История стивена хокинга: Краткая история вечности: каким мир запомнит Стивена Хокинга

Краткая история вечности: каким мир запомнит Стивена Хокинга

  • Технологии

Фото Santi Visalli / Getty Images

Стивен Хокинг стал героем нашего времени от науки. Люди полюбили его, ведь он первым обратился к широкой публике с понятными, содержательными и вместе с тем завораживающими текстами, открывшими простому человеку невообразимую красоту мироздания

14 марта 2018 года ушел в мир иной величайший ученый современности. Один из немногих, досконально разбиравшийся в самых основаниях мироздания и не стеснявшийся доступным языком делиться своими знаниями с миллионами обывателей на разных континентах. Мученик, силой духа победивший редкий смертельный недуг. Визионер, на самом себе испытавший технологии будущего. Человек, во многом определивший облик современной цивилизации, Лукасовский профессор математики Кембриджского университета Стивен Хокинг.

Закончили чтение тут

Его биография известна в мельчайших деталях, и нет смысла здесь ее повторять. Гораздо важнее то наследие, которое он нам оставил.

  • Вселенная Стивена Хокинга: как прожил жизнь выдающийся ученый

Его истинный вклад в фундаментальную физику и космологию могут оценить только специалисты, к которым, к слову, не относит себя и автор этих строк. Безусловно, это один из гигантов, на плечах которых зиждется современная картина мира, включающая в качестве обязательных атрибутов представление о рождении Вселенной в результате Большого взрыва, темной материи и темной энергии — субстанциях, открытых на кончике пера теоретиками, предположения которых были блестяще подтверждены экспериментами последних лет. Пожалуй, самым известным и самым изящным «личным» открытием Хокинга является эффект так называемого испарения черных дыр. Если очень грубо, он означает, что в сильных гравитационных полях в окрестности черной дыры, но вне горизонта событий, т. е. в той области пространства-времени, которая еще доступна внешнему наблюдателю, может рождаться излучение.

Получается, черная дыра оказывается на поверку не такой уж и черной, она излучает энергию. В строгом соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна при излучении черная дыра теряет эквивалентную массу. Этот эффект тем заметнее, чем масса черной дыры меньше, и, возможно, он обезопасил и нашу планету от гипотетического столкновения с маломассивной черной дырой. Такие черные дыры существуют недолго в космологическом масштабе, и, даже если правильны те теории, которые предполагают, что их возникло очень много при рождении Вселенной, они все уже давно «испарились».

Едва ли не менее, а, возможно, и более важным вкладом Хокинга в культуру нашей цивилизации стала его поистине неуемная публичная активность. Он был одним из первых среди ученых «высшей лиги», кто снял с себя тогу обладателя тайного знания и обратился к широкой публике с понятными, содержательными и вместе с тем завораживающими текстами, открывшими простому человеку невообразимую красоту мироздания. Этот подвиг ставит Хокинга в один ряд с величайшими мыслителями античности. Подобно Аристотелю, удостоившемуся за публикацию «Физики» гнева своего не слишком радивого ученика, великого Александра Македонского. Правитель осознал, что теперь привилегия беседовать с философом — уже не удел царей, и, подобно Диогену, выставившему себя на посмешище, Хокинг, опубликовав в 1988 году свою «Краткую историю времени», сознательно рискнул репутацией. .. и, наряду с язвительными комментариями коллег, заслужил многомиллионную благодарную аудиторию во всем мире.

Безусловно, он был одним из тех, кто возвестил человечеству о начале новой противоречивой эпохи, голос которой мы чувствует все настойчивее. В этой эпохе нет места незыблемым авторитетам, и нам, людям русской культуры, в ней неуютно. В ней спор об освоении человечеством далеких планет ведут не окутанные завесой секретности Главный Конструктор и Главный Теоретик, а прикованный к инвалидному креслу старик с застывшей на лице болезненной гримасой и жизнерадостный простоватый парень в футболке.

Но Хокинг пошел еще дальше. В борьбе с жестоким недугом он при помощи ведущих компьютерных корпораций фактически превратил себя в живой нейроинтерфейс, показав человечеству образ будущего, предсказанный когда-то его гениальным соотечественником Джонатаном Свифтом, притягательный и пугающий одновременно. Немыслимый для медицинской практики срок, отмеренный ученому при его заболевании, отметает все вопросы о целесообразности этого жестокого эксперимента над собой.

Но только ему одному ведомо, каких душевных сил это стоило. И этот подвиг роднит Хокинга с героями близкого нам советского эпоса, Мересьевым и Корчагиным. Вне зависимости от того, согласны мы с его убеждениями или нет, всей своей жизнью он учил нас думать и действовать. Хочется надеяться, что не зря.

