ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ПОРТАЛ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Стивен Хокинг: открытия, которые сделали его известным

• Роланд Пиз
• BBC Science

15 марта 2018

Автор фото, SPL

Профессор Хокинг умер в возрасте 76 лет. Физик-теоретик из Кембриджа был одним из самых известных ученых в мире. Но какие именно открытия он сделал?

Свою славу среди исследователей он получил благодаря серии работ, в которых соединил выдающуюся теорию тяготения и относительности Альберта Эйнштейна со странным миром квантовой механики, которую обычно применяют к таким крошечным вещам как атомы и молекулы.

• О смерти, Боге и черных дырах: Стивен Хокинг в цитатах

А закончилось все описанием черных дыр, которые могут сами себя выпарить, и уравнениями, которые описывают всю историю развития Вселенной.

Самые важные открытия Хокинга

• С Оксфордским математиком Роджером Пенроузом он доказал, что если Большой взрыв действительно произошел, он должен был начаться с бесконечно маленькой точки — сингулярности
• Черные дыры излучают энергию, известную как излучение Хокинга, и постепенно теряют массу. Это связано с квантовыми эффектами у края черной дыры — области, которая называется горизонтом события
• Он предсказал наличие маленьких черных дыр во время Большого взрыва. Эти крошечные черные дыры должны быть невероятно горячими, и терять массу до тех пор, пока они не исчезли — потенциально закончив свое существование взрывом, во время которого высвобождается огромное количество энергии
• В 70-х годах Хокинг изучал, исчезают ли частицы и свет, попадающие в черные дыры окончательно, когда черная дыра испаряется. Он сначала считал, что эта «информация» исчезает из Вселенной. Но американский физик Сасскинд с этим не согласился. Эти идеи назвали информационным парадоксом. В 2004 году Хокинг признал, что информация все же должна сохраняться.

• С физиком Джеймсом Хартли он пытался описать историю космоса в одном математическом выражении под названием «Волновая функция Вселенной». Но квантовая теория показывает, что различия между пространством и временем нечеткие. Поэтому оказалось, что вопрос о том, что было до Большого взрыва, не имеет большого смысла.

Одержимость черными дырами

Первые попытки научных публикаций Хокинг сделал в 1960-х годах, когда был студентом и имел лишь первые симптомы болезни моторных нейронов, оказавшей огромное влияние на его жизнь.

С Оксфордским математиком Роджером Пенроузом он доказал, что если Большой взрыв произошел, он должен был начаться с бесконечно маленькой точки, на языке физики — «сингулярности».

• Эксперты призывают запретить «роботов-убийц»

В то время, когда в небе только обнаружили реликтовое излучение Большого взрыва (или микроволновое фоновое излучение), другие космологи надеялись на что-то менее радикальное, чем концепция целой Вселенной, образовавшейся из ничего.

Вместе Хокинг и Пенроуз доказали, что надежды на более мягкие объяснения были бесполезным делом.

Уничтожение черных дыр

Следующее стремление Хокинга в 1970-х годах заключалась в том, чтобы показать, что черные дыры вообще-то не черные, а на самом деле, как говорит название одной статьи, «слепяще белые».

Черные дыры — главный «монстр» общей теории относительности. Впервые определенные и названные Джоном Уилером, они представляют собой настолько плотные области космоса, что все в их пределах уменьшается до одной точки — еще одни пример сингулярности.

В то время казалось смешным, что эти монстры гравитации могут иметь какое-то отношение к деликатной теории квантовой механики, объясняющей свет и орбиты электронов в атомах.

Но Хокинг доказал, что это не так. Фактически, квантовая теория полностью меняет судьбу черных дыр.

На своих краях, как показал Стивен Хокинг, благодаря этим законам черные дыры создавали и излучали новые частицы, теряя при этом энергию и, следовательно, теряя массу (вспомните уравнения Эйнштейна E = mc²).

Для того, чтобы черная дыра испарилась таким образом, понадобилось бы очень много времени. Но в конце Хокинг пришел к выводу, что их исчезновение происходит с выбросом энергии, эквивалентным миллиону мегатонн водородных бомб.

