Ученый-гений и удивительный человек Стивен Хокинг отмечает свое 75-летие. Он умеет так объяснить квантовый мир и сложнейшие физические явления, то это будет понятно даже школьнику. Ученый смог оспорить многие научные заблуждения. Находясь почти всю жизнь в инвалидном кресле, ученый-теоретик уделяет внимание актуальным проблемам человечества, таким как глобальное потепление, состояние окружающей среды, социальное неравенство, космические путешествия, пишет Лента.ру.
Если провести опрос, и попросить назвать самого известного (или самого великого) физика на Земле, вероятнее всего, победит Эйнтштейн. А вот если добавить в вопрос дополнительное условие «из ныне живущих», то наверняка победу одержит Стивен Хокинг. Сегодня ему исполняется 75 лет, что само по себе поразительно.
Хокинг известен не только тем, что он большой ученый. Его дар популяризатора сделали бестселлером его книжки «Краткая история времени» и «Мир в ореховой скорлупке», в которых он объясняет квантовый мир так, что это понятно и школьнику.
Стивен Уильям Хокинг родился 8 января 1942 года в Осфорде. Удивительно, но несмотря на то, что начал свое обучение будущая звезда физики в родном университете, PhD он уже получал в Тринити-колледже «конкурирующей организации» — Кембридже. В 1963 году ему поставили страшный диагноз: боковой амиотрофический склероз. Или болезнь Шарко, или болезнь Лу Герига. Как ни назови, а после постановки диагноза у пациента всегда остается два-три года жизни. Все мышцы постепенно парализует, включая дыхательные — и человек умирает, вне зависимости от попыток лечиться. Так было с великим физиком Игорем Таммом, умершим в 1971 году, так было с великим бейсболистом Лу Геригом: БАС не щадил никого. До Стивена Хокинга.
Физик стал первым в истории человеком, у которого достоверно диагностированный недуг замедлился, а потом и вовсе остановился. Только к концу 1960-х Хокинг, который должен был к тому времени уже умереть, начал пользоваться инвалидным креслом-каталкой.
Достижения Стивена Хокинга
Хокинг достаточно быстро перешел к изучению теории черных дыр. В 1970-х он создал главные свои работы — в том числе, по испарению черных дыр. Хокинг предсказал, что черные дыры должны испаряться, излучая такое вот странное излучение. Совсем недавно физики смогли воссоздать звуковой аналог излучения Хокинга на охлажденных почти до абсолютного нуля атомах, образовавших конденсат Бозе-Эйнштейна. Кстати, именно из-за излучения Хокинга нам не стоит бояться микроскопических черных дыр, которые якобы могут образовываться на Большом адронном коллайдере: даже если это и случится, то дыра быстро испарится.
В начале 1970-х годов одним из кандидатов в черные дыры был объект Лебедь X-1. Предположительно, он представляет собой двойную звезду, в которой одна ее составляющая, являясь черной дырой, постепенно высасывает массу из другой, яркой звезды. В результате этого процесса возникает сверхмощное рентгеновское излучение, по которому Лебедь X-1 и был обнаружен в 1964 году.
В 1975 году Хокинг и другой известный астрофизик Кип Торн поспорили о природе Лебедя X-1. Хокинг, вопреки своим теориям, настаивал на том, что объект не является черной дырой.
В начале 1990-х годов, когда существование черной дыры в системе Лебедь X-1 уже не вызывало сомнений, Хокинг признал поражение и в качестве «подарка победителю» подписал Торна на эротический журнал Penthouse (чем сильно возмутил прогрессивную жену Торна).
В начале 1970-х Хокинг с Брэндоном Картером и Дэвидом Робинсоном частично доказали гипотезу американского физика Джона Уилера, известную сегодня как теорема об отсутствии «волос» у черных дыр. Согласно теореме, изолированные незаряженные черные дыры, описанные в пространстве-времени Шварцшильда, характеризуются только двумя параметрами: массой и угловым моментом. «Волосы» в данном случае — все другие параметры.
«Эта теория (Эйнштейна — прим. «Ленты.ру») ведет к двум следующим предсказаниям для Вселенной. Во-первых, конечной стадией эволюции массивной звезды является коллапс за горизонт событий, при этом образуется черная дыра, внутри которой находится сингулярность. Во-вторых, в нашем прошлом существует сингулярность, которая в некотором смысле есть начало наблюдаемой Вселенной», — писали в 1973 году Хокинг и его соавтор, Джон Эллис, в своей знаменитой монографии «Крупномасштабная структура пространства-времени».
Термодинамическая теория черных дыр, в начале 1970-х годов принесшая Хокингу первую славу, породила «информационный парадокс», решения которого до сих пор не найдено.
Математика, описывающая черную дыру, предполагает, что все ее характеристики вытекают строго из ее массы, независимо от того, какие частицы (или античастицы) она поглотила. Согласно этой модели, в черной дыре вся физическая информация исчезает (что нарушает закон ее сохранения).
В 1974 году Стивен Хокинг предложил свое решение парадокса, известное как «излучение Хокинга». В упрощенной форме, он предположил, что на горизонте событий черной дыры образуются так называемые «спутанные пары» элементарных частиц. Впоследствии пара разделяется, после чего одна ее «половина» уходит в черную дыру (и либо остается там навсегда, либо отправляется в «параллельную вселенную»), а вторая — возвращается в нашу вселенную в виде теплового «излучения Хокинга», по сути, неся в себе «новую» информацию. Согласно этой теории, «старая» информация, с одной стороны, навсегда исчезает в черной дыре, но при этом закон ее сохранения не нарушается.
