Астрофизик стивен хокинг: Стивен Хокинг

Стивен Хокинг, астрофизик, который изменил наше представление о черных дырах

80 лет назад, а именно 8 января 1942 года, в Оксфорде родился один из самых известных астрофизиков всех времен: Стивен Хокинг. Ровно через 300 лет после смерти Галилео Галилея, как он всегда любил подчеркивать. С той же решимостью, с которой он бросил вызов форме прогрессирующей мышечной атрофии, диагностированной у него в подростковом возрасте и со временем приведшей его к параличу, Хокинг также бросил вызов физике и космологии своего времени. Благодаря ему, его открытиям и его теориям, фактически, черные дыры перестали быть просто фантазией.

«Мы — всего лишь продвинутая разновидность обезьян на планете размером меньше средней звезды«, — сказал Хокинг. «Но мы можем понять Вселенную. Это делает нас чем-то особенным«.

Сконструированное на заказ инвалидное кресло и компьютер с синтезатором голоса — вот те средства, которые позволили ему общаться с миром и продолжать заниматься наукой каждый день из 76 лет своей жизни, до 14 марта 2018 года. Он умер ровно через 130 лет после рождения Альберта Эйнштейна и за годы своих научных исследований полностью изменил наше представление о космосе. И в особенности загадочных небесных объектов с сильным гравитационным притяжением, от которого не может убежать даже свет: черных дыр.

Стивен Хокинг смог испытать нулевую гравитацию в 2007 году, несмотря на свою болезнь, с помощью предпринимателя Питера Диамандиса.

Вселенная началась с сингулярности

Одним из первых вкладов Хокинга в наше понимание космоса стала его докторская диссертация в Кембриджском университете. В ней он постулировал рождение Вселенной в бесконечно малом и плотном сгустке материи, свернутом само на себя: сингулярности. Подобно черной дыре, бесконечно плотному гравитационному колодцу, который засасывает все вокруг себя.

На самом деле эта гипотеза долгое время оспаривалась. Главным образом потому, что изначальная материя в происхождении нашей Вселенной не может быть черной дырой, если материя может из нее вырваться! По словам математика Джона Баэза из Калифорнийского университета, это могла быть белая дыра, полная противоположность черной дыре. Но пока нет возможности проверить любую из этих гипотез, включая гипотезу Хокинга.

Излучение Хокинга

Несколько лет спустя Хокинг доказал, что черные дыры — это черные тела, поддающиеся описанию с помощью законов термодинамики. По этой причине, имея определенную температуру и энтропию, определяемую гравитационным полем и поверхностью, они должны излучать субатомные частицы. Это излучение известно как излучение Хокинга с такими характеристиками, которые приводят к постепенному уменьшению массы черной дыры.

Такой чисто квантовый механизм возник бы, когда вблизи горизонта событий пары частиц и античастиц, которые обычно испускаются в вакууме квантовыми флуктуациями, могли бы разделиться. Одна из них упала бы внутрь черной дыры, а другая смогла бы выбраться, вместо того чтобы обе аннигилировать сразу после своего создания. Таким образом, античастица будет поглощена черной дырой, а вылетающая частица будет обнаружена в виде излучения.

Упрощенное представление процесса излучения Хокинга.

Одним из самых интригующих следствий этой теории излучения Хокинга является тот факт, что из-за выброса частиц за пределы черной дыры, масса черной дыры будет уменьшаться, пока она полностью не испарится (примерно через 10⁶⁶ лет).

Черные дыры не имеют границ

В 2014 году Хокинг поставил под сомнение одну из фундаментальных концепций черных дыр: горизонт событий, за которым ничто не может скрыться. Он предположил, что горизонт событий не является фиксированной границей, а смещается в зависимости от того, что делают субатомные частицы внутри черной дыры.

Понятие «плавающей границы» черной дыры было разработано для решения так называемого парадокса брандмауэра. Этот парадокс гласит, что астронавт, дрейфующий через черную дыру, не заметит ничего необычного, когда пересечет горизонт событий, потому что он будет находиться в свободном падении и не будет испытывать никаких сил. Однако излучение Хокинга предсказывает, что внутри горизонта событий должно существовать «адское кольцо», которое испепелит астронавта до того, как его успеет раздавить черная дыра. Отсутствие фиксированного горизонта событий было попыткой примирить эти две концепции.

