Стівен Хокінг був одним із найбільших фізиків-теоретиків сучасності, чия кар'єра тривала понад 50 років,
Хокінг працював на передових інтелектуальнихрубежах фізики, і його теорії часто здавалися химерними. У всякому разі, в той час, коли він їх вперше озвучував. Проте, вони повільно, але вірно приймаються в науковому співтоваристві. Від революційних поглядів на чорні діри до пояснення початку існування Всесвіту, ось деякі з його теорій, які вже підтвердилися і які немає.
Великий вибух переміг
Хокінг почав писати свою докторську дисертацію втой момент, коли в науковій спільноті точилися спекотні суперечки про те, як зародився Всесвіт. Дві ідеї, що суперничають, по-своєму пояснювали початок всього — теорія Великого вибуху і теорія стійкості. Обидві визнавали, що Всесвіт розширюється, але в першому вона розширюється з ультракомпактного, надщільного стану, а друга передбачає, що Всесвіт розширюється вічно, при цьому для підтримки постійної густини постійно створюється нова матерія.
У своїй дисертації Хокінг показав, що теоріястійкого стану математично суперечлива сама собі. Фізик стверджував, що Всесвіт почався як нескінченно мала, нескінченно щільна точка - з сингулярності. Сьогодні опис Хокінга майже повсюдно прийнято серед учених.
Чорні діри реальні
Ім'я Хокінга найбільше асоціюється з чорнимидірами - ще одним видом сингулярності. Ці об'єкти утворюються, коли зірка піддається колапсу під дією власної гравітації. Проблема була в тому, що існування чорних дір хоч і вписувалося в загальну теорію відносності Ейнштейна, але суперечило квантовій фізиці. Хокінг звернув увагу на чорні діри на початку 1970-х років.
Перше зображення чорної діри, отримане телескопом Event Horizon - випущено Національним науковим фондом в 2019 році
Згідно зі статтею в Nature, він об'єднав рівнянняЕйнштейна з рівняннями квантової механіки, щоб довести можливість існування чорних дір. В результаті те, що раніше було теоретичною абстракцією, перетворилося в життєздатну теорію. Остаточне доказ того, що Хокінг був прав, з'явилося в 2019 році, коли телескоп Event Horizon отримав пряме зображення надмасивної чорної діри, що ховається в центрі гігантської галактики Messier 87.
Чорні діри отримали свою назву через те,що їх гравітація настільки сильна, що фотони або частки світла не можуть покинути їх. Але в своїх ранніх роботах по цій темі Хокінг стверджував, що ситуація не така однозначна.
випромінювання Хокінга
Чорні діри отримали свою назву через те, що їх гравітація настільки сильна, що фотони або частки світла не можуть покинути їх. Але в своїх ранніх роботах по цій темі Хокінг вважав інакше.
Застосовуючи квантову теорію, а саме ідею про те,що пари «віртуальних фотонів» можуть спонтанно створюватися з нічого, він зрозумів, що деякі з цих частинок, мабуть, випромінюються чорною дірою. Цю теорію, яку тепер називають випромінюванням Хокінга, недавно підтвердили в лабораторному експерименті в Ізраїльському технологічному інституті Техніона, Ізраїль. Замість реальної чорної діри дослідники використовували акустичний аналог - «звукову чорну діру», з якої звукові хвилі не можуть вийти. Вони виявили еквівалент випромінювання Хокінга в точності відповідно до пророкувань фізиків.
інформаційний парадокс
Існування випромінювання Хокінга створює серйознупроблему для теоретиків. Згідно з розрахунками Хокінга, чорні діри повинні випромінювати елементарні частинки і з часом випаровуватися. Здається, це єдиний фізичний процес, який «видаляє» інформацію з Всесвіту. Це означає, що основні властивості матеріалу, з якого утворилася чорна діра, загублені назавжди; що виходить випромінювання нічого не говорить нам про них. Однак це суперечить загальним принципам квантової механіки. Протиріччя це отримало назву «інформаційний парадокс», і над його вирішенням вчений працював останні 40 років.
Хокінг вважав, що насправді інформація проскладі чорних дір не втрачено. У 2016 році професор заявив, що вона зберігається в хмарі частинок з нульовою енергією, яке оточує чорну діру - вчений назвав його «легким пушком» в статті Black Hole Entropy and Soft Hair ( «Ентропія чорної діри і легкий пушок»).
Настільки дивне на перший погляд назва статтіє відсиланням до фізичної «теоремі про відсутність волосся» у чорної діри, де «волосся» - це метафора інформації про матерії, яку чорна діра поглинає і не випускає назад. Вона присвячена інформаційному парадоксу: вчений кілька десятиліть намагався зрозуміти, що відбувається з інформацією в чорних дірах. Але теорема Хокінга про «волохатих» чорної діри - лише одна з декількох висунутих гіпотез, і на сьогоднішній день інформаційний парадокс залишається невирішеним.
Мультивсесвіт
Однією з тем, з якою Хокінг працював в кінціжиття, була теорія мультивселенной - ідея про те, що наш Всесвіт, яка з'явилася в результаті Великого вибуху, є лише однією з нескінченного числа співіснують «бульбашкових Всесвітів».
Однак Хокінга не влаштовувало припущеннядеяких вчених про те, що будь-яка безглузда ситуація, яку ви можете собі уявити, прямо зараз відбувається десь в цьому нескінченному безлічі паралельних всесвітів. Отже, у своїй останній статті 2018 року, за його власними словами, Хокінг «спробував приручити мультивселенной». Він запропонував нову математичну основу, яка, не відмовляючись від мультивселенной в цілому, зробила її кінцевої, а не нескінченною. Але, як і у випадку з будь-якими міркуваннями про паралельних всесвітів, ми й гадки не маємо, чи правильні його ідеї. І навряд чи найближчим часом вчені зможуть перевірити його ідею.
Гіпотеза прозахищеностіхронології
Як не дивно це звучить, закони фізики - втому сенсі, в якому ми їх розуміємо сьогодні - не забороняють подорожі в часі. Рішення рівнянь загальної теорії відносності Ейнштейна включають «замкнуті тимчасові криві», які дозволять людині повернутися в своє минуле. Але, знову ж таки, Хокінга це не влаштовувало - він був упевнений, що подорож у часі назад породжує логічні парадокси, які просто неможливі.
Тому він припустив, що якийсь покиневідомий в даний час закон фізики запобігає виникненню замкнутих тимчасових кривих. Своє припущення він висловив в «гіпотезі захисту хронології». Але це просто здогадка, і поки невідомо, чи можливі подорожі в часі чи ні.
похмурі пророцтва
В останні роки свого життя Хокінг зробив серію похмурих пророцтв щодо майбутнього людства.
Вони варіюються від припущення про те, щоневловимий бозон Хіггса, або «частка Бога», може викликати вакуумний міхур, який поглине Всесвіт, до ворожих інопланетних вторгнень і захоплення влади на Землі штучним інтелектом. Хоча Стівен Хокінг мав рацію в багатьох речах, нам залишається тільки сподіватися, що він помилявся в цьому.
Читати далі
В американській пустелі вилупилися «живі копалини». Вони спали десятки років
Подивіться на цифрове мистецтво, яке зробили на основі аналізу книг Айзека Азімова
Бренсон, Безос і Пересільд: навіщо відомі люди летять в космос і що вони там роблять
Космологічна сингулярність - передбачуванестан Всесвіту в початковий момент Великого Вибуху. Є одним із прикладів гравітаційних сингулярностей, що передбачаються загальною теорією відносності (ЗТВ) і деякими іншими теоріями гравітації.