокингу удается сочетать семейную жизнь (у него трое детей и один внук) со своими исследованиями в теоретической физике и многочисленными поездками и публичными лекциями.

Это совершенно обычная биография хорошего физика, если не знать, что в двадцать с небольшим лет, во время работы над диссертацией Хокинг был практически полностью парализован из-за развития неизлечимой формы атрофирующего склероза и остается в этом состоянии всю свою жизнь.

Сейчас ему не повинуются практически все мышцы тела. Тем не менее, он продолжает ездить по миру, читать лекции, писать книги и вести активную научную деятельность, будоража ученый мир своими теориями о происхождении и развитии Вселенной. И, как видите, даже мечтает совершить полет в невесомости.

Этот плененный дух соединяется с окружающим миром с помощью электронных устройств: встроенного в инвалидное кресло компьютера, специально изготовленного IBM, и синтезатора звука. Общается Хокинг таким образом: по экрану компьютера непрерывно ползут колонки букв (слов и целых выражений), по которым движется курсор. Ученый может останавливать его на нужном месте, и выбранный символ поступает в память компьютера для составления письменного текста. С помощью синтезатора звука специальная программа переводит написанный текст в слитную речь.

Последние годы Хокинг останавливал курсор на нужном месте экрана двумя еще шевелившимися пальцами правой руки. Сейчас отказали и они. Теперь он делает это с помощью подрагиваний правой щеки - на ней укреплен маленький экранчик, на который падает луч инфракрасного датчика. Живая беседа с ученым - это череда коротких фраз, произносимых синтезатором, разделенных паузами тишины, во время которой Хокинг составляет ответ. Свои речи и доклады он пишет и наговаривает заранее. Особые программы компьютера способны также превращать подрагивания щеки в несколько простых команд: повернуть кресло, покатить его, открыть дверь… В остальном его обслуживают несколько сменных медсестер и сиделок, а также добровольцы-аспиранты.

Стивен Хокинг поступил в Оксфордский университет здоровым, шумным, насмешливым юношей и слыл у преподавателей хоть и способным, но нерадивым студентом, увлекавшимся греблей. Первые признаки коварной болезни проявились после окончания начального университетского курса, когда юноша перешел для специализации в области космологии в Кембридж. Движения стали до того неуклюжими, что он мог упасть, что называется, на ровном месте, а во время судьбоносной для него вечеринки, на которой состоялось знакомство с будущей женой Джейн, пролил вино мимо бокала.

Врачи поставили страшный диагноз: амиотрофический латеральный склероз. Ежегодно в мире от этого неизлечимого заболевания умирает 100 тысяч человек. В разных странах его называли по-разному: заболеванием моторных нейронов, болезнью Шарко, боковым амиотрофическим склерозом и болезнью Лу-Геринга - по имени умершего от нее знаменитого бейсболиста. Сущность заболевания при разных названиях одинакова - оно начинается исподволь с нарушения работы опорно-двигательного аппарата, затем постепенно наступает паралич и атрофия разных групп мышц, возникают нарушения речи, дыхания и глотания. При этом слух, зрение, память, сознание, высшие познавательные функции мозга не нарушаются. Этиология неизвестна. Врачи дали Хокингу два - два с половиной года жизни - это было в 1962 году.

Меня часто спрашивают: «Что вы думаете о своей болезни?» - писал Хокинг. - И я отвечаю: «Я не очень много о ней думаю. Стараюсь по мере возможности жить как нормальный человек, не задумываться о своем состоянии и не жалеть о том, что оно чего-то не позволяет мне делать. Когда в 21 год обнаружилось, что у меня нейромоторное заболевание, это было для меня страшным ударом. Осознав, что у меня неизлечимая болезнь, которая, видимо, через несколько лет меня убьет, я был потрясен. Как такое могло случиться именно со мной? За что мне такой конец? Я не знал, что меня ожидает и как быстро болезнь будет прогрессировать. Выйдя из больницы, я ощущал себя приговоренным к казни и вдруг понял, что я очень многим мог бы заняться, если бы исполнение приговора отложили. Не раз меня посещала мысль пожертвовать жизнью ради спасения других. В конце концов, все равно пришлось бы умереть, а так это могло бы принести кому-то пользу.

