На днешната дата преди осем години светът се сбогува с проф. Стивън Хокинг – гениалния английски физик-теоретик, който доказа безграничната сила на човешкия ум. Със своите изследвания и идеи за Вселената, включително популярната „Кратка история на времето“, която му носи международна известност, той се превръща в един от най-влиятелните популяризатори на науката в света.
Снимка: Profimedia, Sciencephoto RM
През целия си живот Стивън Хокинг не спира да търси „Теорията на всичко“. Той успява не само да промени представите ни за космологията и квантовата механика, но и да „избяга“ от собствената си „смъртна присъда“, поставена му след диагностицирането на тежко неврологично заболяване, увреждащо двигателната му система в началото на неговата кариера. Въпреки че първоначалните прогнози на лекарите сочат, че едва ли ще доживее 23 години, Хокинг с огромна воля и любов към живота достига 76-годишна възраст. До последния си дъх той остава под светлината на прожекторите, демонстрирайки неизчерпаема енергия и неподражаемо чувство за хумор.
Снимка: Nils Jorgensen/REX/Shutterstock
Днес можем да се докоснем до тях чрез епизодичните му участия в „Стар Трек: Следващото поколение“, „Магьосниците от Уейвърли Плейс“, „Теория за Големия взрив“, „Дилбърт“, „Семейство Симпсън“ и „Футурама“, както и да съпреживеем неговия житейски път чрез биографичната драмата на Джеймс Марш и Антъни Маккартън - „Теорията на всичко“,
адаптирана по спомените на неговата съпруга Джейн Уайлд Хокинг.
Преди обаче да включите телевизора и да се настаните удобно на дивана, за да се запознаете с личността на международно известния учен отблизо, ако все още не сте го направили, ще насочим вниманието към неговите най-големи открития в следващите редове.
Сингулярности и Големия взрив
Физиците, работещи върху теорията на Айнщайн за гравитацията, откриват, че тя допуска съществуването на сингулярности – точки, в които изкривяването на пространство-времето става безкрайно. Дълго време обаче е съществувал спор дали тези обекти са физическа реалност, или просто математическа грешка. Роджър Пенроуз първи доказва, че подобни зони действително се образуват в центъра на черните дупки. По-късно заедно със Стивън Хокинг те прилагат същата логика към целия Космос. Двамата показват, че според Общата теория на относителността Вселената трябва да е започнала съществуването си от една такава начална точка в далечното минало – събитие, което днес познаваме като Големия взрив.
Механика на черните дупки
Черните дупки се подчиняват на собствен набор от правила, които поразително наподобяват законите на термодинамиката. Английският теоретик формулира втория закон на механиката им, според който тяхната обща повърхност никога не може да намалява в рамките на квантовата физика. Тази теория, известна още като теоремата на Хокинг за площта, поставя пред науката голяма загадка. Законът подсказва, че тези обекти би трябвало да имат температура – нещо, което противоречи на тогавашните представи, че те не излъчват нищо. В друга своя разработка Хокинг работи върху т.нар. теорема за „безкосмичността“. Според нея една черна дупка може да бъде напълно описана само чрез три величини – нейната маса, ъглов момент или въртене и електрически заряд. Цялата останала информация изчезва завинаги, щом премине отвъд хоризонта на събитията. По-късно физикът преразглежда този извод и твърди, че тя трябва да се запази.
Изпарение на черните дупки
Дълго време физиците вярват, че от една черна дупка не може да избяга нищо. Хокинг обаче прилага законите на квантовата механика, за да докаже, че тези обекти всъщност излъчват топлина и с времето „се изпаряват“. За масивните тела в Космоса този процес е невероятно бавен. Например на обект с масата на нашето Слънце би му било нужно време, надвишаващо възрастта на Вселената, за да изчезне напълно. При по-малките черни дупки обаче нещата се случват много по-бързо. В края на своя жизнен път те започват да губят енергия с главозамайваща скорост. В последната десета от секундата си такава дупка може да завърши съществуването си с гигантска експлозия, равна на енергията на милион водородни бомби.
Възникване на галактики
Популярна теория в космологията твърди, че младата Вселена е преминала през период на бърза инфлация скоро след Големия взрив. Хокинг е сред първите, които показват как квантовите флуктуации – малки вариации в разпределението на материята – по време на инфлацията могат да предопределят формирането на галактики. Това, което започва като незначителна разлика, се превръща в космическата структура, която наблюдаваме днес, тъй като гравитацията струпва материята. Съвременни карти на небето, улавящи слабото послесияние от Големия взрив, потвърждават именно тези вариации, които Хокинг изследва.
Вълнова функция на Вселената
Стивън Хокинг посвещава голяма част от кариерата си на разработването на квантова теория на гравитацията. Той започва, като прилага концепцията си за евклидова квантова гравитация към черните дупки, но през 1983 г. обединява усилия с Джим Хартъл от Чикагския университет. Заедно те предлагат революционната идея за „вълнова функция на Вселената“. Според тази теория целият Космос може да бъде описан чрез единна математическа функция. Тя би позволила да се изчислят свойствата на всичко, което наблюдаваме около нас, разглеждайки Вселената не като фиксирана величина, а като квантов обект с множество възможни състояния.
