Стивен Уильям Хокинг (англ. Stephen William Hawking, 8 января 1942, Оксфорд, Великобритания - 14 марта 2018, Кембридж, Великобритания) - английский физик-теоретик и популяризатор науки. Изучал теорию возникновения мира в результате Большого взрыва, а также теорию чёрных дыр.
В апреле 1988 года вышла книга «Краткая история времени», в предисловии он написал:
Мне сказали, что каждая включённая в книгу формула вдвое уменьшит число покупателей. Тогда я решил вообще обходиться без формул. Правда, в конце я всё-таки написал одно уравнение - знаменитое уравнение Эйнштейна E=mc².
Книга стала бестселлером, разошлась тиражом более 10 миллионов и прославила Хокинга на весь мир.
Хокинг первым изложил теорию космологии, объединяющую общую теорию относительности и квантовую механику. Он был энергичным сторонником многомерной интерпретации квантовой механики. Являлся почетным членом Королевского общества искусств (FRSA), пожизненным членом Папской академии наук и получателем президентской медали свободы, самой высокой гражданской награды в Соединенных Штатах. В 2002 году Хокинг занял 25-е место в опросе BBC в списке из 100 величайших британцев. Работал профессором математики в Кембридже с 1979 по 2009 год.
Болезнь Хокинга
Болезнь Лу Герига или медленно прогрессирующая форма амиотрофического бокового склероза (БАС) была диагностирована у Хокинга в возрасте 21 года. В 1963 году врачи сообщили, что он не протянет и трех лет. С конца 1960-х он начал пользоваться инвалидным креслом, а в 1985 тяжелая форма воспаления легких потребовала хирургического вмешательства — Хокинг навсегда потерял голос.
На протяжении десятилетий болезнь постепенно парализовывала его.
После потери голоса Хокинг использовал брови чтобы показывать буквы на специальной карте. В 1986 году Уолтер Вольтос предоставил для него программу-синтезатор «Эквалайзер», установленную сначала на домашний компьютер Хокинга, а затем в небольшой компьютер интегрированный в его кресло. Какое-то время некоторую подвижность сохранял лишь указательный палец на правой руке Хокинга — он нажимал на специальный переключатель, который позволял выбирать заранее записанные фразы. Впоследствии подвижность осталась лишь в мимической мышце щеки, напротив которой был закреплён датчик. С его помощью физик управлял компьютером, позволяющим ему общаться с окружающими.
Несмотря на почти полностью парализовавшую его болезнь, он вёл активную жизнь. В 2007 году Хокинг совершил полёт в невесомости на специальном самолёте, а на 2009 год был запланирован полёт в космос, который не состоялся.
«Это было замечательно, я бы мог повторять этот опыт раз за разом», — признался Хокинг после полета.
На последних портретах астрофизика можно разглядеть серебристый аппарат размером со скрепку, установленный на оправе очков. Это инфракрасный датчик, через который сложная компьютерная система определяет, куда именно направлен взгляд. Аналогичные системы (но более простые) используются в фотоаппаратах, шагомерах и игровых приставках).
Популярные теории Стивена Хокинга
Излучение Хокинга
Излучение Хокинга — гипотетический процесс «испарения» черных дыр, то есть испускания разнообразных элементарных частиц (преимущественно фотонов).
Процесс был предсказан Хокингом в 1974 году. Его работе, кстати, предшествовал визит в Москву в 1973 году, где он встречался с советскими учеными: одним из создателей атомной и водородной бомб Яковом Зельдовичем и одним из основоположников теории ранней Вселенной Алексеем Старобинским.
«Когда огромная звезда сжимается, ее гравитация становится настолько сильной, что даже свет не может больше покидать ее пределы. Область, из которой ничто не может выйти, и называется «черная дыра». А ее границы называются «горизонт событий», — так поясняет Хокинг.
Отметим, понятие о черной дыре как объекте, который ничего не излучает, а может лишь поглощать материю, справедливо до тех пор, пока не учитываются квантовые эффекты.
Именно Хокинг начал изучать поведение элементарных частиц вблизи черной дыры с точки зрения квантовой механики. Он выяснил, что частицы могут выходить за ее пределы и что черная дыра не может быть абсолютно черной, то есть — существует остаточная радиация. Коллеги-ученые рукоплескали: все теперь изменилось! Информация об открытии распространилась в научной среде как ураган. И эффект произвела аналогичный.
Позже Хокинг обнаружил и механизм, посредством которого черные дыры могут излучать радиацию. Он пояснил, что с точки зрения квантовой механики пространство наполнено виртуальными частицами. Они постоянно материализуются парами, «разлучаются», снова «встречаются» и аннигилируют. Вблизи черной дыры одна из пары частиц может упасть в нее, и тогда у второй не останется пары для аннигиляции. Такие «брошенные» частицы и образуют радиацию, которую излучает черная дыра.