В 1997 году это предположение послужило основой для нового, более серьезного пари, заключенного Хокингом и Кипом Торном против физика-теоретика Джона Прескилла. Прескилл наставал на том, что информация в черной дыре все-таки не исчезает. В 2004 году Хокинг официально признал поражение от Прескилла, и предложил новую концепцию «видимого горизонта событий», при которой черная дыра все-таки может отдавать поглощенную информацию.
В 2014 году Хокинг был вынужден снова вернуться к разработке вопроса об информации в черной дыре, на этот раз в связи с тем, что другие исследователи на основе его выкладок сделали вывод о возможном существовании у горизонта событий т. н. «файрволла» — зоны с особыми свойствами пространства, в которой образуются частицы с колоссальной энергией. Но «файрвол» также противоречил основам квантовой механики, и Хокинг попытался снять парадокс.
Для этого он опубликовал заметку на две страницы, в которой сообщил, что горизонт событий черной дыры может быть не четким, а размытым, и задерживать информацию не навечно, а только на время. Согласно публикации, информация не исчезает, но возвращается с «излучением Хокинга» в «расщепленном» и перемешанном виде, из-за чего не может быть расшифрована. А значит, черные дыры в привычном смысле вообще не существуют. Через месяц шведский физик Сабин Хоссенфелдер вернула пошатнувшуюся астрофизику в равновесие, предположив, что «излучение Хокинга» возникает за счет рождения пар частиц по две одновременно, но это был месяц сильного стресса для научного сообщества.
Гипотеза Хокинга о рандомном характере излучения черной дыры также в скоро времени была оспорена.
«Краткая история времени»
Широкую известность Хокинг получил после того, как в апреле 1988 года была опубликована его научно-популярная книга «Краткая история времени». Она переведена на десятки языков и издана общим тиражом более десяти миллионов экземпляров. Образ ученого в инвалидном кресле, занимающегося исследованием самых необычных свойств Вселенной, никого не оставил равнодушным.
В 1990-е годы Хокинг продолжил исследования черных дыр, предложив слабую версию принципа космической цензуры. В сильной форме утверждение о том, что в пространстве-времени невозможны голые, то есть не скрытые от внешнего наблюдателя, сингулярности, сформулировал еще в 1973 году Пенроуз. В частности, для черной дыры сингулярности должны находиться под ее горизонтом событий. Пенроуз, в отличие от Хокинга, полагает, что принцип космической цензуры выполняется сразу во всем пространстве-времени.
В последние 10-15 лет Хокинг интересовался информационным парадоксом черных дыр. Сначала он утверждал, что информация, переносимая попавшими в черную дыру объектами, не сохраняется. Теперь думает иначе. По его мнению, информация не теряется, но трансформируется в непригодную для использования человеком форму. Именно этому посвящены, в частности, исследования, проведенные им совместно с Малкольмом Перри и Эндрю Строминжером, о которых «Лента.ру» писала ранее.
Опасен ли искусственный интеллект?
Стивен Хокинг также на протяжении многих лет был известен как решительный сторонник исследований в области искусственного интеллекта (ИИ) и как алармист, предупреждавший о возможности «бунта машин».
В январе 2015 года он подписал открытое письмо с призывом многократно увеличить исследования в области искусственного интеллекта (письмо было составлено финансируемой холдингом Элона Маска неправительственной организацией Future Life). Однако уже 19 октября 2016 года Хокинг сделал заявление в совершенно ином тоне. Одновременно с Хокингом почти в том же ключе выступил и его со-подписант Элон Маск.
«Экономические» опасения бывших адвокатов искусственного интеллекта были связаны с развернувшейся в 2015-2016 годах массовой дискуссией о возможности полной автоматизации и алгоритмизации производства.
Опасения, что миллиарды людей останутся без работы – вот про что на самом деле осторожные заявления Хокинга. Но для лидеров научного прогресса уместнее говорить не о том, как роботы оставят людей без работы, а о том, как следует менять структуру общества с учетом этих возможностей, и чем заняться людям в новом мире, когда роботы возьмут на себя большую часть привычных задач. Ведь это не первый и не второй раз в истории, когда прогресс избавляет миллионы от устаревших форм труда.
Открытие стоимостью в $100
Бозон Хиггса (или «квант поля Хиггса») элементарная частица, открытие которой было предсказано физиком Питером Хиггсом в 1964 году.
Хокинг по неизвестной причине не любил теорию Хиггса, еще когда она была чистой теорией, и в какой-то момент поспорил с физиком Гордоном Кейном на $100, что бозон Хиггса никогда не будет открыт экспериментально.
Кейн занимался поиском способов обнаружения бозона Хиггса. Метод Кейна (и его коллег) сработал на Большом адронном коллайдере 14 марта 2013 года. Хиггс получил Нобелевскую премию, Кейн – $100, а разочарованный Хокинг заявил, что физика стала намного менее интересной и что бозон Хиггса несет в себе угрозу уничтожения Вселенной от распада квантового вакуума.
В этих опасениях он не одинок, но по счастью, если Вселенная погибнет, она погибнет со скоростью света, и мы просто не заметим собственной гибели.