  • За горизонтом событий. О чем Стивен Хокинг предупреждал человечество

  • Александр Родин

    Автор

#Стивен Хокинг
#наука
#космос
#ученые

Рассылка Forbes

Самое важное о финансах, инвестициях, бизнесе и технологиях

как была написана «Краткая история времени»

К тому времени Хокинг уже вернулся и к основной своей работе, продолжал исследования, получал все новые награды. В октябре 1986 года его пригласили в Папскую академию наук, все семейство Хокингов удостоилось аудиенции у папы. Хокинг стал первым лауреатом медали Пола Дирака, присуждавшейся Институтом физики. В июне и июле 1987 года, освободившись от работы над «Краткой историей времени», Хокинг принял активное участие в кембриджской конференции, посвященной трехсотлетию опубликования «Математических начал» Исаака Ньютона, одной из величайших книг в истории науки. Хокинг, вместе с Вернером Израэлем, стал вдохновителем этой встречи: они уговорили ведущих ученых из разных областей науки, связанных с гравитацией, написать статьи и собрали интереснейший том «Триста лет всемирного тяготения».

Перед выходом «Краткой истории времени» в свет, ранней весной 1988 года, сигнальный экземпляр отослали Дону Пейджу с просьбой написать рецензию для журнала Nature. К ужасу Пейджа, в книге обнаружилось множество ошибок — фотографии и рисунки не на своих местах, с неправильными подписями. Пейдж в панике позвонил в Bantam. Издательство приняло решение отозвать и уничтожить весь тираж. Затем принялись второпях исправлять все изъяны, чтобы успеть к апрелю, к запланированной американской публикации. У Пейджа сохранился редкий экземпляр первого неудачного тиража. Наверное, такой уникум стоит теперь недешево.

К радости Хокинга, американское издание, «Краткая история времени: от Большого взрыва до черных дыр», появилось в день дурака, 1 апреля 1988 года. Английское издание было представлено на официальном ланче в Королевской академии 16 июня. С изумлением Хокинг следил за тем, как его книга карабкается наверх в списке бестселлеров. Ей это вроде бы не составило труда, и, добравшись до вершины, «Краткая история времени» задержалась там на недели — на месяцы, — вот уже и миллион экземпляров продан в Америке. Британские магазины тоже не успевали пополнять свои полки. Вскоре последовали и переводы на другие языки. Как того и хотел автор, «Краткая история» продавалась в аэропортах, и программу речевого синтезатора пришлось пополнить словом «Гиннесс» — Хокинг со своей «Краткой историей» попал в Книгу рекордов Гиннесса. Вместо «Гиннесс» синтезатор упорно выдавал «Гайнесс». «Ну да, это же американский синтезатор, — ворчал Хокинг. — Вот поставили бы мне ирландский…»

Упорный Гуззарди добился своего: читатель получил возможность проследить (пусть порой и не без труда) за переходом от мысли к мысли, а порой даже предугадывал следующие слова автора. Профану, конечно, приходилось эту книгу изучать, а не пролистывать, но дело того стоило, и внимательное чтение приносило удовольствие. Шуточки Хокинга превратили «Краткую историю времени» в веселое приключение, и порой стоило оглянуться по сторонам, прежде чем погрузиться в чтение и выдать себя неожиданным смехом.
Имя Хокинга стало знакомо всем, Стивен сделался популярным персонажем во всех уголках света. В Чикаго его поклонники объединились в клуб и носили футболки с его портретом. Правда, по словам одного из членов клуба, одноклассники приняли Хокинга за рок-звезду, а кто-то якобы даже видел его последний альбом.

Благоприятны были и рецензии. Один критик сравнил «Краткую историю времени» с культовой книгой «Дзен и искусство ухода за мотоциклом». Джейн это шокировало, но Стивену польстило: значит, его книга «внушает обычным людям уверенность, что они могут быть причастны к решению главных интеллектуальных и философских вопросов».

В самом ли деле, купив «Краткую историю времени», люди читали ее и все понимали? Кое-кто опасался, что большинство покупателей приобретали книгу не ради чтения, да и не смогли бы осилить ее, даже если б попытались. Люди просто украшают «Краткой историей времени» журнальный столик. На эти предположения Хокинг гневно возразил в предисловии к «путеводителю для читателя» по «Краткой истории времени»: «Некоторые критики недооценивают широкую читательскую аудиторию. Они, критики, видите ли, умнее всех, и если уж им моя книга оказалась не по зубам, то у простых смертных нет и шанса». И пусть себе выкладывают книгу на журнальные столики или ставят в шкаф напоказ: точно так же веками обращаются с Библией и с Шекспиром. И читать его книгу читают, доказательство тому — огромное количество писем, которые он получает. Читатели задают вопросы, подробно комментируют прочитанное. На улице Стивена останавливают прохожие и делятся впечатлениями. Все это радовало Стивена, хотя нередко смущало его спутника — юного Тима.

<…>

Нашлись и недовольные, обвинявшие издательство Bantam и самого Хокинга в том, что они используют его инвалидность для повышения продаж. Популярность Хокинга, фыркали эти люди, его слава — слава ярмарочного урода. Вот зачем он позволил поместить на обложку такую откровенную, чуть ли не гротескную свою фотографию? Хокинг возражал, что по договору не имел никакого отношения к обложке. В британском издании он сумел настоять на фотографии получше.