Когда в швейцарско-французской сельской местности в окрестностях Женевы открыли Большой адронный коллайдер, была надежда, что ускоритель частиц может создать микроскопические черные дыры и, таким образом, доказать идеи Хокинга.

Нобелевская премия тогда была бы ему обеспечена. Но пока ВАК этого не сделал.

Объяснение для Вселенной

После изучения отдельных черных дыр Хокинг обратил внимание на Вселенную в целом — окончательный, неизбежный гравитационный контейнер.

Законы квантовой науки здесь применяются так же, как к черным дырам, исчезает, особенно в первый момент Большого взрыва.

Автор фото, SPL

Підпис до фото,

Вместе с Роджером Пенроузом Хокинг показал, что Большой взрыв должен был начаться с бесконечно малой точки

Пока другие исследователи пытались изобразить короткий момент в жизни молекулы, используя квантовые законы, Хокинг показал, что можно вместить всю историю целой Вселенной в едином математическом выражении — «Волновой функции Вселенной», как он его назвал.

Поскольку выражение является самодостаточным — оно начинается с одной сингулярности в начале времени и заканчивается другой в конце времени, и при необходимости история может двигаться взад-вперед между этими двумя точками.

Нет необходимости и в целом смысла, спрашивать, что было до Большого взрыва. Эта Вселенная объяснит себя сама собой.

Он не всегда был прав

Стивен Хокинг продолжал работать над выводами этой теории до конца своей жизни.

Знать, что такое математическое описание может существовать — это одно; а знать, какое выражение является правильным — гораздо более сложная задача.

Разум Стивена Хокинга не был всепобеждающей силой — как и любой ученый, он время от времени ошибался, и часто должен был признавать поражение в интеллектуальном поединке.

Мы знаем об этом в частности из-за его склонности заключать странные пари относительно спорных вопросов — например, на годовую подписку журнала Playboy против подписки на журнал Private Eye.

Именно так он поспорил в 2004 году со специалистом в области вычислительных систем Джоном Прескиллом, который доказал, что черные дыры не уничтожали полностью информацию во Вселенной.

Хокинг признал, что черные дыры могли хранить информацию о своем прошлом, определенным образом закодированную на их краях — так называемом горизонте событий.

Человек более широких горизонтов

Многих исследователей раздражала легкость, с которой Хокинг завоевывал популярность, часто затмевая другие таланты с не менее удивительными или незаурядными идеями.

Его работы, как правило, находились на грани математической науки, и стали еще одним шагом на пути, по которому он решил идти в студенческие дни. В то же время они не всегда были близки к центральным научных проблемам его времени.

Тем не менее, его незаурядный научный энтузиазм, преодолевающий ограничения больного тела и способность привлечь внимание широкой общественности к сложным научным вопросам никто не сможет оспорить.

Следите за нашими новостями в Twitter и Telegram.

Биография Стивена Хокинга — ТАСС

14 марта 2018, 04:11

В среду, 14 марта, стало известно о смерти физика-теоретика Стивена Хокинга. Ученый умер в возрасте 76 лет.

Стивен Уильям Хокинг (Stephen William Hawking) родился 8 января 1942 года в Оксфорде (Великобритания). Его родители были вынуждены переехать туда из Лондона, который подвергался бомбежкам немецкой авиации. Отец Хокинга был специалистом в области тропической медицины, мать имела экономическое образование (оба — выпускники Оксфордского университета).

В старших классах школы особый интерес проявлял к математике и физике. В 1962 году окончил физический факультет Оксфорда, затем поступил в Кембриджский университет, где изучал космологию и в 1966 году получил докторскую степень.

Болезнь

В 1963 году у Хокинга был диагностирован боковой амиотрофический склероз — хроническое заболевание центральной нервной системы, которое в дальнейшем привело к полному параличу. В 1985 году после воспаления легких перенес трахеостомию, вследствие чего потерял способность говорить и стал пользоваться синтезатором речи. С 1997 года его инвалидная коляска оснащена компьютером, которым он управляет с помощью датчика, закрепленного у мимической мышцы щеки, — единственной, сохранившей подвижность. Тяжелое заболевание не помешало Хокингу стать одним из наиболее известных физиков-теоретиков современности.​

Научная деятельность

Основная область научных изысканий Хокинга — космология и квантовая гравитация, много времени посвятил изучению черных дыр. В частности, являлся автором теории «испарения» черных дыр за счет радиации (это явление получило название «излучение Хокинга»). В 2016 году выдвинул гипотезу, согласно которой источником практически неограниченной энергии являются микроскопические черные дыры, обладающие огромной массой. В том же году стал одним из инициаторов проекта по отправке мини-аппаратов к звездной системе Альфа Центавра.