У черных дыр есть волосы

Изначально ученые считали, что черные дыры «лысые». Это означает, что на их краях нет никаких сложных или разнообразных деталей: все они идентичны, за исключением массы, углового момента и спина.

Однако совсем недавно, в 2016 году, Хокинг и физик Эндрю Строминджер из Гарвардского университета предположили, что у черных дыр есть «волосы» в виде длинных прядей частиц с нулевой энергией, исходящих из их горизонта событий. Идея заключается в том, что часть информации, поглощаемой черной дырой, может храниться в этих длинных «волосках».

Черная дыра с «волосами».

Мини-черные дыры как источники энергии

Самыми большими черными дырами во Вселенной считаются сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центре галактик и в миллиарды раз массивнее нашего Солнца. В то время как самые маленькие черные дыры будут примерно в 10 раз больше массы Солнца. Однако ученые также предложили несколько еще более мелких черных дыр, которые были бы размером с гору на Земле. Поскольку они настолько малы, а излучение Хокинга позволяет частицам выходить только тогда, когда они имеют длину волны, равную размеру черной дыры, Хокинг предположил, что эти мини-черные дыры могут испускать частицы более высокой энергии, которые затем можно использовать в качестве источника энергии.

В своей лекции, прочитанной в феврале 2016 года, астрофизик заявил:

Черная дыра размером с гору испускала бы рентгеновское и гамма-излучение мощностью около 10 миллионов мегаватт, что достаточно для электроснабжения всего мира. Однако использовать мини-черную дыру будет нелегко. Вы не можете хранить ее на электростанции, потому что она провалится сквозь пол и попадет в центр Земли.

Эти и многие другие негласные вклады Стивена Хокинга в физику и космологию останутся в истории человечества, передаваясь из поколения в поколение. Человечество, как считал Хокинг, могло выжить только благодаря колонизации космоса, который поэтому нужно было наблюдать, изучать, узнавать, прежде чем его «трогать». И поэтому в концепции Вселенной и ее игр тьмы, материи и энергии Хокинг сделал часть истории.

Стивен Хокинг английский астрофизик, автор научных теорий

Стивен Хокинг

Несмотря на редкое заболевание и инвалидность, гениальный астрофизик Стивен Хокинг прожил 76 лет, сделав огромный вклад в мировую науку. Всю жизнь он считал, что перспектива скорой кончины явилась движущей силой.

Астрофизик, первым изложивший основы космологии, активно популяризировал науку. И считал, что нет предела развитию познания.

Детские годы

В семье сотрудника научного медицинского центра Френка и секретаря медцентра Изабел Хокинг появился на свет первый мальчик 8 января 1942 года. Старший сын семейства получил имя Stephen William Hawking (Стивен Уильям Хокинг). Переезд в Оксфорд из Лондона был вынужденной мерой, поскольку британская столица подвергалась бомбежкам во военное время.

Стивен Хокинг в детстве

Оба родителя — выпускники университета Оксфорда: мама — философского, отец — медицинского факультетов. Желание усердно учиться мальчик перенял у своих родителей.

У Стивена были еще две младшие сестры, а когда ему исполнилось 14 лет, семья усыновила еще одного мальчика.

С детства Стивен был любознательным. Игрушки были не просто предметом развлечения, но и средством познания. Мальчик пытался понять принцип работы каждой из них. Отец видел стремление сына к изучению природы явлений, очень этим гордился, и иногда брал ребенка с собой в лабораторию, где работал.

Учеба в школе давалась мальчику легко. Самым скучным предметом он считал физику, поскольку все явления, изучаемые в школьной программе, Стивену были понятны. Больший интерес он проявлял к изучению химии.

По окончании обучения в школе юноша поступил в Оксфордский университет. Его незаурядные способности сразу же были отмечены преподавательским составом. На третьем курсе ему предложили параллельно с обучением преподавать математику. Интересно, что Стивен преподавал предмет и изучал его самостоятельно, на несколько недель опережая своих сокурсников.