Но ведь была в этом и положительная сторона. Сделавшись «публичным человеком», Хокинг смог дать миру нечто не менее ценное, чем его научные теории и мысль, что вселенная не состоит из «черепах до самого дна». Хокинг сумел сообщить миллионам людей не только свой неистощимый интерес к научному исследованию, но и сознание, что внутреннее здоровье можно сохранить даже в тяжелейшем недуге.

Биография Стивена Хокинга: жизнь, теории, книги и цитаты

Профессор Стивен Хокинг говорит о «Почему мы должны отправиться в космос» в серии лекций НАСА, 21 апреля 2008 г.
(Изображение предоставлено НАСА)

Стивен Хокинг считался одним из самых блестящих физиков-теоретиков в истории. Его работа о происхождении и структуре Вселенной, от Большого взрыва до черных дыр, произвела революцию в этой области, а его книги-бестселлеры понравились читателям, которые, возможно, не имеют научного образования Хокинга. Хокинг умер 14 марта 2018 года в возрасте 76 лет.0003

Многие считали Стивена Хокинга самым умным человеком в мире, хотя он никогда не раскрывал свой показатель IQ. Согласно новостному сайту The Atlantic, когда репортер New York Times спросил Хокинга, каков его IQ, он ответил: «Понятия не имею, люди, которые хвастаются своим IQ, — неудачники».

В этой краткой биографии мы рассмотрим образование и карьеру Хокинга — от его открытий до написанных им популярных книг — и болезнь, лишившую его подвижности и речи.

Связанные: 4 причудливые теории Стивена Хокинга, которые оказались верными (и 6, в которых мы не уверены)

Ранние годы жизни Стивена Хокинга

Британский космолог Стивен Уильям Хокинг родился в Англии 8 января 1942 года — 300 лет со дня смерти астронома Галилео Галилея. Он учился в Университетском колледже Оксфорда, где изучал физику, несмотря на призывы отца сосредоточиться на медицине. Хокинг отправился в Кембридж, чтобы заняться космологией, изучением Вселенной в целом.

В начале 1963 года, незадолго до своего 21-го дня рождения, Хокингу поставили диагноз болезни двигательных нейронов, более известной как болезнь Лу Герига или боковой амиотрофический склероз (БАС) . Ожидалось, что он проживет не более двух лет. Получение докторской степени казалось маловероятным, но Хокинг бросил вызов шансам. Он защитил докторскую диссертацию в 1966 году (Хокинг опубликовал свою докторскую диссертацию в Интернете в 2017 году), и в последующие десятилетия он продолжал прокладывать новые пути к пониманию Вселенной.

По мере распространения болезни Хокинг стал менее подвижным и начал пользоваться инвалидной коляской. Говорить стало сложнее, и в 1985 году экстренная трахеотомия привела к полной потере речи. Генерирующее речь устройство, созданное в Кембридже, в сочетании с компьютерной программой служило его электронным голосом, позволяя Хокингу выбирать слова, двигая мышцами щеки.

Незадолго до того, как ему поставили диагноз, Хокинг познакомился с Джейн Уайлд, и они поженились в 1965 году. До развода у пары было трое детей. Хокинг повторно женился в 19 лет.95 лет, но развелись в 2006 году.

Блестящий ум

Стивен Хокинг на фото в Принстоне, штат Нью-Джерси, в 1979 году (Изображение предоставлено: Фото Санти Висалли/Getty Images) после окончания учебы работал научным сотрудником, а затем профессиональным научным сотрудником. В 1974 году он был принят в Королевское общество, всемирное сообщество ученых. В 1979 году он был назначен Лукасовским профессором математики в Кембридже, самой известной академической кафедре в мире (вторым держателем был сэр Исаак Ньютон, также член Королевского общества).

На протяжении своей карьеры Хокинг изучал основные законы, управляющие Вселенной. Он предположил, что, поскольку у Вселенной есть начало — Большой Взрыв — у нее, вероятно, будет и конец. Работая с другим космологом Роджером Пенроузом, он продемонстрировал, что общая теория относительности Альберта Эйнштейна предполагает, что пространство и время начались при рождении Вселенной и заканчиваются внутри черных дыр, что подразумевает, что теория Эйнштейна и квантовая теория должны быть объединены.

Используя две теории вместе, Хокинг также определил, что черные дыры не полностью темные, а излучают излучение. Он предсказал, что после Большого взрыва были созданы черные дыры размером с протон, управляемые как общей теорией относительности, так и квантовой механикой.

Похожие: Черные дыры Вселенной [фотографии]

Профессор Стивен Хокинг испытывает свободу невесомости во время полета в невесомости. (Изображение предоставлено НАСА/Дж. Кэмпбелл, Aero-News Network)

В 2014 году Хокинг пересмотрел свою теорию, даже написав, что «черных дыр не существует» — по крайней мере, в том смысле, в каком космологи традиционно понимают их. Его теория устранила существование «горизонта событий», точки, из которой ничто не может ускользнуть. Вместо этого он предположил, что будет «видимый горизонт», который будет изменяться в соответствии с квантовыми изменениями внутри черной дыры. Но теория оказалась спорной.

Связанный: Портрет гения: Стивен Хокинг Выставочные фотографии

Хокинг также предположил, что сама вселенная не имеет границ, как и Земля. Хотя планета конечна, можно путешествовать по ней (и по Вселенной) бесконечно, никогда не сталкиваясь со стеной, которую можно было бы описать как «конец».

