Stephen Hawking bol jedným z najväčších teoretických fyzikov súčasnosti, ktorého kariéra trvala viac ako 50 rokov.
Hawking pracoval pre pokročilého intelektuálahranice fyziky a jeho teórie sa často zdali bizarné. V každom prípade v čase, keď ich prvýkrát vyslovil. Vo vedeckej komunite sú však pomaly, ale isto prijímané. Od revolučných názorov na čierne diery až po vysvetlenie, ako vznikol vesmír, tu sú niektoré z jeho teórií, ktoré už boli potvrdené a nie.
Veľký tresk vyhral
Hawking začal písať svoju dizertačnú prácu v rten moment, keď sa vo vedeckej komunite rozprúdila búrlivá diskusia o tom, ako vznikol vesmír. Dve konkurenčné myšlienky vysvetlili začiatok všetkého po svojom: teória veľkého tresku a teória stability. Obaja akceptovali, že vesmír sa rozpína, ale v prvom sa rozpína z ultrakompaktného, ultrahustého stavu a druhý predpokladá, že vesmír sa rozpína večne, pričom sa neustále vytvára nová hmota, aby sa udržala konštantná hustota.
Hawking vo svojej dizertačnej práci ukázal, že teóriarovnovážny stav je matematicky protirečivý sám so sebou. Fyzik tvrdil, že vesmír začal ako nekonečne malý, nekonečne hustý bod - s jedinečnosťou. Dnes je Hawkingov popis medzi učencami takmer všeobecne akceptovaný.
Čierne diery sú skutočné
Hawkingovo meno sa najviac spája s černochmi.diery - ďalší druh singularity. Tieto objekty vznikajú, keď sa hviezda zrúti pod vlastnou gravitáciou. Problém bol v tom, že hoci existencia čiernych dier zapadá do Einsteinovej všeobecnej teórie relativity, je v rozpore s kvantovou fyzikou. Hawking upozornil na čierne diery začiatkom 70. rokov minulého storočia.
Prvý obrázok čiernej diery na horizonte udalostí – vydaný Národnou vedeckou nadáciou v roku 2019
Podľa článku v Nature spojil rovniceEinstein s rovnicami kvantovej mechaniky na preukázanie možnosti čiernych dier. V dôsledku toho sa to, čo bývalo teoretickou abstrakciou, zmenilo na životaschopnú teóriu. Posledný dôkaz, že Hawking mal pravdu, prišiel v roku 2019, keď teleskop Event Horizon zachytil živý obraz supermasívnej čiernej diery číhajúcej v strede obrovskej galaxie Messier 87.
Čierne diery dostali svoje meno podľa skutočnostiže ich gravitácia je taká silná, že ich fotóny alebo častice svetla nemôžu opustiť. Ale vo svojich raných spisoch na túto tému Hawking tvrdil, že situácia nie je taká jednoduchá.
Hawkingovo žiarenie
Čierne diery dostali svoje meno podľa toho, že ich gravitácia je taká silná, že ich fotóny alebo častice svetla nemôžu opustiť. Ale vo svojich raných spisoch na túto tému sa Hawking cítil inak.
Aplikovaním kvantovej teórie, konkrétne myšlienky ože páry "virtuálnych fotónov" môžu byť spontánne vytvorené z ničoho, uvedomil si, že niektoré z týchto častíc boli zjavne emitované z čiernej diery. Táto teória, teraz nazývaná Hawkingovo žiarenie, bola nedávno potvrdená v laboratórnom experimente na Technion Israel Institute of Technology v Izraeli. Namiesto skutočnej čiernej diery vedci použili akustický analóg – „zvukovú čiernu dieru“, z ktorej zvukové vlny nemôžu uniknúť. Našli ekvivalent Hawkingovho žiarenia presne tak, ako to fyzici predpovedali.
Informačný paradox
Existencia Hawkingovho žiarenia spôsobuje vážneproblém pre teoretikov. Podľa Hawkingových výpočtov by čierne diery mali emitovať elementárne častice a časom sa vypariť. Zdá sa, že ide o jediný fyzikálny proces, ktorý „odstraňuje“ informácie z vesmíru. To znamená, že základné vlastnosti materiálu, z ktorého čierna diera vznikla, sú navždy stratené; vychádzajúce žiarenie nám o nich nič nehovorí. To je však v rozpore so všeobecnými princípmi kvantovej mechaniky. Tento rozpor sa nazýva „informačný paradox“ a vedec na jeho riešení pracoval posledných 40 rokov.