Карьера и семья

1965 г. Свадьба Стивен Хокинга

В 1962 году Стивен Уильям получает степень бакалавра по окончании учебы во всемирно известном ВУЗе. Спустя год после получения диплома у молодого человека был был диагностирован боковой амиотрофический склероз, ставший, казалось бы, приговором. Медики пророчили парню не более 3 лет жизни, что в значительной степени повлияло на его будущее.

Стивен не поддался унынию, и в 1965 году взял в жены красавицу Джейн Уальд. На венчании жених не стал пользоваться инвалидным креслом, от которого зависел уже 5 лет. На церемонию Хокинг пришел, опираясь на трость.

Спустя год после получения диплома у Хокинга был был диагностирован боковой амиотрофический склероз

В браке с Джейн они прожили 30 лет, и обзавелись тремя детьми. Когда семья перестала существовать, мужчина связал свою жизнь с женщиной, работающей у него сиделкой, ухаживающей за ним более 5 лет. Элайн Мэсон не оправдала надежд ученого, и семейная жизнь продлилась 12 лет. СМИ нередко писали о том, что женщина достаточно жестока с инвалидом, и ее целью при заключении брака были деньги.

В 1985 году учёный подхватил воспаление лёгких. Болезнь протекала тяжело и Хокингу делают операцию трахеостомию, в результате которой он навсегда утратил возможность говорить…

С помощью датчика Стивен Хокинг мог управлять компьютером и общаться с окружающими

К счастью, друзья подарили ему синтезатор речи, который был встроен в его кресло-коляску. Теперь из всего тела подвижность сохранилась только у указательного пальца на правой руке. Однако вскоре учёный был лишён болезнью и этого.

Подвижность осталась лишь у мимической мышцы щеки, напротив которой был закреплён датчик, с помощью которого Стивен Хокинг мог управлять компьютером и общаться с окружающими.

Профессор вселенского масштаба ушел из жизни тихо. Умер Хокинг в возрасте 74 лет 14 марта 2018 года, оставив после себя много научных работ и множество крылатых фраз. Одна из них: «Там, где есть жизнь, всегда была и будет надежда».

Близкие и друзья вспоминают о нем, как об исключительным жизнелюбивом человеке, отрицающем философию и религию, считавшем науку единственным способом продвижения в будущее.

Научные достижения

Работая в двух направлениях: космология и квантовая гравитация, Хокинг тщательно изучал природу черных дыр во Вселенной. Результатами длительных кропотливых исследований стали теории Хокинга:

1. Описание черных дыр, исходя из положений термодинамики.
2. Определение понятия явления относительно положений выдвинутой теории большого взрыва (1971 г.).
3. Теория испарения, разработанная в 1975 году. Явление, описанное в тезисах теории, в науке именуется термином “излучение Хокинга”.

Профессор Стивен Хокинг

Перу ученого принадлежат шесть научных книг, главным бестселлером среди которых стала “Краткая история времени”, изданная для широкого круга читателей в 1988 году.

Карьера ученого складывалась динамично:

• 1968 год — Институт астрономии, где с 1977 года становится профессором в области гравитационных дисциплин;
• 1974 год — ученый вошел в Лондонское королевское общество. С 1979 по 2009 годы — Лукасовский профессор Кембриджа в области математики;
• 2007 год — основание в Кембридже Центра космологии, идея создания которого принадлежит астрофизику.

Член солидных мировых сообществ, ученый неоднократно был представлен к высоким наградам. В их числе премии, медали, Ордена Британской империи и Кавалеров Почета.

Стивен Хокинг: «Там, где есть жизнь, всегда была и будет надежда».

Хокинг принимал активное участие в политической жизни государства. Не принимая религию, основой развития человечества считал науку. Ярому атеисту Хокингу принадлежит высказывание, ставшее знаменитым: «Я верю во Всевышнего Творца, если он — движущая сила Вселенной».

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 2607

Запись опубликована: 10.08.2020
Автор: Администратор

дальновидный астрофизик с «прекрасным умом»

Через тысячу лет ученые все еще будут обсуждать работу Стивена Хокинга, британского астрофизика, изменившего представление человечества о Вселенной.

Профессор Кембриджа был человеком ошеломляющих достижений — гораздо большим, чем просто запыленный ученый, изучавший Вселенную.

Британский физик и профессор Брайан Кокс назвал его «одним из великих», заявив, что физики через 1000 лет «все еще будут говорить об излучении Хокинга», его теории о черных дырах.