В своих исследованиях я не видел большого смысла, поскольку не предполагал дожить до получения докторской степени, однако время шло, а развитие болезни словно замедлилось. К тому же я продвинулся в своей работе. Но по-настоящему все изменила моя помолвка с девушкой по имени Джейн Уайлд, с которой я познакомился примерно в то же время, когда мне поставили диагноз. Это дало мне стимул к жизни. Раз мы собирались пожениться, я должен был получить место, а для получения места нужно было защитить диссертацию. Поэтому я впервые в жизни принялся за работу. К моему удивлению, мне это понравилось. Раньше жизнь казалась мне скучной. Но перспектива умереть рано заставила меня понять, что жизнь стоит того, чтобы жить».

Стивену повезло, что он решил работать в теоретической физике, так как это была одна из немногих областей науки, где его болезнь не являлась серьезной помехой. К тому же по мере ухудшения состояния его научная репутация росла, благодаря чему он мог занять должность, позволяющую вести исследования, не читая лекций студентам.

Кто-то сказал: «Если вы знаете, что завтра утром вас повесят, это помогает вам хорошо сосредоточиться, - заметила мать Стивена Изобель Хокинг. - И он (сын) действительно сосредоточился на своей работе так, как, я думаю, не смог бы сосредоточиться в противном случае… Нет, нет, конечно, я не могу назвать такую болезнь удачей. Но для него это было меньшей бедой, чем было бы для многих других людей.

В 1966 году Хокинг защищает диссертацию и становится доктором философии. Спустя несколько лет избирается членом Королевского общества и Лукасианским профессором математики. А как же болезнь? Она развивалась параллельно его профессиональным успехам. Если на свою свадьбу в 1965 году Стивен пришел, опираясь на палку, то в 1967 году, когда родился старший сын, ходил на костылях, а во время появления на свет дочери и младшего сына, передвигался уже в инвалидной коляске.

Я страдаю нейромоторным заболеванием практически всю мою взрослую жизнь, но это не помешало мне иметь семью и добиться успехов в работе, - пишет Стивен Хокинг. - И все это благодаря помощи, оказанной мне женой, детьми и многими другими людьми и организациями. Мне повезло, что мое состояние ухудшалось медленнее, чем в большинстве таких случаев. Это доказывает, что никогда не надо терять надежды.

Действительно, доказывает. Глядя на маленькую скорчившуюся в кресле фигурку в черном костюме, в больших очках, с уложенными на коленях неподвижными руками, трудно представить, что этот человек написал десятки фундаментальных научных статей, обозначивших величайшие достижения современной космологии и астрофизики. Его интеллект, оптимизм и чувство юмора выдают лишь блеск умных, чуть ироничных глаз да еле видное движение губ в улыбке.
Жизнь в ореховой скорлупе

Пять лет назад, незадолго до своего 60-летия Хокинг не справился с управлением новой электрической коляски - она врезалась в стену и опрокинулась. Стивен упал, ушиб голову, поломал ногу и попал в больницу, однако на веселых юбилейных торжествах в Кембридже присутствовал лично. В большом зале собралось тогда около двухсот гостей, крупнейших ученых со всего мира.

Я так рад видеть всех вас! - сказал Стивен Хокинг своим гостям.- Замечательно, что почти все, кто был приглашен, смогли приехать. Это показывает, что у теоретической физики, как и у дружбы, нет границ.