Из этого Хокинг делает вывод, что черные дыры существуют не вечно: они излучают все более сильный ветер и, в конце концов, исчезают в результате гигантского взрыва.
«Эйнштейн так и не принял квантовую механику из-за связанного с ней элемента случайности и неопределенности. Он сказал: Бог не играет в кости. Похоже, что Эйнштейн ошибся дважды. Квантовый эффект черной дыры позволяет предположить, что Бог не только играет в кости, но и иногда бросает их туда, где их нельзя увидеть», — считает Хокинг.
Излучение черных дыр — или излучение Хокинга — показало, что гравитационное сжатие не настолько окончательно, как было принято считать ранее: «Если астронавт падает в черную дыру, он вернется затем во внешнюю часть Вселенной в виде радиации. Таким образом, в каком-то смысле астронавт будет переработан».
Вопрос существования Бога
В 1981 году Хокинг побывал на конференции по космологии в Ватикане. После конференции Папа Римский дал аудиенцию ее участникам и сказал им, что они могут изучать развитие Вселенной после большого взрыва, но не сам большой взрыв, поскольку это — момент творения, а стало быть — дело Божье.
Позже Хокинг признался, что был рад тому, что Папа не знал тему лекции, которую ученый прочел перед этим. Она как раз касалась теории, согласно которой у Вселенной не было начала, момента творения как такового.
Подобные теории были и в начале 1970-х годов, они говорили о фиксированном пространстве и времени, которые на протяжении вечности были пустыми. Затем, по какой-то неизвестной причине, образовывалась точка — вселенское ядро — и происходил взрыв.
«Если мы движемся назад во времени, мы доходим до сингулярности большого взрыва, в которой законы физики не действуют. Но есть другое направление движения во времени, которое позволяет избежать сингулярности: оно называется воображаемым направлением времени. В нем можно обойтись без сингулярности, которая является началом или концом времени» . — Полагает Хокинг
То есть появляется момент в настоящем, которому совсем не обязательно сопутствует цепочка моментов в прошлом.
«Если у Вселенной было начало, мы можем предполагать, что у нее был и создатель. Но если Вселенная является самодостаточной, не имеет границы или края, значит, она не была создана и не будет уничтожена. Она просто существует. Где же тогда место для ее создателя?» — вопрошает физик-теоретик.
От большого взрыва до черных дыр
С таким подзаголовком в апреле 1988 года в свет вышла книга Хокинга «Краткая история времени», моментально ставшая бестселлером.
Эксцентричный и в высшей степени умный Хокинг активно занимается популяризацией науки. В его книге хоть и рассказывается о появлении Вселенной, о природе пространства и времени, черных дырах, встречается одна единственная формула — E=mc² (энергия равна массе, умноженной на квадрат скорости света в свободном пространстве).
До 20 века считалось, что Вселенная — вечна и неизменна. Хокинг весьма доступным языком доказывал, что это не так.
«В свете от далеких галактик происходит смещение в сторону красной части спектра. Это означает, что они удаляются от нас, что Вселенная расширяется», — говорит он.
Статичная Вселенная кажется привлекательнее: она существует и может продолжить существовать вечно. Она — нечто незыблемое: человек стареет, но Вселенная всегда так же молода, как в момент формирования.
Расширение Вселенной позволяет предположить, что у нее, в какой-то момент в прошлом, было начало. Этот момент, когда Вселенная начала свое существование, и получил название большого взрыва.
«Умирающая звезда, сжимаясь под действием собственной гравитации, в конце концов, превращается в сингулярность — в точку бесконечной плотности и нулевого размера. Если повернуть вспять ход времени так, чтобы сжатие превратилось в расширение, станет возможным доказать, что у Вселенной было начало. Однако доказательство, основанное на теории относительности Эйнштейна, показывало также, что невозможно понять, как произошла Вселенная: оно демонстрировало, что все теории не действуют в момент начала Вселенной», — отмечает ученый.
Человечество ждет гибель
Можно увидеть, как чашка падает со стола и разбивается. Но нельзя увидеть, как она собирается обратно из осколков. Увеличение беспорядка — энтропии — именно то, что отличает прошлое от будущего и придает направление времени.
Хокинг задался вопросом: что произойдет, когда Вселенная прекратит расширяться и начнет сжиматься? Увидим ли мы, как разбитые чашки собираются из осколков?
«Мне казалось, что когда начнется сжатие, Вселенная вернется в упорядоченное состояние. В таком случае, с началом сжатия время должно было повернуть вспять. Люди в этой стадии проживали бы жизнь задом наперед и молодели по мере сжатия Вселенной», — говорил он.
