Stephen Hawking byl jedním z největších teoretických fyziků naší doby, jehož kariéra trvala více než 50 let.
Hawking pracoval pro pokročilé intelektuályhranice fyziky a jeho teorie často vypadaly bizarně. V každém případě v době, kdy je poprvé vyslovil. Ve vědecké komunitě jsou však pomalu, ale jistě přijímány. Od revolučních pohledů na černé díry až po vysvětlení, jak vesmír vznikl, zde jsou některé z jeho teorií, které již byly potvrzeny a nikoli.
Velký třesk vyhrál
Hawking začal psát svou doktorskou práci v rten okamžik, kdy se ve vědecké komunitě rozpoutala vášnivá debata o tom, jak vznikl vesmír. Dvě konkurenční myšlenky vysvětlily počátek všeho svým vlastním způsobem: teorie velkého třesku a teorie stability. Oba akceptovali, že se Vesmír rozpíná, ale v prvním se rozpíná z ultrakompaktního, ultrahustého stavu a druhý předpokládá, že se Vesmír rozpíná navždy, zatímco se neustále vytváří nová hmota, aby si udržela konstantní hustotu.
Hawking ve své disertační práci ukázal, že teorieustálený stav je sám o sobě matematicky v rozporu. Fyzik tvrdil, že vesmír začínal jako nekonečně malý, nekonečně hustý bod - s jedinečností. Hawkingův popis je dnes mezi učenci téměř všeobecně přijímán.
Černé díry jsou skutečné
Hawkingovo jméno je nejvíce spojováno s černochy.díry - další druh singularity. Tyto objekty vznikají, když se hvězda zhroutí vlastní gravitací. Problém byl v tom, že ačkoli existence černých děr zapadá do Einsteinovy obecné teorie relativity, odporuje to kvantové fyzice. Hawking upozornil na černé díry na začátku 70. let minulého století.
První snímek černé díry Horizontu události - vydaný Národní vědeckou nadací v roce 2019
Podle článku v Nature spojil rovniceEinstein s rovnicemi kvantové mechaniky k prokázání možnosti vzniku černých děr. V důsledku toho se to, co bývalo teoretickou abstrakcí, změnilo na životaschopnou teorii. Konečný důkaz, že měl Hawking pravdu, přišel v roce 2019, kdy teleskop Event Horizon pořídil živý snímek supermasivní černé díry číhající ve středu obří galaxie Messier 87.
Černé díry dostaly své jméno podle skutečnostiže jejich gravitace je tak silná, že je fotony nebo částice světla nemohou opustit. Ale ve svých raných spisech na toto téma Hawking tvrdil, že situace není tak přímočará.
Hawkingovo záření
Černé díry dostaly své jméno podle toho, že jejich gravitace je tak silná, že je fotony nebo částice světla nemohou opustit. Ale ve svých raných spisech na toto téma se Hawking cítil jinak.
Aplikace kvantové teorie, konkrétně myšlenkyže páry „virtuálních fotonů“ mohou být spontánně vytvořeny z ničeho, uvědomil si, že některé z těchto částic byly zjevně emitovány z černé díry. Tato teorie, nyní nazývaná Hawkingovo záření, byla nedávno potvrzena v laboratorním experimentu na Technion Israel Institute of Technology, Izrael. Vědci místo skutečné černé díry použili akustický analog - „zvukovou černou díru“, ze které zvukové vlny nemohou uniknout. Našli ekvivalent Hawkingova záření přesně tak, jak fyzici předpovídali.
Informační paradox
Existence Hawkingova záření vytváří vážnéproblém pro teoretiky. Podle Hawkingových výpočtů by černé díry měly emitovat elementární částice a časem by se vypařily. Zdá se, že jde o jediný fyzikální proces, který „odstraňuje“ informace z vesmíru. To znamená, že základní vlastnosti materiálu, ze kterého černá díra vznikla, jsou navždy ztraceny; odcházející záření nám o nich nic neříká. To je však v rozporu s obecnými principy kvantové mechaniky. Tento rozpor se nazývá „informační paradox“ a vědec na jeho řešení pracuje posledních 40 let.
Hawking věřil, že ve skutečnosti informace osložení černých děr není ztraceno. V roce 2016 profesor uvedl, že je uložen v oblaku částic nulové energie, který obklopuje černou díru - vědec to ve svém článku Entropie černé díry a měkké vlasy nazval „lehkým chmýřím“.
Název článku je na první pohled tak zvláštníje odkaz na fyzickou „větu bez vlasů“ pro černou díru, kde „vlasy“ jsou metaforou informací o hmotě, kterou černá díra absorbuje a neuvolňuje zpět. Věnuje se informačnímu paradoxu: vědec se již několik desetiletí snaží pochopit, co se děje s informacemi v černých dírách. Hawkingova „chlupatá“ věta o černé díře je však jen jednou z několika předložených hypotéz a dnes informační paradox zůstává nevyřešen.
Multivesmír
Jedno z témat, se kterými Hawking na konci pracovalživot, existovala teorie multivesmíru - myšlenka, že náš vesmír, který se objevil v důsledku Velkého třesku, je jen jedním z nekonečného množství koexistujících „bublinových vesmírů“.
Hawking však s tímto předpokladem nebyl spokojenněkteří vědci, že jakákoli směšná situace, kterou si dokážete představit, se právě teď děje někde v tomto nekonečném počtu paralelních vesmírů. Takže ve svém posledním článku roku 2018 se Hawking podle vlastních slov „pokusil zkrotit multivesmír“. Navrhl nový matematický rámec, který, aniž by opustil multivesmír jako celek, jej učinil konečným, nikoli nekonečným. Ale jako u všech spekulací o paralelních vesmírech nemáme tušení, zda jsou jeho myšlenky správné. A je nepravděpodobné, že by vědci mohli jeho nápad v blízké budoucnosti otestovat.
Hypotéza obezpečnostníchronologie
Jakkoli to zní překvapivě, fyzikální zákony jsou inve smyslu, ve kterém je dnes chápeme - nezakazujte cestování v čase. Řešení Einsteinových rovnic obecné teorie relativity zahrnují „uzavřené časové křivky“, které člověku umožní vrátit se do své minulosti. Ale Hawking s tím opět nebyl spokojený - byl si jistý, že cestování časem zpět generuje logické paradoxy, které jsou prostě nemožné.
Proto předpokládal, že někteřív současnosti neznámý fyzikální zákon brání vzniku uzavřených časových křivek. Svůj předpoklad vyjádřil v „hypotéze ochrany chronologie“. Ale je to jen domněnka a zatím se neví, zda je cestování časem možné nebo ne.
Temná proroctví
V posledních letech svého života Hawking učinil sérii temných proroctví o budoucnosti lidstva.
Pohybují se od předpokladu, žeNepolapitelný Higgsův boson neboli „částice boha“ by mohl spustit vakuovou bublinu, která pohltí vesmír, než se nepřátelské invaze mimozemšťanů a umělá inteligence chopí moci na Zemi. Zatímco Stephen Hawking měl v mnoha věcech pravdu, můžeme jen doufat, že se v tom mýlil.
Přečtěte si více
V americké poušti se vylíhly „živé fosilie“. Spali desítky let
Podívejte se na digitální umění vytvořené z analýzy knih Isaaca Asimova
Branson, Bezos a Peresild: proč slavní lidé létají do vesmíru a co tam dělají
Kosmologická singularita – implikovanástav vesmíru v počátečním okamžiku Velkého třesku. Je to jeden z příkladů gravitačních singularit předpovězených obecnou relativitou (GR) a některými dalšími gravitačními teoriemi.