Биография Стивена Хоккинга

Биография Стивена Хоккинга

Хоккинг Стивен, 1942 – 2018, английский ученый

Ноги этого выдающегося ученого не работали, зато голова соображала гениально.

Его день рождения – 8 января 1942 г. – пришелся на 300 летие со дня смерти Г. Галилея, а день смерти совпал с днем рождения А. Эйнштейна. На свет Стивен Хокинг появился в Оксфорде – университетской столице Британии. Его мать была экономистом, отец занимался профилактикой и лечением тропических болезней.

В школе Стивен учился хуже всех. Лишь в старших классах, поднажав, повысил успеваемость до среднего уровня. Впрочем, это не помешало ему в 1962 г. окончить физический факультет Оксфорда, а затем поступить в Кембридж, чтобы изучать космологию.

В возрасте 21 года Хокингу диагностировали амиотрофический боковой склероз – неврологическое заболевание, которое приводит к потере контроля над мышцами. Услышав, что жить ему осталось пару лет, Стивен был шокирован. Однако, встретив мальчика, больного лейкемией, осознал: его ситуация – не самая плачевная.

Решив деятельно бороться с недугом, он уже в 1966 м стал доктором наук – блестяще защитил диссертацию о свойствах расширяющихся вселенных. Его борьбу за жизнь поддерживала любимая жена. За год до выпуска из Кембриджа Стивен женился на студентке Джейн Уайлд. В браке они прожили 30 лет и, несмотря на прогрессирующий паралич мужа, родили и воспитали троих детей.

Первые труды Хокинга были посвящены сингулярностям – пространственно временным границам, за которыми скрывается неведомое. «Черная дыра» – самый яркий пример сингулярности: в ее центре вещество сжимается бесконечно сильно, а пространство бесконечно искривлено, и невозможно даже предположить, что происходит с веществом внутри этого объекта. То, что «черная дыра» – это бывшая звезда, которая коллапсировала, сжавшись в очень плотное массивное тело, открыл математик Р. Пенроуз. А Хокинг, опираясь на его теоремы, прищел к выводу: до Большого взрыва Вселенная тоже находилась в состоянии бесконечно плотной массы.

«Теория Эйнштейна ведет к двум выводам. Во первых, конечной стадией эволюции массивной звезды является коллапс за горизонт событий и превращение в «черную дыру», внутри которой находится сингулярность. Во вторых, в нашем прошлом существует сингулярность, с которой началась наблюдаемая Вселенная», – писали Хокинг и Дж. Эллис в «Крупномасштабной структуре пространства времени». Позже с помощью видеороликов Хокинг на бытовых примерах объяснил теорию Эйнштейна о том, что притяжение между телами (гравитация) возникает из за искривления пространственно временного полотна под воздействием массы этих тел. Потому «чем ближе объект к Земле, тем медленнее течет время. В зависимости от того, на каком расстоянии от Земли находятся спутники, их бортовые часы будут работать с разными скоростями».

В 1970 х Хокинг частично доказал гипотезу Дж. Уилера о том, что «черные дыры» не имеют «волос» – т. е. что все сверхмассивные объекты с равным зарядом, массой и скоростью вращения выглядят одинаково. Когда какая либо частица попадает на горизонт событий (границу «черной дыры», за которой не действуют законы физики), обратно она уже не может вырваться. Частицы не стоят на месте, а постоянно «вибрируют», поэтому возникают толчки энергии, и квантовое поле дрожит, словно рябь на воде. Это приводит к образованию пар временных частиц, одна из которых отлетает от «черной дыры», а другая падает в нее, тем самым уменьшая ее массу. В итоге «дыра» испускает излучение и постепенно испаряется, выбрасывая энергию, эквивалентную миллиону мегатонн водородных бомб. Излучение и испарение подразумевают, что вся информация о квантовом состоянии поглощаемых частиц, за исключением их массы, заряда и скорости вращения, безвозвратно теряется (вот почему у «дыры» «отсутствуют волосы»).

Хокинг даже рассчитал тепловой спектр сверхмассивных объектов. Например, вычислил температуру «черной дыры» солнечной массы. По его мнению, она составляет порядка одной миллионной кельвина, и отличить столь малую температуру от шума современными астрономическими методами невозможно. Кроме того, применив к «черным дырам» законы термодинамики, Хокинг первым получил точное выражение для энтропии (меры беспорядка, создаваемого частицами) внутри сверхмассивных объектов. А еще объяснил, что кварки – составляющие протонов и нейтронов – «держатся группами» по одной причине: если пытаться их разъединить, сила притяжения между ними увеличится.
В 1997 г. Хокинг заключил пари с Дж. Прескиллом, который утверждал, что в волнах, излучаемых «черными дырами», присутствует некая информация. Через несколько лет Стивен признал поражение, согласившись с тем, что часть поглощенной информации просачивается наружу в виде фотонов и образует «мягкие волосы». «Черные дыры» не являются вечной тюрьмой, как ранее думали, – сказал Хокинг в 2015 г. – Если вам кажется, что вы попали в «черную дыру» – не сдавайтесь. Выход есть». Однако, согласно его теории, выход есть не в исходную точку, а в некое альтернативное пространство.

Еще один спор – также по поводу «черных дыр» – произошел 1974 году. Стивен, противореча собственным исследованиям, заявил, что космический объект Лебедь Х 1 не является «черной дырой», а его оппонент К. Корн доказал обратное. В результате Хокинг проиграл Корну… подписку на эротический журнал Penthouse.

Проблемы со здоровьем Стивена усугубились в 1985 г. Он заболел пневмонией, и после проведенной операции утратил способность говорить. Но ученый не отчаялся: сначала он передавал сигналы окружающим с помощью мимики (поднимал брови, когда ему называли нужную букву), а потом близкие подарили ему синтезатор речи, реагирующий на движения указательного пальца правой руки. А когда палец Стивена тоже был парализован, датчик закрепили напротив мимической мышцы щеки, которая еще оставалась подвижной. Синтезатор позволял ученому выбирать буквы, слова и фразы более чем из 3 тыс. слов и комбинаций.

Применяя квантовую механику ко всей Вселенной, Хокинг попробовал определить свойства ее волновой функции, позволяющей рассчитать, например, вероятное место нахождения электрона или предсказать, куда будет направлена ось вращения той или иной частицы. Анализ волновой функции показал: в момент Большого взрыва во Вселенной существовало только пространство – без времени.

Исходя из этого, ученый предположил, что существуют параллельные миры, для которых определена единая волновая функция. И что человек наблюдает лишь одну из многочисленных вселенных. Во всех этих вселенных действуют разные физические законы, а события происходят не каким то определенным образом, а всеми возможными способами, что связано с вероятностным характером вещества и энергии в квантовой механике – до тех пор, пока не найдется наблюдатель, все парит в неопределенности: «Независимо от того, какие воспоминания вы храните о прошлом в настоящее время, прошлое, как и будущее, неопределенно и существует в виде спектра возможностей».

Убежденный атеист, Хокинг считал, что Вселенная создала сама себя из ничего. Невзирая на смертельный диагноз, он все воспринимал с юмором. И прожил не два года, а 76 полноценных лет – участвовал в популярных телешоу, писал книги на сложные темы простым языком, читал лекции и даже однажды побывал в невесомости.