Стивън Хокинг беше един от най-великите теоретични физици на нашето време, чиято кариера продължи повече от 50 години.
Хокинг е работил за напреднал интелектуалецграниците на физиката и теориите му често изглеждаха странни. Във всеки случай по времето, когато за първи път ги озвучи. Те обаче бавно, но сигурно се приемат в научната общност. От революционни възгледи за черните дупки до обяснение как е започнала Вселената, ето някои от неговите теории, които вече са потвърдени, но не са.
Големият взрив спечели
Хокинг започва да пише докторската си дисертация в момент, когато в научната общност има разгорещен дебат за това как започва Вселената.Две съперничещи си идеи имаха свой собствен начин да обяснят началото на всичко: теорията за Големия взрив и теорията за стабилността.И двамата признават, че Вселената се разширява, но в първата тя се разширява от ултракомпактно, свръхплътно състояние, докато втората предполага, че Вселената се разширява вечно, като постоянно се създава нова материя, за да поддържа постоянна плътност.
Хокинг показа в дисертацията си, че теориятастационарното състояние е математически противоречиво на себе си. Физикът твърди, че Вселената започва като безкрайно малка, безкрайно плътна точка - с особеност. Днес описанието на Хокинг е почти общоприето сред учените.
Черните дупки са истински
Името на Хокинг е най -свързано с чернокожите.дупки - друг вид особеност. Тези обекти се образуват, когато звездата се срути под собствената си гравитация. Проблемът беше, че въпреки че съществуването на черни дупки се вписва в общата теория на относителността на Айнщайн, то противоречи на квантовата физика. Хокинг привлече вниманието към черните дупки в началото на 70-те години.
Изображение на черна дупка от първото събитие в Хоризонт - публикувано от Националната научна фондация през 2019 г.
Според статия в Nature той комбинира уравнениятаАйнщайн с уравненията на квантовата механика, за да докаже възможността за черни дупки. В резултат на това това, което преди беше теоретична абстракция, се превърна в жизнеспособна теория. Последното доказателство, че Хокинг е бил прав, дойде през 2019 г., когато телескопът Event Horizon засне жив образ на свръхмасивна черна дупка, дебнеща в центъра на гигантската галактика Месие 87.
Черните дупки получават името си от фактаче гравитацията им е толкова силна, че фотони или леки частици не могат да ги напуснат. Но в ранните си писания по темата Хокинг твърди, че ситуацията не е толкова проста.
Радиация на Хокинг
Черните дупки получават името си от факта, че тежестта им е толкова силна, че фотони или леки частици не могат да ги напуснат. Но в първите си писания по темата Хокинг се чувства различно.
Прилагайки квантовата теория, а именно идеята заче двойки „виртуални фотони“ могат спонтанно да се създадат от нищото, той осъзна, че някои от тези частици очевидно са излъчени от черната дупка. Тази теория, която сега се нарича радиация на Хокинг, наскоро беше потвърдена в лабораторен експеримент в Технион Израелския технологичен институт, Израел. Вместо истинска черна дупка, изследователите са използвали акустичен аналог - "звукова черна дупка", от която звуковите вълни не могат да избягат. Те откриха еквивалента на радиацията на Хокинг точно както бяха предсказали физиците.
Информационен парадокс
Съществуването на радиация на Хокинг създава сериознопроблем за теоретиците. Според изчисленията на Хокинг черните дупки трябва да излъчват елементарни частици и да се изпаряват с течение на времето. Това изглежда е единственият физически процес, който "премахва" информацията от Вселената. Това означава, че основните свойства на материала, от който е образувана черната дупка, се губят завинаги; изходящата радиация не ни казва нищо за тях. Това обаче противоречи на общите принципи на квантовата механика. Това противоречие се нарича "информационен парадокс" и ученият работи върху разрешаването му през последните 40 години.
Хокинг вярва, че всъщност информация засъставът на черните дупки не се губи. През 2016 г. професорът заяви, че той се съхранява в облак от частици с нулева енергия, който заобикаля черна дупка - ученият го нарече „светлинен пух“ в статията си Black Hole Entropy and Soft Hair.
Заглавието на статията е толкова странно на пръв погледе препратка към физическата "теорема без коса" за черна дупка, където "коса" е метафора за информация за материята, която черната дупка поглъща и не освобождава обратно. Той е посветен на информационния парадокс: ученият от няколко десетилетия се опитва да разбере какво се случва с информацията в черните дупки. Но теоремата за „космата” черна дупка на Хокинг е само една от няколкото хипотези, изтъкнати и днес информационният парадокс остава неразрешен.
Мултивселена
Една от темите, с които Хокинг работи в краяживот, съществуваше теорията за мултивселената - идеята, че нашата вселена, която се е появила в резултат на Големия взрив, е само една от безкрайния брой съсуществуващи „балонни вселени“.
Хокинг обаче не беше доволен от предположениетонякои учени, че всяка нелепа ситуация, която можете да си представите, се случва точно сега някъде в този безкраен брой паралелни вселени. И така, в последната си статия от 2018 г., по собствените му думи, Хокинг „се опита да укроти мултивселената“. Той предложи нова математическа рамка, която, без да изоставя мултивселената като цяло, я направи крайна, а не безкрайна. Но, както при всяка спекулация за паралелни вселени, ние нямаме представа дали идеите му са верни. И едва ли учените ще успеят да тестват идеята му в близко бъдеще.
Хипотезата заБезопасностХронология
Колкото и изненадващо да звучи, законите на физиката са в силав смисъла, в който ги разбираме днес - не забранявайте пътуванията във времето. Решенията на уравненията на Айнщайн от общата теория на относителността включват "затворени времеви криви", които ще позволят на човек да се върне към миналото си. Но, отново, Хокинг не беше доволен от това - той беше сигурен, че пътуването във времето назад генерира логически парадокси, които са просто невъзможни.
Затова той предположи, че някоинеизвестен в момента закон на физиката предотвратява възникването на затворени времеви криви. Той изрази своето предположение в „хипотезата за защита на хронологията“. Но това е само предположение и все още не е известно дали пътуването във времето е възможно или не.
Тъмни пророчества
В последните години от живота си Хокинг направи поредица от тъмни пророчества относно бъдещето на човечеството.
Те варират от предположението, чеНеуловимият Хигс бозон или „частица на Бог“ може да задейства вакуумен балон, който поглъща Вселената, преди враждебни извънземни нашествия и изкуствен интелект да завземат властта на Земята. Докато Стивън Хокинг беше прав за много неща, можем само да се надяваме, че е сгрешил в това отношение.
Прочетете още
"Живи вкаменелости" се излюпиха в американската пустиня. Спяха десетилетия
Разгледайте дигиталното изкуство, направено от анализ на книгите на Исак Азимов
Брансън, Безос и Пересилд: защо известни хора летят в космоса и какво правят там
Космологична особеност - По подразбиранесъстоянието на Вселената в началния момент на Големия взрив. Това е един от примерите за гравитационни сингулярности, предсказани от общата теория на относителността (GR) и някои други теории на гравитацията.