Попытки создать математическую модель теории не увенчались успехом. Позже Хокинг признал свою ошибку. По его мнению, она заключалась в том, что он использовал слишком простую модель Вселенной. Время не повернет свой ход вспять, когда Вселенная начнет сжиматься.
«В реальном времени, в котором мы живем, у Вселенной есть две возможные судьбы. Она может продолжать расширяться вечно. Или она может начать сжиматься и прекратить свое существование в момент «большого сплющивания». Это будет похоже на большой взрыв, только — наоборот», — полагает физик.
Хокинг допускает, что Вселенную все-таки ожидает финал. Однако, оговаривается, что у него, как у пророка конца света, не будет возможности оказаться в то время — через много биллионов лет — и осознать свою ошибку.
Согласно теории Хокинга, спасти человечество при таком раскладе может только способность оторваться от Земли.
Инопланетяне существуют
Люди отправляют в космос беспилотные аппараты с изображениями человека и координатами, указывающими расположение нашей планеты. В космос посылают радиосигналы, в надежде, что их заметят инопланетные цивилизации.
Если верить Хокингу, то встречи с представителями других планет не сулят землянам ничего хорошего. Основываясь на своих знаниях, он не отрицает возможность существования внеземной цивилизации, но надеется, что встречи не произойдет.
В документальном телесериале канала Discovery он высказал мнение о том, что если технологии инопланетян будут превосходить земные, они обязательно образуют на Земле свою колонию и поработят человечество. Хокинг сравнил этот процесс с прибытием Колумба в Америку и последствиями, которые ожидали коренное население континента.
«Во Вселенной со 100 миллиардами галактик, каждая из которых содержит сотни миллионов звезд, маловероятно, что Земля является единственным местом, где развивается жизнь. С чисто математической точки зрения, одни лишь цифры позволяют принимать мысль о существовании инопланетной жизни как абсолютно разумную. Реальной проблемой является то, как могут выглядеть инопланетяне, понравятся ли они землянам своим видом. Ведь они могут быть микробами или одноклеточными животными, или червями, которые населяли Землю в течение миллионов лет», — считает Хокинг.
Даже близкие и друзья космолога отмечают, что нельзя верить каждому его слову. Он — искатель. А в таком деле допущений больше, чем фактов, и ошибки неизбежны. Но даже при этом его изыскания дают человеку пищу для ума, точку, от которой можно начать поиск ответа на вопрос о существовании человека и Вселенной.
«Ответ на этот вопрос будет величайшим триумфом человеческого разума, ибо тогда мы познаем ум Бога», — говорит Хокинг.
Книги Хокинга
За всю жизнь Стивен Хокинг написал множество научных статей, а кроме прочего стал автором и соавтором научно-популярных книг, впоследствии завоевавших широкую известность:
- Краткая история времени
- Чёрные дыры и молодые вселенные
- Мир в ореховой скорлупке
- На плечах гигантов
- Бог создал целые числа
- Теория всего
- Моя краткая история
- Крупномасштабная структура пространства-времени
- Природа пространства и времени
- Большое, малое и человеческий разум
- Будущее пространства - времени
- Кратчайшая история времени
- Высший замысел
Личная жизнь
В 1965 году женился на Джейн Уайлд, позднее у них родились сын Роберт (р. 1967), дочь Люси (р. 1970) и сын Тимоти (р. 1979). Отношения Стивена с Джейн постепенно ухудшались — жена чувствовала себя ошеломленной вторжением в семейную жизнь многочисленных медсестер и помощников. Взгляды Хокинга на религию также противопоставлялись ее сильной христианской вере и приводили к конфликтам. В 1990 году они стали жить раздельно. После развода с Джейн в 1995 году Хокинг женился на своей сиделке, Элайн Мэйсон и заявил:
«Это замечательно — Я женился на женщине, которую люблю.»
Молодой Стивен Хокинг со своей невестой Джейн
В 2006 году Хокинг и Мейсон развелись, и Хокинг возобновили более тесные отношения с Джейн, его детьми и его внуками. Отражая этот счастливый период, доработанная версия книги Джейн «Путешествие в бесконечность: моя жизнь со Стивеном» появилась в 2007 году и стала основой для фильма о биографии Хокинга «Теория всего», вышедшего в 2014 году.
Свадьба Стивена Хокинга и его второй жены — Элайн Мейсон
Стивен Хокинг — выдающийся британский физик-теоретик, популяризатор науки, автор книги «Краткая история времени». Хокинг запомнился не только своей научной деятельностью, его образ человека в инвалидном кресле с механическим голосом вошел в массовую культуру. Ученый умер 14 марта в своем доме в Кембридже.
Биография
Стивен Хокинг родился в Оксфорде 8 января 1942 года. Бакалаврскую степень он получил в Оксфорде, а докторскую — в Кембридже. В начале 60-ых у него стали появляться признаки болезни — бокового амиотрофического склероза. Врачи считали, что молодой ученый проживет максимум два года.