Исследовательскую деятельность начал вести еще во время учебы в Кембридже. Был научным сотрудником в университетском колледже Гонвилла и Киза, затем стал ассистентом профессора. Преподавал теорию гравитации, гравитационную физику. До 1973 года работал в Институте астрономии университета, после чего перешел на кафедру прикладной математики и теоретической физики Кембриджа. 

В 1974 году Хокинг был приглашен на работу в Калифорнийский технологический институт (США), где, в частности, занимался вопросами общей теории относительности.

Через некоторое время вернулся в Кембридж на кафедру прикладной математики и теоретической физики. В 1979-2009 годах был лукасовским профессором математики (одна из самых престижных академических должностей в мире; учреждена в 1664 году по инициативе английского священника и политика Лукаса Генри). Более 20 лет возглавлял группу, занимающуюся проблемами, связанными с теорией относительности, и вопросами гравитации (группа была создана при кафедре в 1961 году). До смерти занимал должность директора по исследованиям на кафедре. В 2007 году основал при Кембриджском университете Центр теоретической космологии.

С научными целями посещал СССР. Так, в 1973 году в Москве обсуждал проблемы черных дыр с учеными Яковом Зельдовичем и Алексеем Старобинским, в 1981 году вновь прибыл в Москву для участия в международном семинаре по квантовой теории гравитации.

Популяризация науки

Хокинг — автор научно-популярных книг, в том числе для детей, принимал участие в создании познавательных фильмов. Одно из наиболее популярных его произведений – «Краткая история времени» (1988). В 1993 году вышла книга «Черные дыры и молодые вселенные», в 2001 году — «Мир в ореховой скорлупке». В 2005 году была опубликована «Кратчайшая история времени» (новое издание бестселлера 1988 года; в соавторстве с Леонардом Млодиновым).

В числе фильмов с его участием — шестисерийная лента «Вселенная Стивена Хокинга» (1997), трехсерийная «Во Вселенную со Стивеном Хокингом» (2010) и «Великий замысел по Стивену Хокингу» (2012).

В 2015 году стал одним из учредителей медали, носящей его имя, которая ежегодно присуждается деятелям науки и искусства за вклад в популяризацию науки. Ученый считал, что наука должна стать такой же популярной, как музыка. Первыми лауреатами в 2016 году стали британский физик-теоретик Джим Аль-Халили и немецкий композитор Ханс Циммер, создающий, в частности, музыку к кинофильмам и компьютерным играм.

Другая деятельность

Стивен Хокинг вел активный образ жизни, много путешествовал, давал интервью. 

Интересовался политикой, являлся сторонником Лейбористской партии. В марте 1968 года принимал участие в протестах против войны во Вьетнаме, а войну в Ираке 2003 года называл «военным преступлением». Поддерживал ядерное разоружение, а также борьбу с изменениями климата.

В 2007 году на модифицированном самолете Boeing-727 он совершил полет над Атлантикой, во время которого восемь раз испытал на себе состояние невесомости.

Снимался в рекламе, музыкальных клипах, а также в кино в роли самого себя (в том числе в одной из серий сериала «Звездный путь: Следующее поколение» и в эпизоде комедийного сериала «Теория Большого взрыва»). Кроме того, Хокинг неоднократно становился героем мультфильмов, (например, «Симпсоны» и «Футурама»), в которых озвучивал своего персонажа.

Награды

Стивен Хокинг отмечен орденом Британской империи (1982), орденом Кавалеров Почета (награда за выдающиеся достижения в различных областях — искусстве, литературе, музыке, науке и др.; 1989) и многими другими орденами и медалями разных стран. 