Книги Хокинга

Хокинг был популярным писателем. Его первая книга «Краткая история времени (открывается в новой вкладке)» (издание, посвященное 10-летию: Bantam, 19 г.).98) был впервые опубликован в 1988 году и стал международным бестселлером. В нем Хокинг стремился донести вопросы о рождении и смерти Вселенной до непрофессионала.

Хокинг продолжал писать другие научно-популярные книги, предназначенные для неученых. К ним относятся «Краткая история времени» (откроется в новой вкладке), «Вселенная в двух словах (откроется в новой вкладке)», «Великий замысел (откроется в новой вкладке)» и «На плечах гигантов (откроется в новой вкладке)».

Он и его дочь Люси Хокинг также создали вымышленную серию книг для детей среднего школьного возраста о сотворении Вселенной, в том числе «Джордж и Большой взрыв » (Simon & Schuster, 2012).

Хокинг несколько раз появлялся на телевидении, в том числе играл голограмму самого себя в «Звездном пути: Следующее поколение» и эпизодическую роль в телешоу «Теория большого взрыва» . PBS представила образовательный мини-сериал под названием «Вселенная Стивена Хокинга », в котором исследуются теории космолога.

В 2014 году вышел фильм, основанный на жизни Хокинга. Фильм под названием «Теория всего» получил похвалу от Хокинга, который сказал, что он заставил его задуматься о собственной жизни. «Хотя я серьезно инвалид, я добился успеха в своей научной работе, — написал Хокинг в Facebook в ноябре 2014 года. полет. Однажды я надеюсь отправиться в космос».

Связанный: 8 Шокирующие вещи, которые мы узнали из книги Стивена Хокинга «Великий замысел»

Цитаты Стивена Хокинга

Цитаты Хокинга варьируются от заметных до поэтических и противоречивых. Среди них:

  • «Даже если существует только одна возможная единая теория, это всего лишь набор правил и уравнений. Что вдыхает огонь в уравнения и создает вселенную для их описания? Обычный подход науки построения математической модели не может ответить на вопрос, почему для описания модели должна существовать вселенная. Почему вселенная утруждает себя существованием?» 
  • «Всю свою жизнь я был очарован большими вопросами, которые стоят перед нами, и пытался найти на них научные ответы. Если вы, как и я, смотрели на звезды и пытались понять, что вы видите, вы тоже начали задаваться вопросом, что делает вселенную существует «.
  • «Наука предсказывает, что из ничего спонтанно возникнет много разных вселенных. Это дело случая, в котором мы находимся.»
  • «Вся история науки была постепенным осознанием того, что события не происходят произвольным образом, а отражают определенный лежащий в их основе порядок, который может быть вдохновлен или не вдохновлен Богом».
  • «Мы должны искать наибольшую ценность наших действий.»
  • «Величайший враг знания не невежество, это иллюзия знания.»
  • «Неясно, имеет ли интеллект какое-либо долгосрочное значение для выживания.» 
  • «Нельзя спорить с математической теоремой.»
  • «Злиться из-за моей инвалидности — пустая трата времени. Нужно жить дальше, и я не поступил плохо. У людей не будет на тебя времени, если ты всегда злишься или жалуешься.»
  • «Я наслаждаюсь редкой возможностью жить жизнью разума. Но я знаю, что мне нужно мое тело и что оно не будет длиться вечно.»

Список цитат Хокинга был бы неполным без упоминания некоторых из его наиболее противоречивых заявлений.

Он часто говорил, что люди должны покинуть Землю, если мы хотим выжить.

«Будет достаточно трудно избежать катастрофы в следующие сто лет, не говоря уже о следующей тысяче или миллионе… Наш единственный шанс на долгосрочное выживание — не оставаться замкнутыми на планете Земля, а рассредоточиться в космос.» — август 2010 г.

«[Мы] должны… продолжать полеты в космос ради будущего человечества… Я не думаю, что мы переживем еще 1000 лет, не улетев за пределы нашей хрупкой планеты». — ноябрь 2016

«У нас заканчивается космос, и единственные места, куда мы можем отправиться, — это другие миры. Пришло время исследовать другие солнечные системы. Расселение может быть единственным, что спасает нас от самих себя. Я убежден, что люди нужно покинуть Землю». — Июнь 2017

Он также сказал, что путешествия во времени должны быть возможны, и что мы должны исследовать космос ради романтики этого.

«Раньше путешествия во времени считались просто научной фантастикой, но общая теория относительности Эйнштейна допускает возможность того, что мы можем искривлять пространство-время настолько сильно, что вы можете взлететь на ракете и вернуться до того, как отправитесь в путь. I был одним из первых, кто написал об условиях, при которых это было бы возможно. Я показал, что для этого потребуется вещество с отрицательной плотностью энергии, которое может быть недоступно. Другие ученые набрались смелости на мою статью и написали дополнительные статьи по этому вопросу », — сказал он Parade в 2010 году.

«Наука — это не только ученик разума, но также и романтика и страсть.»