Но Стивен оказался гораздо крепче. С конца 60-ых он уже ездил в инвалидном кресле, а потом был парализован практически полностью, некоторую подвижность некоторое время сохранял только указательный палец правой руки, но со временем подвижной осталась только щека, на которой был закреплен датчик компьютера.
В 1985 году Хокинг тяжело перенес воспаление легких, после проведенных операций ученый потерял способность говорить. Друзья подарили ему синтезатор голоса. Всю дальнейшую жизнь ученый пользовался этим механическим голосом, который стал узнаваемым во всем мире.
Несмотря на болезнь и инвалидность, Хокинг вел активную жизнь. В 1965 году он начал работать в Кембридже, а через девять лет стал членом Лондонского королевского общества. Хокинг стал одним из основоположников квантовой космологии, изучал квантовую гравитацию.
Стивен сделал огромный вклад в популяризацию науки, он выступал с лекциями на телевидении, снимал фильмы, писал научно-популярные книги, самой известной из них стала «Краткая история времени». С 2015 года королевское общество вручает «Медаль Стивена Хокинга за научную коммуникацию» ученым, которые отличились в области распространения научных знаний.
Хокинг был женат дважды. С первой супругой Джейн Уайлд Стивен познакомился еще во время учебы в университете, у пары родились трое детей. В начале 90-ых супруги стали жить отдельно, а потом развелись официально. В 1995 году Хокинг женился на своей сиделке Элайн Мэйсон. Брак длился 11 лет, в 2006 году Стивен развелся снова.
14 марта 2018 года Стивен Хокинг умер в своем доме в Кембридже, о смерти сообщили его дети. Ученому было 76 лет.
Вклад в массовую культуру
Стивена Хокинга можно назвать самым известным ученым мира — даже те, кто не разбирается в вопросах науки, знали как он выглядит. Стивен не только записывал лекции, но и с удовольствием принимал участие в разных благотворительных акциях, развлекательных роликах. Вот, например, шутливое видео о том, как звезды проходят кастинг на роль нового голоса Хокинга.
Стивен мечтал отправиться в космос, но запланированный на 2009 год полет не состоялся. Зато в 2007 году он полетал в симуляторе невесомости на борту самолета.
Хокинг отличался потрясающим чувством юмора, он умел легко говорить о сложных вещах и любил подкалывать журналистов во время интервью.
«Журналист: Вы говорите, что существует бесконечное количество других вселенных? Может ли существовать вселенная, где я умнее вас?
Хокинг: Да. А еще вселенная, где вы остроумный».
Хокинг снялся в пятом сезоне сериала «Теория большого взрыва». Шелдон Купер сдал Хокингу свою работу, но тот нашел в ней ошибку.
В шестом сезоне сериала «Звездый путь» есть эпизод, где Стивен Хокинг вместе с другими великими учеными играет в покер.
Персонаж Стивена Хокинга появлялся в популярных мультсериалах — «Симпсонах», «Гриффинах», «Футураме».
«Я стою здесь рядом со Стивеном Хокингом. Впервые встретила белого мужчину, который знает математику лучше меня».
В 2004 году Хокинга в документально-художественном фильме BBC сыграл известный британский актер Бенедикт Камбербэтч.
В 2014 году в прокат вышел фильм «Вселенная Стивена Хокинга» (Theory of Everything), где великого ученого сыграл Эдди Редмейн. Фильм основан на книге первой жены Хокинга, но и сам Стивен принял живое участие в съемках. Он помогал Редмену в работе над ролью, разрешил использовать для озвучки его настоящий механический голос.
Он [Эдди Рэдмен] проводил много времени с людьми, страдающими тем же недугом, что и у меня, чтобы лучше вжиться в этот образ. И Эдди сыграл паралитика так, что временами мне казалось: он - это яСтивен Хокинг
В итоге 33-летний Эдди получил «Оскар» за главную мужскую роль. Это была первая номинация актера на главную американскую кинонаграду.
Поступив в Оксфорд, молодой человек сразу выбрал свое призвание - теоретическая физика. Уже в университете у Стивена начали появляться первые признаки бокового амиотрофического склероза. Эта болезнь парализовала мышцы, и вскоре Хокинг оказался в инвалидном кресле. В настоящее время у ученого сохранился контроль всего над двумя пальцами руки и над мимическими мышцами.
С 1965 года Хокинг работал в Кембриджском университете, а в 1966 получил степень доктора наук. Научная деятельность ученого связана с квантовой гравитацией и космологией. Хокинг первым в мире обратился к законам термодинамики, объясняя явления, связанные с черными дырами. За свои достижения Хокинг в 1974 году становится членом Лондонского Королевского общества. В 1975 году он была разрабатывает теорию "испарения" черных дыр, которая принесла ученому мировую известность.