Также был членом Лондонского королевского общества (1974), Американской национальной академии наук, имел ряд почетных степеней.

Личная жизнь

В 1965 году женился на Джейн Уайлд, студентке лингвистического факультета Кембриджского университета, которая знала о его болезни. В семье родились двое сыновей — Роберт (1967) и Тимоти (1979) — и дочь Люси (1970; в 2006 году Люси и Хокинг стали соавторами книги для детей «Джордж и тайны Вселенной»). После более 20 лет совместной жизни супруги развелись, однако они оставались друзьями. 

В 1995 году Хокинг женился на своей сиделке, Элайн Мэйсон. Этот брак продлился 11 лет и тоже кончился разводом в 2006 году. 

Теги:

ВеликобританияХокинг, СтивенУмер Стивен Хокинг

Величайшее научное достижение Стивена Хокинга

Я рад написать о Стивене Хокинге для Time , потому что Стивен большую часть своей научной карьеры размышлял и писал о времени. Время было его делом.

Стивен изучал время с точки зрения теории гравитации Эйнштейна, общей теории относительности. Одним из его ранних достижений было доказательство того, что время имело начало — что законы физики, как мы их сейчас понимаем, должны были быть нарушены очень рано в истории Вселенной, во время Большого Взрыва. Стивен также значительно продвинул наше понимание черных дыр, где гравитационные силы настолько сильны, что время подходит к концу. Он убедительно доказывал, что путешествия назад во времени запрещены законами физики, которые (как он выразился) «делают мир безопасным для историков». Никто не понимал время лучше, чем Стивен Хокинг.

Величайшим научным достижением Стивена было открытие черных дыр в 1974 году, которое потрясло мир физики. Согласно теории Эйнштейна, ничто, включая свет, не может покинуть черную дыру. Вот почему он черный. Но Стивен обнаружил, что черные дыры на самом деле не совсем черные. Вместо этого из-за тонких следствий квантовой физики они излучают то, что мы сейчас называем излучением Хокинга. Это понимание вызвало полемику, которая продолжается 44 года спустя, относительно того, что происходит с информацией, попадающей в черную дыру. Если я брошу свой крайне конфиденциальный дневник в черную дыру, он навсегда исчезнет из вселенной? Или он появится из черной дыры, скрытой в излучении Хокинга, сильно зашифрованным, но в принципе поддающимся расшифровке? Мы до сих пор не знаем точного ответа, но прорыв Хокинга заложил основу для большей части прогресса, которого мы достигли в решении величайшей задачи, стоящей перед фундаментальной физикой: понимании того, как гравитационная физика и квантовая физика сочетаются друг с другом.

Хотя одних его научных достижений было бы достаточно, чтобы обеспечить прочное наследие, Стивен Хокинг также стал одним из самых успешных популяризаторов науки в мире. Стивен твердо верил, что поиск полной теории Вселенной должен быть доступен каждому, по крайней мере, в широком смысле, а не только нескольким специалистам. Это убеждение побудило его написать Краткую историю времени . В то время как другие ученые пишут книги для неспециалистов, только Стивен, похоже, заслужил должность в New York 9.Список бестселлеров 0003 Times , отчасти благодаря этому гениальному названию. Книга была продана тиражом более 10 миллионов экземпляров и переведена на десятки языков. Его необычайный успех привел к появлению большего количества книг, в том числе серии для детей, которую Стивен написал в соавторстве со своей дочерью Люси.

И я еще не упомянул, что сделало Стивена Хокинга самым известным ученым в мире — он добился научного величия, несмотря на серьезный физический недостаток, проявляя при этом жизнерадостность и жизнерадостное чувство юмора, которые казались чудом в данных обстоятельствах. . Люди болели за Стивена, и он ценил миллионы поклонников.

Со Стивеном было весело. Когда мы впервые встретились, я почувствовал, что ему понравится, когда с ним обращаются непочтительно. Так что в середине научной дискуссии я мог бы вставить: «А почему вы так в этом уверены, мистер Всезнайка?» Через какое-то время Стивен с блеском в глазах отвечал: «Хочешь поспорить?»