Физик-теоретик также был обеспокоен тем, что роботы могут не только повлиять на экономику, но и означать гибель человечества.

«Автоматизация фабрик уже уничтожила рабочие места в традиционном производстве, и развитие искусственного интеллекта, вероятно, распространит это уничтожение рабочих мест на средний класс, оставив только самые заботливые, творческие или контролирующие роли», — написал он в колонка 2016 года в The Guardian (открывается в новой вкладке).

«Развитие полноценного искусственного интеллекта может означать конец человеческой расы», — сказал он Би-би-си в 2014 году. Однако Хокинг добавил, что ИИ, разработанный на сегодняшний день, оказался полезным. Его больше беспокоит потенциал самовоспроизведения. «Он взлетит сам по себе и будет переделывать себя со все возрастающей скоростью. Люди, которые ограничены медленной биологической эволюцией, не могут конкурировать и будут вытеснены».

«Джин выпущен из бутылки. Я боюсь, что ИИ может полностью заменить людей», — сказал Хокинг WIRED в ноябре 2017 года9.0003

Признанный атеист, Хокинг также время от времени затрагивал тему религии .

«Поскольку существует такой закон, как гравитация, вселенная может и будет создавать себя из ничего. Самопроизвольное творение является причиной существования чего-то, а не ничего, почему существует вселенная, почему мы существуем. Нет необходимости взывать к Богу зажечь голубую сенсорную бумагу и запустить вселенную». — Великий замысел Стивена Хокинга и Леонарда Млодинова

«Я рассматриваю мозг как компьютер, который перестанет работать, когда его компоненты выйдут из строя… Для сломанных компьютеров нет ни рая, ни загробной жизни; это сказка для людей, боящихся темнота». — Интервью The Guardian 2011 г. (открывается в новой вкладке)

«Прежде чем мы поймем науку, естественно верить, что Бог создал вселенную. Но теперь наука предлагает более убедительное объяснение. Я имел в виду, что «мы познаем разум Бога» означает, что мы будем знать все, что Бог знаете, если бы был Бог, которого нет. Я атеист. — Интервью 2014 года в El Mundo (открывается в новой вкладке)

Дополнительные ресурсы

  • Узнайте больше о Стивене Хокинге на его официальном веб-сайте (открывается в новой вкладке)
  • Посмотрите, как Стивен Хокинг задает вопросы Вселенной в этом впечатляющем выступлении на TED (открывается в новая вкладка)
  • Прочитайте о том, как понятие «горизонт событий» несовместимо с квантовой теорией, в этой статье, опубликованной в журнале Nature: Стивен Хокинг: «Черных дыр не существует» (откроется в новой вкладке)

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Дейзи Добриевич присоединилась к Space.com в феврале 2022 года в качестве справочного автора, ранее работавшего штатным автором в нашем сестринском журнале All About Space. Прежде чем присоединиться к нам, Дейзи прошла редакционную стажировку в журнале BBC Sky at Night Magazine и работала в Национальном космическом центре в Лестере, Великобритания, где ей нравилось знакомить общественность с космической наукой. В 2021 году Дейзи защитила докторскую диссертацию по физиологии растений, а также имеет степень магистра наук об окружающей среде. В настоящее время она проживает в Ноттингеме, Великобритания.0003

Краткая история Стивена Хокинга: наследие парадокса

Стюарт Кларк

Джемма Левин/Гетти

Стивен Хокинг, всемирно известный физик-теоретик, умер в возрасте 76 лет.

Дети Хокинга, Люси, Роберт и Тим заявили в своем заявлении: «Мы глубоко опечалены тем, что наш любимый отец скончался сегодня.

«Он был великим ученым и выдающимся человеком, чья работа и наследие будут жить долгие годы. Его мужество и настойчивость с его блеском и юмором вдохновляли людей во всем мире.

Advertisement

«Однажды он сказал: «Вселенная была бы не очень хороша, если бы в ней не жили люди, которых ты любишь». Нам всегда будет его не хватать».

Стивен Хокинг умер в возрасте 76 лет

День памяти всемирно известного физика-теоретика Стивена Хокинга.

Самый узнаваемый ученый нашего времени, Хокинг имеет культовый статус. Его определяющая жанр книга « Краткая история времени » была продана тиражом более 10 миллионов экземпляров с момента публикации в 1919 году.88 и переведена более чем на 35 языков. Он появился в Звездный путь: Следующее поколение , Симпсоны и Теория большого взрыва . Его молодость была предметом оскароносного выступления Эдди Редмэйна в фильме 2014 года Теория всего . С ним регулярно консультировались по поводу заявлений оракула обо всем, от путешествий во времени и инопланетной жизни до ближневосточной политики и гнусных роботов. У него было милое чувство юмора и дерзкий настрой — родственные человеческие черты, которые в сочетании с его, казалось бы, сверхчеловеческим умом сделали Хокинга чрезвычайно востребованным.

Но его культурный статус, усиленный инвалидностью и вызванной ею бурей в СМИ, часто затмевал его научное наследие. Это позор для человека, который открыл то, что может оказаться ключом к теории всего, продвинул наше понимание пространства и времени, помог сформировать курс физики за последние четыре десятилетия и чье понимание продолжает стимулировать прогресс в фундаментальных науках. физика сегодня.