В 1985 году Стивен Хокинг заболел пневмонией. Болезнь дала осложнения, и физику пришлось перенести операцию на горло. Он лишился голоса и с тех пор общается с людьми с помощью синтезатора голоса. Что не помешало ему написать и издать книгу "Краткая история времени", которая увидела свет в 1988 году. С тех пор Стивен Хокинг известен не только ученым, но и обычным людям.
Теории Хокинга перевернули мир. Люди начали задумываться о таких далеких от повседневной жизни вещах, как размеры Вселенной и радиоактивность черных дыр. Ученый практически поднял глаза людей к небу. Являясь самым известным популяризатором науки и умея объяснять свои мысли простым и понятным языком Стивен Хокинг сделал так, что "умник" уже не является обидным прозвищем, про физиков-теоретиков снимают популярные сериалы, и все новые молодые люди стремятся узнать все тайны космоса.
В день рождения Стивена Хокинга "Вечерняя Москва" собрала 10 интересных фактов об ученом.
1. Хокинг плохо учился в школе
Сейчас Стивен Хокинг известен как блестящий ученый и автор теорий, труднодоступных пониманию обычного человека. Сложно поверить в то, что в школе Стивен отставал в учебе. Во втором классе был худшим в классе. Тем не менее, мальчику с детства было интересно, как все вокруг работает. Он разбирал радио и часы, правда, обратно собрать их не удавалось.
В средней школе Хокинг немного повысил свой средний балл. Однако одноклассники догадывались, что рядом с ними растет гений, и даже дали ему прозвище "Эйнштейн". Из-за низких оценок появилась проблема: отец мечтал отправить сына в Оксфорд, а на стипендию рассчитывать не приходилось. К счастью, сын не захотел разочаровывать родителя, и, когда дело дошло до выпускных экзаменов, Стивен получил высший балл по физике, заработав себе стипендию.
2. В его кресле используется новейшая технология
Хокинг может писать книги, общаться с людьми и отвечать на письма благодаря революционной системе связи с внешним миром, которую создала американская компания Words+ в 1985 году.
На фото Стивена Хокинга можно увидеть небольшой аппарат, который прикреплен к дужке его очков. Это инфракрасный датчик движения, который соединен с компьютером. Система следит за движением мимических мышц ученого - единственными, которые не разрушила болезнь. С их помощью Стивен может выбрать определенную область на мониторе и "кликнуть" на нее. Так Хокинг набирает тексты и говорит через синтезатор речи, набирая слова по буквам. Жилище Стивена оборудовано системой "умный дом", которой он так же может управлять с помощью мимических сигналов. Датчик считывает команды и отправляет сигнал приборам.
3. Хокинг терпеть не мог биологию
Стивену с детства нравилась математика, а биологию он терпеть не мог, находя ее слишком неточной. Но его отец Фрэнк хотел, чтобы сын стал медиком. Да и в Оксфорде не было математического факультета. В итоге Хокинг поступил на факультет физики. А когда перед ним встал выбор, что изучать - элементарные частицы и их поведение или космологию, Стивен предпочел второе. Он говорил, что "она была похожа на ботанику. Есть частицы, но нет теории".
4. Был в оксфордской команде по гребле
До тех пор, пока ученого не поразила болезнь, практически полностью парализовавшая его, спорт его особо не увлекал. Но команде гребцов нужен рулевой, которые бы управляли командой. Для Оксфорда гребля - традиционный вид спорта, к тому же весьма популярный. И Стивен тоже стал популярным, у него появилось много друзей и он больше не чувствовал себя одиноким. Правда, из-за ежедневных тренировок пострадала учеба.
5. Любимец студентов
Хокинг выступает с научными лекциями по всему миру. Он рассказывает тайны Вселенной простым и понятным языком, много шутит, студенты смеются, а в конце награждают лектора бурными овациями. Даже президент Клинтон, который слушал лекцию Стивена в Белом Доме, назвал его выступление "потрясающим событием" и порадовался, что в своих размышлениях Хокинг видит будущее "не статичным, а все еще человеческим и динамичным".
6. Участвовал в создании теории бесконечной Вселенной
Одним из главных достижений Хокинга стала теория, что у Вселенной есть содержимое, но нет границ. Чтобы понять это, можно представить Вселенную в виде сферы. Если идти по ее поверхности в любом направлении, границы или угла достигнуть невозможно. Принципиальное отличие Вселенной в том, что она имеет четыре измерения, в отличие от двухмерной поверхности сферы. Однако, по словам Хокинга, Вселенная конечна в пространстве-времени и однажды закончит свое существование - но не раньше, чем через 20 миллиардов лет.