Вместе с нашим другом Кипом Торном мы сделали некоторые из этих пари «официальными», и все мы были ошеломлены тем, сколько внимания они привлекли. Стивен уступил наше самое известное пари (относительно того, уничтожают ли черные дыры информацию) в 2004 году перед аудиторией в Дублине, состоящей из 700 ученых и не менее 50 репортеров из печатных и электронных СМИ. Чтобы расплатиться, он подарил мне Total Baseball: Полная энциклопедия бейсбола . Вы не можете купить один из них в Ирландии, поэтому помощник Стивена организовал доставку в течение ночи, как раз вовремя. Не зная, что еще делать, я держал книгу над головой, как будто только что выиграл финал Уимблдона, в то время как вспыхивал миллион фотовспышек (во всяком случае, мне казалось, что миллион). Одна из этих картин попала в Time .

Мы делали ставки ради развлечения, но рассматриваемые научные проблемы, основанные на некоторых из наиболее далеко идущих вкладов Стивена, страстно волнуют многих физиков. Сочетание необычайной глубины мысли с неуемным чувством игры — вот что я лучше всего запомню в Стивене Хокинге.

Свяжитесь с нами по телефону по адресу [email protected].

Величайшие достижения Стивена Хокинга. Ранние годы

Ранние годы

Профессор Стивен Уильям Хокинг родился 8 января 1942 года, ровно через 300 лет после смерти Галилея, в Оксфорде, Англия. Хокинг учился в школе в Сент-Олбансе, а затем в Университетском колледже в Оксфорде.

 

Титул с отличием

Хокинг хотел изучать математику, но их не было в Университетском колледже, поэтому вместо этого он изучал физику. После трех лет и небольшой работы он получил диплом с отличием по естественным наукам.

В октябре 1962 года он прибыл на кафедру прикладной математики и теоретической физики Кембриджского университета для проведения исследований в области космологии, поскольку в то время в Оксфорде никто не работал в этой области.

Изображение: Скриншот из фильма The Theory of Everything/Universal Pictures.

Фред Хойл и диссертация Хокинга

Для своей докторской диссертации он надеялся получить научным руководителем Фреда Хойла, работавшего в Кембридже, но ему это не удалось, учитывая, что у знаменитого астронома было слишком много запросов.

Удачный факт, учитывая, что его теория стационарного состояния будет отвергнута годы спустя. Он постулировал, что уменьшение плотности Вселенной компенсируется постоянным созданием материи.

 

Диагноз болезни

В 1963 году он поскользнулся и упал во время занятия фигурным катанием, и у него возникли проблемы с передвижением. Ему сразу поставили диагноз боковой амиотрофический склероз (БАС), когда ему едва исполнилось 22 года. Болезнь, которая постепенно ограничивала его подвижность.

Изображение: Скриншот из фильма The Theory of Everything/Universal Pictures.

Личная жизнь

В 1965 году, работая над докторской диссертацией, он женился на Джейн Уэйлайн, от которой у него было трое детей. Позже он развелся, чтобы жениться на Элейн Мейсон, медсестре, которая ухаживала за ним, во второй раз в 1995 году.

«Свойства расширяющихся вселенных»

он поступил в Тринити-колледж в возрасте 24 лет.0005

Его диссертация в открытом доступе

119-страничный документ был опубликован в октябре 2017 года и находится в свободном доступе здесь.

Титулы и признание

Профессор Стивен Хокинг имеет в общей сложности 13 почетных степеней. Он был награжден CBE (1982 г.), почетным членом (1989 г.) и Президентской медалью свободы (2009 г.).

Он получил множество наград, медалей и премий, в том числе премию в области фундаментальной физики (2013 г.

), медаль Копли (2006 г.) и премию Фонда Вольфа (1988). Он был членом Королевского общества и членом Национальной академии наук США и Папской академии наук. В 1966 году он получил премию Адамса за эссе «Сингулярности и геометрия пространства-времени».

Он стал читателем гравитационной физики (1975 г.), став профессором гравитационной физики (1977 г.). Затем он занимал должность Лукасовского профессора математики (1979–2009).