Начало большого взрыва

Исследовательская карьера Хокинга началась с разочарования. Прибытие в Кембриджский университет в 19Когда ему было 62 года, чтобы начать работу над докторской диссертацией, ему сказали, что Фред Хойл, выбранный им научный руководитель, уже имеет полный набор студентов. Самый известный британский астрофизик того времени, Хойл притягивал самых амбициозных студентов. Хокинг не справился. Вместо этого он должен был работать с Деннисом Шиамой, физиком, о котором Хокинг ничего не знал. В том же году у Хокинга диагностировали боковой амиотрофический склероз, дегенеративное заболевание двигательных нейронов, которое быстро лишает людей способности произвольно двигать мышцами. Ему сказали, что ему осталось жить два года.

Хоть тело Хокинга и ослабло, его интеллект остался острым. Через два года после получения докторской степени у него возникли проблемы с ходьбой и речью, но было ясно, что болезнь прогрессирует медленнее, чем первоначально опасались врачи. Тем временем его помолвка с Джейн Уайлд, от которой у него позже родилось трое детей, Роберт, Люси и Тим, возродила его стремление добиться реального прогресса в физике.

Стивен и Люси Хокинг

Джеймс Вейси/Camera Press

Работа с Sciama имела свои преимущества. Слава Хойла означала, что он редко бывал в отделе, в то время как Скиама был рядом и жаждал поговорить. Эти дискуссии побудили молодого Хокинга реализовать собственное научное видение. Хойл был яростным противником теории большого взрыва (на самом деле он придумал название «большой взрыв» в насмешку). Скиама, с другой стороны, был рад, что Хокинг исследовал начало времени.

Стрела времени

Хокинг изучал работу Роджера Пенроуза, которая доказала, что если общая теория относительности Эйнштейна верна, то в центре каждой черной дыры должна быть точка, где сами пространство и время разрушаются, — сингулярность. Хокинг понял, что если бы стрела времени была обращена вспять, то те же рассуждения были бы справедливы для Вселенной в целом. При поддержке Скиамы он разработал математические расчеты и смог доказать их: согласно общей теории относительности Вселенная началась в сингулярности.

Однако Хокинг прекрасно понимал, что последнее слово не за Эйнштейном. Общая теория относительности, описывающая пространство и время в больших масштабах, не принимает во внимание квантовую механику, описывающую странное поведение материи в гораздо меньших масштабах. Для их объединения требовалась какая-то неизвестная «теория всего». Для Хокинга сингулярность в происхождении Вселенной не сигнализировала о распаде пространства и времени; это сигнализировало о необходимости квантовой гравитации.

К счастью, связь, которую он наладил между сингулярностью Пенроуза и сингулярностью при Большом взрыве, дала ключ к открытию такой теории. Если физики хотели понять происхождение Вселенной, Хокинг только что показал им, где именно искать: в черной дыре.

Черные дыры были предметом исследования в начале 1970-х годов. Хотя Карл Шварцшильд еще в 1915 году нашел такие объекты в уравнениях общей теории относительности, теоретики считали их простыми математическими аномалиями и не хотели верить, что они действительно могут существовать.

Несмотря на то, что они пугают, их действие достаточно прямолинейно: черные дыры обладают такими сильными гравитационными полями, что ничто, даже свет, не может вырваться из их хватки. Любая материя, попадающая в одну из них, навсегда теряется для внешнего мира. Однако это кинжал в сердце термодинамики.

Термодинамическая угроза

Второй закон термодинамики — один из наиболее известных законов природы. В нем говорится, что энтропия или уровень беспорядка в системе всегда увеличивается. Второй закон придает форму наблюдению, что кубики льда растают в лужу, но лужа воды никогда самопроизвольно не превратится в глыбу льда. Любая материя содержит энтропию, так что же произойдет, если ее бросить в черную дыру? Энтропия теряется вместе с ним? Если это так, то общая энтропия Вселенной уменьшится, и черные дыры нарушат второй закон термодинамики.

Хокинг думал, что это нормально. Он был счастлив отбросить любую концепцию, которая стояла на пути к более глубокой истине. И если имелось в виду второй закон, то так тому и быть.

Бекенштейн и прорыв

Но Хокинг встретил достойного соперника в 1972 году в летней школе физики на французском горнолыжном курорте Лез-Уш, Франция. Аспирант Принстонского университета Джейкоб Бекенштейн считал, что второй закон термодинамики должен применяться и к черным дырам. Бекенштейн изучал проблему энтропии и нашел возможное решение благодаря более раннему пониманию Хокинга.

Черная дыра скрывает свою сингулярность за границей, известной как горизонт событий. Ничто из того, что пересекает горизонт событий, никогда не может вернуться наружу. Работа Хокинга показала, что площадь горизонта событий черной дыры никогда не уменьшается со временем. Более того, когда материя падает в черную дыру, площадь ее горизонта событий увеличивается.