7. Пишет детские книги
Стивен Хокинг вместе со своей дочерью Люси пишет книги и для детей. В 2007 вышла книга "Секретный ключ Джорджа ко Вселенной ". Эта фантастическая повесть про Джорджа, который знакомится с соседом-физиком. У соседа есть самый мощный в мире компьютер, который может открывать порталы в космос. Большая часть книги посвящена объяснению космических явлений простым языком.
8. Верит в инопланетную жизнь
Стивен Хокинг считает, что, учитывая размеры Вселенной, вероятность того, что Земля является единственной обитаемой планетой, стремится к нулю.
"Примитивная жизнь очень распространена", - заявил Хокинг. - "Разумная же - редкость". Однако ученый предостерегает, что инопланетная жизнь могла зародиться не на основе ДНК, а человеческий иммунитет не сможет противостоять инопланетным болезням. Хокинг полагает, что инопланетяне могут использовать истощить собственную планету и стать захватчиками. Или же они могут создать систему зеркал, сфокусировать энергию солнца в одной точке и "прорыть кротовую нору" для путешествий в пространстве-времени.
9. Побывал в невесомости
В 2007 году Хокинг побывал в невесомости. Компания Zero Gravity предоставляет возможность парить с помощью резко взлетающего и пикирующего самолета. Находящиеся внутри люди могут испытывать состояние невесомости около 25 секунд. Хокинг смог даже сделать сальто, освободившись от инвалидного кресла. Стивен всегда мечтал побывать в космосе, но его интерес глубже. Ученый спонсирует частные космические исследования, надеясь, что люди смогут путешествовать на другие планеты, чтобы выжить, если с Землей что-то случится.
10. Проиграл пари на тему черных дыр
В 2004 году гениальный Хокинг признал, что был неправ и проиграл пари, которое заключил в 1997 году со знакомым ученым. Суть пари заключалась в черных дырах.
Мощная гравитация звезд
По мере того, как ядерное топливо внутри звезды сгорает, наружу выходит энергия, противодействующая мощной звездной гравитации. Когда звезда умирает, гравитация становится настолько сильной, что звезда затягивается сама в себя, порождая черную дыру. Свет не может покинуть пределы черной дыры. Однако в 1975 году Хокинг заявил, что черные дыры не являются черными. Напротив, они излучают энергию. При этом все данные исчезают в черной дыре.
Американский физик-теоретик Джон Прескилл не согласился с выводом, что информация теряется в черной дыре. В 1997 году он заключил пари с Хокингом, утверждая, что информация просто не может покинуть ее, что не противоречит законам квантовой механики. Хокинг признал, что ошибся только тридцать лет спустя.
Побеждать болезнь можно по-разному. Кто-то остается вполне трудоспособным, не выпадая из общественных и человеческих связей. Кто-то не позволяет недугу полностью поработить себя. Но случай английского физика Стивена Хокинга, видимо, не имеет аналогов в вечном противостоянии немощи тела и необыкновенной силы духа. Став фактически полукиборгом, он сумел вывести человеческие знания о нашей вселенной на новые прежде невиданные рубежи. Именно он остается одним из столпов теории «большого взрыва», давшего рождение нашей солнечной системе.
Стивен Вильям Хокинг родился 8 января 1942 года, как часто замечают его биографы, в 300-ю годовщину смерти Галилея, в университетском Оксфорде, британской Мекке науки и образования. Дом его родителей находился на севере Лондона, но во время Второй мировой войны под непрекращающимися немецкими бомбежками семья переехала в Оксфорд, поскольку именно этот спокойный городок считался более безопасным местом для семей с детьми. Когда Хокингу исполнилось восемь лет, его семья переехала в Сент-Альбанс, расположенный в 20 милях к северу от Лондона. В одиннадцать Стивен пошел в школу СентАльбанс, а затем в Университетский колледж Оксфорда, в котором учился и его отец. Правда, в отличие от своего родителя, Стивен мечтал заниматься математикой, а не медициной. Но в Университетском колледже получить чисто математическое образование было нельзя, тогда он стал усиленно заниматься физикой. Через три года, написав несколько работ, он получил свою первую степень по естественным наукам.
Многие уже тогда считали юношу перспективным ученым. Но вряд ли кто-то мог предположить, какие повороты готовит ему судьбы. А пока Стивен решил заняться совершенно новым направлением в науке. Лежащим на стыке многим дисциплин. Называлось оно - космология.
Поэтому Хокинг покидает Оксфорд и переезжает в другой всемирной известный научный центр Великобритании - Кембридж, так как в это время в Оксфорде никто не занимался космологическими исследованиями. Его руководителем был Дэнис Сьяма, хотя сам он надеялся, что им окажется известный физик Фред Хойл, который в это время работал в Кембридже. После защиты степени доктора философии Стивен получил сначала исследовательскую, а затем и профессорскую стипендии в Колледже Гонвил и Кейз в Кембридже. В результате появилась возможность некоторое время занимать преподавательскую должность.