Публикации

Стивен Хокинг был не только потрясающим исследователем, но и превосходным разглагольствователем. Он опубликовал свою первую книгу «Великий масштаб пространственно-временной структуры» в 1973 году вместе с Г. Ф. Р. Эллисом. Также среди его многочисленных публикаций выделяются «Общая теория относительности: обзор столетия Эйнштейна» с В. Исраэлем и «300 лет гравитации» с В. Исраэлем.

Среди популярных книг Стивена Хокинга опубликованы его бестселлеры «Краткая история времени», «Черные дыры и детские вселенные» и другие очерки, «Вселенная в двух словах», «Великий замысел» и «Моя краткая история».

Физические, но не интеллектуальные ограничения

Постепенно неподвижность переместилась с конечностей на все тело, заставив его опираться на стул. Но его физические ограничения никогда не мешали ему стать блестящим и плодовитым ученым.

В 1985 году он перенес пневмонию, что вынудило лечивших его врачей сделать ему трахеотомию. Это деликатное вмешательство заставило его навсегда потерять голос.

‘Компьютер’

С 1997 года его система связи основана на компьютере. Это планшет, установленный на подлокотнике инвалидной коляски, который работает от батарей самого кресла, хотя внутренняя батарея планшета может поддерживать его работу при необходимости. Эта сложная система была предоставлена ​​корпорацией Intel.

 

Первый, кто попытался разработать «теорию всего»

Профессор Стивен Хокинг всю свою жизнь исследовал основные законы, управляющие Вселенной. Фактически, он был первым, кто разработал уравнение, пытаясь объединить общую теорию относительности и квантовую физику, «теорию всего».

Излучение Хокинга

Это уравнение называется температурной формулой черной дыры. Его идея заключается в том, что черная дыра на самом деле таковой не является, но она излучает излучение, так называемое «излучение Хокинга».

Кроме того, Стивен Хокинг работал над возможным разрешением информационного парадокса черной дыры, то есть над тем, что физическая информация может навсегда исчезнуть внутри черной дыры.

 

Теория мнимого времени

Хокинг также выдвинул гипотезу о том, что Вселенная не имеет предела мнимого времени.

Кроме того, в 1970 году вместе с Роджером Пенроузом он продемонстрировал, что общая теория относительности Эйнштейна подразумевает, что пространство и время будут иметь начало в Большом взрыве и конец в черных дырах. Эти результаты показали, что необходимо объединить общую теорию относительности с квантовой теорией, то есть найти «теорию целого».

Время началось с Большого Взрыва

Последнее откровение Хокинга миру было предложено в интервью с популярным астрофизиком Нилом де Грассом Тайсоном в последнем ток-шоу Star Talk на канале National Geographic.

На вопрос «Что было до того, как что-то было?» , британский физик ответил: «Граничное условие Вселенной таково… что она не имеет границ. То есть время началось с Большого Взрыва».0005

Хокинг и невесомость

Одной из самых больших надежд Стивена Хокинга было путешествие в космос. Когда ему было 65 лет, он испытал невесомость на Боинге 727 в невесомости. Это был один из самых запоминающихся моментов для космолога.

 

Последнее предупреждение от Хокинга

В одном из своих последних публичных заявлений Хокинг изложил апокалиптическое видение будущего человечества. Летом 2017 года во время научного фестиваля Starmus в Норвегии выступил со следующим предупреждением: «У нас не будет будущего, если мы не колонизируем космос» И утверждал, что человеческому роду придется покинуть Землю, чтобы обеспечить ее преемственность.

Смерть

Хокинг, считающийся самым важным физиком-теоретиком нашего времени, скончался рано утром 14 марта 2018 года в своем доме в Кембридже.

 

Hawking y Einstein

Как ни странно, его смерть пришлась на самый день рождения Альберта Эйнштейна, единственного ученого в истории, который сможет соперничать с ним в актуальности.

Биографический фильм Стивена Хокинга

«Теория всего» была выпущена в США 7 ноября 2014 года. В ней Эдди Редмэйн сыграл профессора Хокинга, а Фелисити Джонс — Джейн Хокинг.

 

Звезда телевидения

Хокинг выступал в качестве приглашенной звезды в нескольких телесериалах, таких как «Звездный путь», «Симпсоны» и «Теория большого взрыва».