Бекенштейн понял, что это ключ к проблеме энтропии. Каждый раз, когда черная дыра поглощает материю, ее энтропия теряется, и в то же время ее горизонт событий растет. Итак, предположил Бекенштейн, что, если — для сохранения второго закона — площадь горизонта сама по себе является мерой энтропии?

Хокингу сразу же не понравилась эта идея, и он разозлился на то, что его собственная работа была использована в поддержку столь ошибочной концепции. С энтропией приходит тепло, но черная дыра не может излучать тепло — ничто не может избежать ее притяжения. Во время перерыва в лекциях Хокинг собрался вместе с коллегами Брэндоном Картером, который также учился у Скиамы, и Джеймсом Бардином из Вашингтонского университета, и столкнулся с Бекенштейном.

Разногласие беспокоило Бекенштейна. «Эти трое были высокопоставленными людьми. Я только что закончил докторскую. Вы волнуетесь, не глупы ли вы, а эти ребята знают правду», — вспоминает он.

Вернувшись в Кембридж, Хокинг решил доказать, что Бекенштейн ошибался. Вместо этого он обнаружил точную форму математической зависимости между энтропией и горизонтом черной дыры. Вместо того, чтобы разрушить идею, он подтвердил ее. Это был величайший прорыв Хокинга.

Излучение Хокинга

Теперь Хокинг принял идею о том, что термодинамика играет роль в черных дырах. Все, что имеет энтропию, рассуждал он, также имеет температуру, а все, что имеет температуру, может излучать.

Его первоначальная ошибка, как понял Хокинг, заключалась в том, что он рассматривал только общую теорию относительности, которая утверждает, что ничто — ни частицы, ни тепло — не может вырваться из хватки черной дыры. Ситуация меняется, когда в игру вступает квантовая механика. Согласно квантовой механике, мимолетные пары частиц и античастиц постоянно появляются из пустого пространства только для того, чтобы аннигилировать и исчезнуть в мгновение ока. Когда это происходит вблизи горизонта событий, пара частица-античастица может быть разделена — одна падает за горизонт, а другая убегает, оставляя их навсегда неспособными встретиться и аннигилировать. Осиротевшие частицы стекают с края черной дыры в виде излучения. Случайность квантового творения становится случайностью тепла.

«Я думаю, что большинство физиков согласятся с тем, что величайшим вкладом Хокинга является предсказание того, что черные дыры испускают излучение», — говорит Шон Кэрролл, физик-теоретик из Калифорнийского технологического института. «Хотя у нас до сих пор нет экспериментального подтверждения того, что предсказание Хокинга верно, почти каждый эксперт считает, что он был прав».

Эксперименты по проверке предсказания Хокинга настолько сложны, потому что чем массивнее черная дыра, тем ниже ее температура. Для большой черной дыры, которую астрономы могут изучать с помощью телескопа, температура излучения слишком незначительна, чтобы ее можно было измерить. Как часто отмечал сам Хокинг, именно по этой причине ему так и не была присуждена Нобелевская премия. Тем не менее этого предсказания было достаточно, чтобы обеспечить ему первое место в анналах науки, а квантовые частицы, исходящие с края черной дыры, навсегда останутся известны как излучение Хокинга.

Некоторые считают, что их правильнее называть излучением Бекенштейна-Хокинга, но сам Бекенштейн отвергает это. «Энтропия черной дыры называется энтропией Бекенштейна-Хокинга, и я думаю, что это нормально. Сначала я записал ее, Хокинг нашел числовое значение константы, так что вместе мы нашли формулу в том виде, в каком она есть сегодня. На самом деле радиация была делом рук Хокинга. Я понятия не имел, как черная дыра может излучать. Хокинг ясно выразил это. Так что это следует назвать излучением Хокинга».

Теория всего

Уравнение энтропии Бекенштейна-Хокинга — это то, что Хокинг попросил выгравировать на своем надгробии. Он представляет собой конечную смесь физических дисциплин, поскольку содержит постоянную Ньютона, которая явно связана с гравитацией; постоянная Планка, которая выдает квантовую механику в действии; скорость света, талисман теории относительности Эйнштейна; и постоянная Больцмана, вестник термодинамики.

Наличие этих разнообразных констант намекало на теорию всего, в которой едина вся физика. Кроме того, это убедительно подтвердило первоначальную догадку Хокинга о том, что понимание черных дыр будет ключом к раскрытию этой более глубокой теории.

Открытие Хокинга, возможно, и решило проблему энтропии, но оно породило еще более сложную проблему. Если черные дыры могут излучать, они в конце концов испарятся и исчезнут. Так что же происходит со всей попавшей информацией? Тоже исчезает? Если это так, то это нарушит центральный принцип квантовой механики. С другой стороны, если он вырвется из черной дыры, он нарушит теорию относительности Эйнштейна. С открытием излучения черной дыры Хокинг противопоставил окончательные законы физики друг другу. Так родился парадокс потери информации черной дырой.