В 1973 году Хокинг перешел из Института астрономии на факультет прикладной математики и теоретической физики Кембриджа, а в 1979 году занял пост Лукасовского профессора математики. Эта должность была учреждена в 1663 году на средства преподобного Генри Лукаса, который был членом парламента от университета. Весьма характерно, что в свое время этот пост занимал не кто-нибудь, а сам великий Исаак Ньютон.
Стивен Хокинг изучает фундаментальные законы, которые управляют Вселенной. Вместе с Роджером Пенроузом они показали, что из эйнштейновской Общей теории относительности следует такое пространство-время, которое начинается в Большом Взрыве и заканчивается в черных дырах. Эти результаты указывают на необходимость объединения ОТО с квантовой теорией - другим величайшим научным достижением первой половины XX века. Одним из следствий такого объединения теорий, которое было открыто Хокингом, является утверждение, что черные дыры будут не вполне черными, что они будут испускать излучение и, в конце концов, испарятся. Еще один вывод, что Вселенная не имеет конца или границы в мнимом времени. Это означает, что процесс рождения Вселенной полностью определялся теми законами природы, которые и сейчас действуют рядом с нами.
Казалось бы, типичная биография талантливого ученого, рискнувшего вторгнуться в прежде неведомые области знания. Если бы не одно «но».
Еще в начале 60-х годов у Хокинга стали проявляться признаки особой формы склероза, который приведет его к абсолютному параличу. Правда, молодой ученый не теряет воли к жизни. В 1965 году он даже женился на Джейн Уайлд, родившей ему дочь и двух сыновей. Но болезнь не отступает. Ее удары становятся все неотвратимее. Хокинг вынужден сесть в инвалидное кресло. Вскоре он смог манипулировать только одним пальцем. К счастью, наступила эра компьютеров. Новая техника позволила физику не терять связи с коллегами. Отстукивая по клавиатуре одним пальцем свои тексты, задавая при помощи современной электронной техники вопросы коллегам, продолжая дискутировать с учеными из многих стран, Хокинг нашел свою нишу в мировой науке.
Но в 1985 году случился еще один удар судьбы. После операции на горле он потерял способность к членораздельной речи. Члену лондонского королевского научного общества (аналога нашей Академии наук) друзья подарили синтезатор речи, который был установлен на его кресле-коляске и с помощью которого Хокинг может общаться с людьми. Он по-прежнему занимает должность Лукасовского профессора математики, встречается со студентами, которые благоговейно взирают на гения наших дней.
Но главное, что потеря трудоспособности, с точки зрения обычного человека, никогда не мешала физику жить полной жизнью, добавляя в кровь значительную порцию адреналина. Несмотря на тяжелую болезнь, он ведет активную жизнь. В январе 2007 года он совершил полет в невесомости (на специальном самолете), а на этот год был даже запланирован полет в космос.
Стивен Хокинг оставил пост главы кафедры математики в Кембридже. Причиной стал возраст: устав университета запрещает занимать эту должность тем, кто старше 67 лет. Возглавлять кафедру математики, основанную в 1662 году, - большая честь для математиков всего мира. Достаточно сказать что раньше в этой роли выступал сэр Исаак Ньютон, а позже Чарльз Бэббидж, создатель первого программируемого компьютера - еще механического.
Наша справка
Среди публикаций Стивена Хокинга есть целый ряд известнейших научных трудов: «Крупномасштабная структура пространства-времени» (в соавторстве с Ж. Ф. К. Эллисом), «Общая теория относительности: Обзор к столетию Эйнштейна» и «300 лет гравитации» (обе в соавторстве с В. Израэлем). А его книги «Кратная история времени» и (последняя вышедшая книга) «Черные дыры, молодая Вселенная и другие очерки» стали бестселлерами. Профессор Хокинг является обладателем двенадцати почетных ученых званий. Хокинг награжден большим количеством различных премий, медалей и призов. Он также является членом Королевского научного общества и Национальной академии наук США.
Основные научные публикации Хокинга:
«Краткая история времени». В своей книге автор пытается ответить на вопросы, интересующие нас всех: откуда взялась Вселенная? как и почему она возникла? придет ли ей конец, а если придет, то как?
«Крупномасштабная структура пространства-времени». Книга посвящена новому подходу к теории относительности и ее астрономическим приложениям, основанному на использовании методов современной дифференциальной геометрии. Применение их оказалось исключительно плодотворным при исследовании свойств пространства-времени в особых условиях, а именно проблем сингулярности в космологии, черных дыр и т. п.
«Черные дыры и молодые вселенные». Это и автобиографические очерки, и размышления автора о философии науки, о происхождении Вселенной и ее дальнейшей судьбе. Эссе написаны ярко и увлекательно, серьезнейшие проблемы науки, отраженные в них, в изложении Хокинга доступны пониманию каждого читателя.