Программа юбилея была рассчитана на четыре дня и завершилась симпозиумом «Будущее теоретической физики и космология», на котором Стивен Хокинг с синяками и загипсованной ногой подвел краткие итоги своей работы. По сути, это был обзор его усилий по объединению двух фундаментальных физических теорий - релятивистской теории гравитации и квантовой механики, которые играют определяющую роль в эволюции нашей Вселенной. Свою речь он назвал 60 Years in a Nutshell, что буквально означает «60 лет в ореховой скорлупе». Как тут не вспомнить Гамлета, принца Датского, который говорил: «О Боже! Я мог бы заключить себя в ореховую скорлупу и считать себя владыкой бесконечного пространства…»

«Эйнштейн наших дней», как его иногда называют журналисты, предложил свою модель Вселенной, в которой ключевую роль играют две концепции времени. Это так называемое «реальное время», то есть психологически переживаемое время человеческого бытия, и «воображаемое время» - время, в котором протекает жизнь Вселенной. Эти времена чудесным образом сопряжены, утверждает ученый в своей книге «Краткая история времени. От Большого взрыва до черных дыр». Книга вышла в 1988 году в Англии, США и Канаде. И больше года - абсолютный рекорд для научно-популярного труда - возглавляла списки бестселлеров по обе стороны Атлантического океана. К настоящему времени она издана тиражом в несколько десятков миллионов экземпляров, в том числе есть два российских издания.

Кстати сказать, текст «Краткой истории времени» и на английском, и на русском языках можно найти в Интернете. О сложнейших явлениях и проблемах Хокинг пишет легко и прозрачно. В книге есть только одно уравнение, знаменитое эйнштейновское Е=мс2, да простые графики. Вдобавок к этому автор снабдил книгу ясным и четким словарем терминов. О чем книга? О самом главном - о жизни, о нашем месте во Вселенной, о ее рождении и смерти, о времени как физической проблеме, о соотношении пространства и времени, которые, по словам ученого, «образуют вместе некую поверхность, которая имеет конечную протяженность, но не имеет границ и краев».

Любопытно, что поначалу Хокинг был уверен, что создание полной непротиворечивой единой теории, которая приведет к «полному пониманию всего происходящего вокруг нас и нашего собственного существования», не за горами. Он говорил, что ее основные принципы станут доступны пониманию каждого человека и все смогут принять участие в интереснейшей дискуссии о том, почему так произошло, что существуем мы и существует Вселенная. Впрочем, сейчас в возможности создания единой теории Хокинг уже не уверен, о чем он и заявил в телевизионной лекции, прочитанной для слушателей Массачусетского технологического института (США), которую все желающие могли также посмотреть в Интернете.

Ученый не только читает публичные лекции, он ездит на научные конференции по всему миру и дает многочисленные интервью, подбрасывая газетчикам сенсационные заявления. Так, на последней пресс-конференции в Гонконге он сказал: «Поскольку жизни на Земле угрожает все возрастающая опасность внезапной гибели в результате глобального потепления, ядерной войны или генетически созданного вируса и тому подобных катастроф - человечество, если оно хочет сохранить себя, должно расселиться в космосе. Колонии на Луне или Марсе нас не спасут. Мы нигде не найдем таких благоприятных условий, как на Земле, пока не освоим другие звездные системы».

В последнее время одной из новых сфер интересов Хокинга стало создание экзоскелетов - механизмов, способных дублировать и усиливать работу мышц человека. Помните фильм «Чужие»? Тот эпизод, где лейтенант Рипли сражалась в механическом костюме с космическим монстром? Это и есть экзоскелет. Одно из первых подобных устройств создала команда учёных и инженеров из Японии. Закрепленный на поясе человека мини-компьютер улавливает информацию о малейшем движении мышц по электрическим импульсам на коже и затем усиливает их при помощи сервомоторов. Предполагается, что такие робокостюмы в перспективе смогут использовать и люди с ограниченными двигательными возможностями. Может быть, такого рода кибернетическое чудо позволит Хокингу обрести какую-то свободу движений?

Согласно результатам недавнего опроса, Стивен Хокинг является для английских юношей от 16 до 18 лет одним из трех самых уважаемых современников. На первом месте - чемпион мира по регби Уилкинсон, на втором - Хокинг, на третьем - футболист Бекхэм. Комментируя результаты опроса, Стивен заявил: «Многие годы меня называли вторым в списке самых умных британцев. Но звание примера для молодежи действительно делает мне честь».