Хокинг изложил свою позицию в другой новаторской и еще более спорной статье, озаглавленной «Нарушение предсказуемости гравитационного коллапса», опубликованной в Physical Review D в 1976 году. Он утверждал, что когда черная дыра излучает свою массу, она забирает все своей информации вместе с ним – несмотря на то, что квантовая механика категорически запрещает потерю информации. Вскоре другие физики выберут сторону, за или против этой идеи, в споре, который продолжается и по сей день. Действительно, многие считают, что потеря информации — самое серьезное препятствие в понимании квантовой гравитации.

«Аргумент Хокинга 1976 года о том, что черные дыры теряют информацию, является выдающимся достижением, возможно, одним из самых важных открытий в теоретической части физики с момента ее изобретения», — говорит Рафаэль Буссо из Калифорнийского университета в Беркли.

Концессия

К концу 1990-х годов результаты теории струн убедили большинство физиков-теоретиков в том, что Хокинг ошибался в отношении потери информации, но Хокинг, известный своим упрямством, твердо стоял на своем. Только в 2004 году он изменил свое мнение. И сделал он это с чутьем — эффектно появившись на конференции в Дублине и озвучив обновленную точку зрения: черные дыры не могут терять информацию.

Однако сегодня новый парадокс, известный как брандмауэр, поставил все под сомнение (см. «Парадокс Хокинга» ниже). Ясно, что вопрос, поднятый Хокингом, лежит в основе поисков квантовой гравитации.

«Излучение черной дыры ставит перед нами серьезные загадки, над решением которых мы все еще очень много работаем», — говорит Кэрролл. «Справедливо сказать, что излучение Хокинга — это самый важный ключ, который у нас есть для окончательного примирения квантовой механики и гравитации, возможно, самая большая проблема, стоящая сегодня перед теоретической физикой».

Наследием Хокинга, по словам Буссо, будет «указание на ключевую трудность в поисках теории всего».

Хокинг продолжал раздвигать границы теоретической физики с невероятной скоростью до конца своей жизни. Он сделал важный шаг к пониманию того, как квантовая механика применима ко Вселенной в целом, проложив путь в области, известной как квантовая космология. Его прогрессирующее заболевание подтолкнуло его к решению проблем новыми способами, что способствовало его замечательной интуиции в отношении предмета. Когда он потерял способность записывать длинные сложные уравнения, Хокинг нашел новые изобретательные методы решения задач в уме, обычно путем переосмысления их в геометрической форме. Но, как и Эйнштейн до него, Хокинг никогда не производил ничего настолько революционного, как его ранние работы.

«Самая влиятельная работа Хокинга была сделана в 1970-х годах, когда он был моложе, — говорит Кэрролл, — но это совершенно нормально даже для физиков, не обремененных изнурительной болезнью нейронов».

Суперзвезда Хокинг

НАСА

Тем временем публикация Краткая история времени вознесла Хокинга к культурной славе и придала новое лицо теоретической физике. Казалось, он никогда не возражал. «Перед камерой Хокинг играл персонажа Хокинга. Казалось, он играл со своим культурным статусом», — говорит Элен Миале, антрополог из Калифорнийского университета в Беркли, которая вызвала споры в 2012 году публикацией своей книги Hawking Incorporated. В нем она исследовала, как окружающие Хокинга люди помогали ему создавать и поддерживать свой общественный имидж.

Этот публичный образ, несомненно, сделал его жизнь проще, чем она могла бы быть в противном случае. По мере того как болезнь Хокинга прогрессировала, технологи с радостью предоставляли ему все более сложные машины, позволяющие ему общаться. Это, в свою очередь, позволяло ему продолжать заниматься тем, за что его в конечном итоге должны помнить: своей наукой.

«Стивен Хокинг сделал для нашего понимания гравитации больше, чем кто-либо со времен Эйнштейна, — говорит Кэрролл. «Он был ведущим физиком-теоретиком в мире, явно лучшим в мире для своего времени среди тех, кто работал на стыке гравитации и квантовой механики, и все это он сделал перед лицом страшной болезни. Он вдохновляющая фигура, и история, безусловно, запомнит его таким».

Парадокс Хокинга

В 2012 году четыре физика из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре — Ахмед Альмхейри, Дональд Марольф, Джозеф Полчински и Джеймс Салли, известные среди физиков как AMPS, — шокировали физическое сообщество результатами мысленного эксперимента. .

Когда пары частиц и античастиц появляются вблизи горизонта событий черной дыры, каждая пара имеет общую связь, называемую запутанностью. Но что происходит с этой связью и содержащейся в ней информацией, когда один из пары падает, оставляя своего близнеца частицей излучения Хокинга (см. основной сюжет)?

Одна школа мысли считает, что информация сохраняется по мере того, как дыра испаряется, и что она помещается в тонкие корреляции между этими частицами излучения Хокинга.

Но, спросил AMPS, как это выглядит для наблюдателей внутри и снаружи черной дыры? Входят Алиса и Боб.

По словам Боба, который остается вне черной дыры, эта частица была отделена от своего партнера-античастицы горизонтом. Чтобы сохранить информацию, она должна запутаться с другой частицей излучения Хокинга.

Но что происходит с точки зрения Алисы, которая падает в черную дыру? Общая теория относительности говорит, что для свободно падающего наблюдателя гравитация исчезает, поэтому он не видит горизонт событий.