Пари
Хокинг заключил относительно черных дыр два пари с другими физиками. Так, например, он поспорил с Кипом Торном, ученым из США. В 1975 году они решили, что, если существование черных дыр будет опровергнуто, Хокинг оплатит Торну годовую подписку на журнал «Пентхаус». А если будет однозначно доказано то, что черные дыры есть и никак иначе все наблюдаемые явления объяснить нельзя, Хокинг получит четырехлетний комплект Private Eye - британского сатирического издания.
Пари, надо заметить, до сих пор не разрешено. Как и другое, заключенное с Джоном Прески: ученые спорили о том, исчезает ли поглощенная черной дырой информация. Если не исчезает и это будет доказано, то Прески получит Полную энциклопедию бейсбола - в 2004 году Хокинг даже признал поражение. Правда, выигрыш Прески не принял: ученые решили, что говорить об окончательной определенности в физике черных дыр пока рано.
Оставим в стороне текущие дела и погрузимся в мир науки, а конкретнее - теоретической физики. Стивен Хокинг - один из самых знаменитых и популярных учёных-физиков нашего времени, сделал немало научных открытий и предположений об устройстве мира.
1. Прошлое - это вероятность
По словам Хокинга, одно из следствий теории квантовой механики заключается в том, что события, произошедшие в прошлом, не происходили каким-то определённым образом. Вместо этого они произошли всеми возможными способами. Это связано с вероятностным характером вещества и энергии согласно квантовой механике: до тех пор, пока не найдётся сторонний наблюдатель, всё будет парить в неопределённости.
Хокинг: «Независимо от того, какие воспоминания вы храните о прошлом в настоящее время, прошлое, как и будущее, неопределённо и существует в виде спектра возможностей».
2. Существует «Теория всего»
М-теория, предложенная Эдвардом Виттеном в 1990-х годах, была осмыслена и доработана Хокингом и его коллегой Леонардом Млодиновым. М-теория является ответвлением теории струн и описывает всю Вселенную разом. Согласно ей, на самом мельчайшем уровне все частицы состоят из бран - многомерных мембран, свойства которых могут объяснить абсолютно все процессы, происходящие в нашей Вселенной. Кстати, эта теория также предполагает существование огромного числа вселенных, в которых действуют физические законы, отличные от наших.
3. Общая теория относительности имеет отношение к ошибкам навигационных систем
Общая теория относительности была сформулирована Эйнштейном в 1915-м году. В ней постулируется, что «гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого́ пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии.»
Хокинг выступил в роли популяризатора этой теории. Он утверждает, в частности, что «Если общая теория относительности не будет принята во внимание в GPS-навигационных спутниковых системах, ошибки в определении глобальных позиций будут накапливаться со скоростью около 10 км в день. Важно понимать, что, чем ближе объект к Земле, тем медленнее течёт время. Таким образом, в зависимости от того, на каком расстоянии от Земли находятся спутники, их бортовые часы будут работать с разными скоростями. Эту разницу мы могли бы компенсировать автоматически, если бы этот эффект учитывался».
4. Аквариумные рыбки угнетены
«Представьте себя рыбкой, живущей в аквариуме с выпуклыми стенками. Что вы знали бы о нашем мире, если бы всю жизнь смотрели на него в искажении от стекла и не имели возможности выбраться? Невозможно познать истинную природу реальности: мы считаем, что чётко представляем себе окружающий мир, но, говоря метафорически, мы обречены всю жизнь провести в аквариуме, так как возможности нашего тела не дают нам выбраться из него.» - рассуждает Хокинг.
Впечатлённые этой метафорой власти города Монц, Италия, несколько лет назад законодательно запретили держать рыбок в круглых аквариумах, чтобы искажение света не мешало рыбкам воспринимать мир таким, какой он есть.
5. Кварки никогда не бывают одиноки
Кварки, «строительные блоки» протонов и нейтронов, существуют только группами и никогда - по одному. Сила, которая связывает кварки, увеличивается с увеличением расстояния между ними, так что, если попытаться оттянуть один кварк от другого, то чем сильнее вы будете тянуть, тем сильнее он будет пытаться вырваться и вернуться обратно. Свободные кварки не встречаются в природе.
6. Вселенная породила сама себя
Хокинг является убеждённым атеистом. Он посвятил немало времени научным доказательствам того, что для существования жизни никакой Бог не нужен. Одно из его знаменитых высказываний звучит так: «Поскольку существует такая сила как гравитация, Вселенная могла и создала себя из ничего. Самопроизвольное создание - причина того, почему существует Вселенная, почему существуем мы. Нет никакой необходимости в Боге для того, чтобы „зажечь“ огонь и заставить Вселенную работать».
Селена Парфёнова (www.factroom.ru)
