Стівен Гокінг: наука, яка зробила його відомим

Професор Стівен Гокінг помер у віці 76 років. Фізик-теоретик Кембриджу був одним з найвідоміших вчених у світі, але як щодо його відкриттів?

Його слава серед дослідників була заснована на серії досліджень, описів чорних дір, які можуть вирватися з буття, і рівняння, які описують всю історію Всесвіту в єдиному проміжку.

Найважливіші відкриття Гокінга

З оксфордським математиком Роджером Пенроусом він показав, що, якщо трапився Великий вибух, він повинен був би початися з нескінченно маленької точки – сингулярності

Чорні діри випромінюють енергію, відомі як випромінювання Гокінга, та поступово втрачають масу. Це пов’язано з квантовими ефектами біля краю чорної діри, область, яка називається горизонтом події

Він передбачив існування міні-чорних дір у час Великого вибуху. Ці крихітні чорні діри були б неймовірно жаркими, скинувши масу до тих пір, поки вони не зникли – потенційно закінчивши їх життя під час потужного вибуху.

У 70-х роках Гокінг розглянув, чи руйнуються частинки і світло, що надходять в чорну діру, якщо випарувалася чорна діра. Гокінг спочатку вважав, що ця “інформація” була втрачена у Всесвіті. Але американський фізик Леонард Сусскінд не погодився. Ці ідеї стали називатися інформаційним парадоксем. У 2004 році Гокінг визнав, що інформація повинна бути збережена.

З фізиком Джеймсом Хартле він намагався описати історію космосу в одному математичному виразі. Але квантова теорія показує, що відмінності між простором і часом незрозумілі.

Його одержимість чорними дірами

Перші Гокінгові наукові публікації були студентськими в 1960-х роках, коли він мав лише перші уявлення про хворобу моторних нейронів, що стане такою великою частиною його життя.

З Оксфордським математиком Роджером Пенроусом він показав, що, якщо б був Великий вибух, він повинен був початися з нескінченно маленької точки – в фізиці-говорять, “сингулярність”.

У той час, коли все ще охолоджене післясвічення «Великого вибуху» (космічне мікрохвильове фонове випромінювання) було виявлено лише на небі, інші космологи сподівалися на щось менш радикальне, ніж уявлення про Всесвіт, що виходить з нічого.

Знищення чорних дір

Наступне захоплення Гокінга в 1970-х роках полягало в тому, щоб показати, що чорні діри взагалі не чорні.

Чорні дірки є кінцевим монстром загальної теорії відносності. Спочатку задуманий і названий Джоном Уілером, вони – області простору настільки щільні, що все в їхньому царстві руйнується до однієї точки – ще один приклад сингулярності.

Гокінг показав, що квантова теорія повністю змінює долю чорних дір.

 

Пояснення до Всесвіту

Займаючись чорними дірами, Гокінг звернув увагу на Всесвіт у цілому – як остаточний, неминучий гравітаційний контейнер.

Закони квантової науки тут застосовні як до зникаючої чорної діри, особливо в першу хвилину Великого вибуху.

Поки інші дослідники намагалися зобразити короткий момент у житті молекули, використовуючи квантові закони, Гокінг показав, що можна було інкапсулювати всю історію всього Всесвіту в єдиному математичному виразі – “хвильова функція Всесвіту”, як він назвав це.

Оскільки вираз є самодостатнім – він починається з сингулярності на початку часу і закривається іншим наприкінці часу, і при необхідності історія може відбитись назад і вперед між цими двома кінцями.

Немає необхідності, навіть нема чого, запитувати, що сталося перед Великим вибухом. Існуючий Всесвіт пояснив би себе на власних умовах.

 

Людина для більш широких горизонтів

Багато дослідників були розчаровані легкістю, з якою Стівен Гокінг став популярним, часто затьмарюючи інші таланти з не менш надзвичайними або складними ідеями.

Його роботи були, як правило, в крайності математичної науки, ще одним кроком на шляху, який він вирішив дотримуватися в студентські дні; але вони не завжди були близькими до центральних наукових проблем дня.

Тим не менш, його здатність продемонструвати свій інтелектуальний ентузіазм поза його незграбним тілом, а також залучити широку громадськість до хибних сфер науки – незаперечна.