Hawking veril, že v skutočnosti informácie ozloženie čiernych dier sa nestratí. V roku 2016 profesor uviedol, že je uložený v oblaku častíc s nulovou energiou, ktorý obklopuje čiernu dieru – vedec to vo svojom článku Entropia čiernej diery a jemné vlasy nazval „svetelné chmýří“.
Názov článku je na prvý pohľad taký zvláštnyje odkaz na fyzikálny „no hair teorém“ pre čiernu dieru, kde „vlas“ je metafora pre informáciu o hmote, ktorú čierna diera pohltí a nepustí späť. Venuje sa informačnému paradoxu: vedec sa už niekoľko desaťročí snaží pochopiť, čo sa deje s informáciami v čiernych dierach. Hawkingova veta o „chlpatej“ čiernej diere je však len jednou z niekoľkých hypotéz a dnes zostáva informačný paradox nevyriešený.
Multivesmír
Jedna z tém, s ktorou Hawking na konci pracovalživota, existovala teória multivesmíru - myšlienka, že náš vesmír, ktorý sa objavil v dôsledku Veľkého tresku, je len jedným z nekonečného množstva koexistujúcich "bublinových vesmírov".
Hawking však nebol spokojný s týmto predpokladomniektorí vedci, že akákoľvek smiešna situácia, ktorú si dokážete predstaviť, sa práve teraz deje niekde v tejto nekonečnej množine paralelných vesmírov. Hawking sa teda vo svojom poslednom článku v roku 2018 podľa vlastných slov „pokúsil skrotiť multivesmír“. Navrhol nový matematický rámec, ktorý bez toho, aby opustil multivesmír ako celok, ho urobil konečným, nie nekonečným. Ale ako pri každej špekulácii o paralelných vesmíroch, ani tu netušíme, či sú jeho myšlienky správne. A je nepravdepodobné, že vedci budú môcť jeho nápad v blízkej budúcnosti otestovať.
Hypotéza obezpečnosťchronológia
Akokoľvek prekvapivo to znie, fyzikálne zákony sú inv zmysle, ako ich chápeme dnes – cestovanie v čase nie je zakázané. Riešenia Einsteinových rovníc všeobecnej relativity zahŕňajú „uzavreté časové krivky“, ktoré umožnia človeku vrátiť sa do svojej minulosti. Ale Hawking s tým opäť nebol spokojný - bol si istý, že cestovanie v čase dozadu vytvára logické paradoxy, ktoré sú jednoducho nemožné.
Preto predpokladal, že niektorév súčasnosti neznámy fyzikálny zákon zabraňuje vzniku uzavretých časových kriviek. Svoj predpoklad vyjadril v „hypotéze ochrany chronológie“. Je to však len odhad a zatiaľ nie je známe, či je cestovanie v čase možné alebo nie.
Temné proroctvá
V posledných rokoch svojho života urobil Hawking sériu temných proroctiev o budúcnosti ľudstva.
Pohybujú sa od predpokladu, žeNepolapiteľný Higgsov bozón alebo „častica Boha“ by mohol spustiť vákuovú bublinu, ktorá pohltí vesmír, skôr než sa moci na Zemi zmocnia nepriateľské mimozemské invázie a umelá inteligencia. Aj keď mal Stephen Hawking v mnohých veciach pravdu, môžeme len dúfať, že sa v tomto mýlil.
Čítaj viac
V americkej púšti sa vyliahli „živé fosílie“. Spali desiatky rokov
Pozrite sa na digitálne umenie vyrobené z analýzy kníh Isaaca Asimova
Branson, Bezos a Peresild: prečo známi ľudia lietajú do vesmíru a čo tam robia
Kozmologická singularita – údajnástav vesmíru v počiatočnom momente Veľkého tresku. Je to jeden z príkladov gravitačných singularít predpovedaných všeobecnou teóriou relativity (GR) a niektorými ďalšími teóriami gravitácie.