Профессор Хокинг, 76 лет, мирно скончался дома в Кембридже, сообщила его семья в среду, оставив после себя поколение молодых ученых, вдохновленных глубиной и дыханием его достижений.

Его хвалили за книгу «Краткая история времени» — необычное дополнение к списку бестселлеров — и он первым изложил теорию космологии как союз теории относительности и квантовой механики.

Будучи молодым аспирантом в 1960-х годах, он показал, что теория гравитации Альберта Эйнштейна полностью потерпела крах при рождении Вселенной. Он открыл скрытые связи между гравитацией, квантовой теорией — законами субатомного мира — и термодинамикой, первоначально разработанной для изучения паровых двигателей.

В ходе работы Хокинг показал, что черные дыры — причудливые объекты, чья сильная гравитация должна удерживать все, что внутри них, — на самом деле могут излучать тепло.

Родившийся в Оксфорде, Англия, в 1942 году, Хокинг изучал физику в Оксфордском университете, к ужасу своего отца, который хотел, чтобы он изучал медицину. Однако он легко наскучил и сказал экзаменаторам, что, если они присудят ему первое место, он поступит в Кембриджский университет. Хокинг работал над докторской диссертацией по космологии в Кембридже, когда врачи диагностировали у него заболевание двигательных нейронов и дали ему два года жизни. Затем Хокинг приступил к работе над докторской диссертацией, раскрывающей пределы теории гравитации Эйнштейна.

Позже в своей карьере профессор Хокинг предсказал конец человечества из-за глобального потепления, нового вируса или большой кометы и считал разумным предположить, что где-то во Вселенной есть разумная жизнь.

_____________

Подробнее

[ Стивен Хокинг: человек ошеломляющих достижений и непокорности ]

[ Стивен Хокинг и его пятидесятилетняя борьба с болезнью двигательных нейронов ]

_____________

Личная жизнь ученого была сложной, как и его научная работа. Со своей первой женой Джейн Уайлд он познакомился в 19 лет.63 года, прежде чем у него диагностировали парализующую болезнь, из-за которой он был прикован к инвалидному креслу. У них было трое детей, и они развелись. Он начал отношения со своей медсестрой Элейн Мейсон, на которой он женился в 1995 году, а также развелся в 2006 году на фоне обвинений в жестоком обращении, которые профессор Хокинг отрицал.

Дети профессора Хокинга, Люси, Роберт и Тим, называли его необыкновенным человеком, чье мужество, настойчивость, гениальность и юмор вдохновляли людей во всем мире: домой к людям, которых ты любишь». Мы будем скучать по нему всегда», — говорится в заявлении его детей.

Его выдающийся вклад в научные знания и популяризацию науки и математики оставил неизгладимое наследие, вице-канцлер Кембриджского университета Стивен Туп сказал: «Его персонаж вдохновлял миллионы».

Фильм «Теория всего», выпущенный в 2014 году, проиллюстрировал напряженность в личной и профессиональной жизни профессора Хокинга и получил премию Оскар за лучшую мужскую роль за звезду Эдди Редмэйна.

Мистер Редмэйн был среди тех, кто воздал должное профессору Хокингу в среду, назвав его «поистине прекрасным умом, удивительным ученым и самым забавным человеком, которого я когда-либо имел удовольствие встречать».

Майор Тимоти Найджел Пик, офицер Воздушного корпуса британской армии и астронавт Европейского космического агентства, сказал, что вдохновил поколения «заглянуть за пределы нашей собственной голубой планеты» и расширить понимание Вселенной.

«Звезда только что погасла в космосе», — написал Лоуренс Краусс, космолог и физик-теоретик. «Мы потеряли удивительного человека».

Стивен Хокинг, астрофизик с парализующей болезнью, умер в возрасте 76 лет

Стивен Хокинг, который преодолел парализующую болезнь, чтобы овладеть космологией и стать знаменитостью, умер в среду в своем доме в Кембридже в возрасте 76 лет.

Хокинг был, пожалуй, самым известным ученым в мире благодаря своей теоретической работе, опубликованной в начале 1970-х годов, которая объясняла, как заканчиваются черные дыры и как начинается Вселенная. Его слава стала мейнстримом в 1988 году, когда он опубликовал Краткая история времени , бестселлер, который сделал звездой физика в инвалидной коляске с голосом робота, который исследовал величайшие космические тайны.

«Мы глубоко опечалены тем, что сегодня скончался наш любимый отец», — говорится в заявлении троих детей Хокинга. «Он был великим ученым и выдающимся человеком, чья работа и наследие будут жить долгие годы. Его мужество и настойчивость, его гениальность и юмор вдохновляли людей во всем мире».

«Однажды он сказал: «Во вселенной не было бы ничего особенного, если бы в ней не жили люди, которых вы любите», — говорится в заключении. «Нам будет не хватать его навсегда».

Несмотря на использование инвалидной коляски из-за болезни двигательных нейронов, развившейся в начале 1960-х годов, Хокинг, как известно, в 1977 году поднялся на Лукасовскую кафедру математики в Кембриджском университете, должность, которую когда-то занимал Исаак Ньютон.

«Моя инвалидность не была значительным препятствием в моей области, а именно в теоретической физике. На самом деле, они в некотором роде помогли мне», — писал Хокинг в 1984 эссе, в котором говорится, что болезнь дала ему время обдумывать проблемы физики, а не читать лекции или выполнять административные обязанности.

Вместе с физиком Роджером Пенроузом работа Хокинга укрепила доводы в пользу огненного Большого взрыва, положившего начало Вселенной. Хокинг также показал, что черные дыры, схлопнувшиеся звезды, настолько плотные, что даже свет не может избежать их гравитационного притяжения, на самом деле не черные. Энергия на самом деле излучается черными дырами (сегодня это называется «излучением Хокинга») в крошечных количествах, объясняемых уравнениями квантовой механики, правилами, управляющими поведением субатомных частиц.

Таким образом, Хокинг открыл дверь для физиков, стремящихся объединить законы, управляющие гравитацией, с законами, объясняющими атомные силы — все еще не достигнутая цель физики 21-го века.

«Он думает о Вселенной по-другому из-за своей физической инвалидности, — сказал Кип Торн, физик из Калифорнийского технологического института, о Хокинге в 2013 году. — Это позволило ему сделать открытия, которые не мог сделать никто другой. потрясли основы физики».

Кембриджский университет подтвердил смерть Хокинга и отдал дань памяти своему известному бывшему профессору в своем заявлении в среду.

«Профессор Хокинг был уникальным человеком, которого будут помнить с теплотой и любовью не только в Кембридже, но и во всем мире», — говорится в заявлении вице-канцлера Кембриджа Стивена Тупа. «Его исключительный вклад в научные знания и популяризацию науки и математики оставил неизгладимое наследие. Его характер вдохновлял миллионы людей. Его будет очень не хватать».

За десятилетия, прошедшие после публикации «Краткая история » и многих последующих книг Хокинга, его известность только возросла, что принесло ему появление в телешоу, таких как Звездный путь: Следующее поколение и Симпсоны . Актер Эдди Редмэйн получил «Оскар» за роль Хокинга в 2014 году в фильме « Теория всего », в котором в откровенной манере исследуется крах его брака с первой женой Джейн Уайлд Хокинг.

«Стивен сделал для популяризации космологии больше, чем любой другой живой человек», — сказал сэр Лешек Борисевич, физик из Кембриджского университета, на праздновании 70-летия Хокинга в 2012 году9.0003

Это продвижение пришло не только из Голливуда, но и в лекциях и беседах, которые Хокинг произносил знакомым голосом компьютерного синтезатора, позволявшим ему говорить. Хокинг был известен своим озорным чувством юмора в своих выступлениях. На вечеринке по случаю 70-летия он заявил, что считает самой большой загадкой во вселенной «женщины», добавив, что «они — полная загадка».

Он также сделал публичные ставки против других космологов, уступив одну физику из Калифорнийского технологического института Джону Прескиллу в 2004 году. В пари Хокинг утверждал, что черные дыры безвозвратно стерли всю информацию о частицах, которые они поглощают из Вселенной, что запрещено правилами квантовая физика. Позже он назвал это своей величайшей ошибкой, отправив Прескиллу, любителю бейсбольной статистики, энциклопедию о бейсболе в качестве уступки.