Если кто-то и знал все о черных дырах, то это был стивен хокинг. Черные дыры и молодые вселенные

На этой неделе на 77 году жизни не стало, пожалуй, одного из самых известных физиков современности - Стивена Хокинга. Всемирную любовь и славу Стивен Хокинг снискал благодаря тому, что написал книгу об истории Вселенной, которой зачитывалась вся планета, благодаря воле к жизни (Хокинг побывал в невесомости и собирался полететь в космос при диагнозе «боковой амиотрофический склероз») и отсутствию страха перед смертью. Стивен Хокинг активно занимался популяризацией науки и стал настоящим героем поп-культуры. В апреле 1988 года вышла книга «Краткая история времени», которая стала бестселлером, потом появились книги «Черные дыры и молодые вселенные» (1993) и «Мир в ореховой скорлупке» (2001). В 2005 году вышло новое издание «Краткой истории…», однако на счету ученого гораздо больше книг. Мы решили вспомнить все книги Хокинга, которые сегодня можно найти в открытом доступе на русском языке, а также попытались понять, какое место занимала книга в биографии выдающегося ученого.

Источник: telegraph.co.uk

«Крупномасштабная структура пространства-времени»

В 1973 году выходит книга «Крупномасштабная структура пространства-времени», которую Хокинг публикует совместно с профессором космологии Джорджем Эллисом. Впервые работу издает Кембриджский университет, однако позднее она была переиздана множество раз. В книге Хокинг и Эллис пытаются описать сущность пространства как целого, а также раскрыть природу бесконечного расширения Вселенной и образования черных дыр. Известно, что Хокинг писал эту книгу, будучи постдоком в Кембриджском университете, основываясь на своем эссе 1966 года «Сингулярности и геометрия пространства-времени», отмеченном премией Адамса. На момент публикации первой книги Хокингу был 31 год.

В более поздней и гораздо более известной «Краткой истории времени» 1988 года сам ученый описывает книгу «Крупномасштабная структура пространства-времени» как «крайне техничную» и непонятную для рядового читателя, даже с научной подготовкой. Тем не менее, сегодня эта работа считается классической книгой по общей теории относительности, а также выдающейся монографией математического направления описания лоренцевой геометрии в целом.

Сборники статей

«Черные дыры», «Общая теория относительности» и «Геометрические идеи в физике» - сборники статей, которые вышли с 1975 по 1983 годы. Все три сборника - результат коллективных трудов зарубежных ученых, предназначенный в первую очередь для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов. Так, в сборнике «Черные дыры» собраны статьи по классической и квантовой физике черных дыр. Статьи посвящены вопросам, связанным с квантовыми процессами вблизи черных дыр, термодинамикой и возможными астрофизическими проявлениями черных дыр. «Общая теория относительности», в свою очередь, - это коллективная монография, созданная группой известных физиков-теоретиков СССР, США и Великобритании, в которой обсуждаются теоретические и экспериментальные основы общей теории относительности, альтернативные релятивистские гравитационные теории, проблемы современной астрофизики и космологии, в том числе физическая природа квазаров, пульсаров и черных дыр. Сборник «Геометрические идеи в физике» рассказывает о новых геометрических подходах в квантовой теории поля.
Все три сборника не стали достоянием масс, так как их целью не была популяризация научного знания, к которой Хокинг придет позднее.

Во время работы над статьями Хокинг сначала преподавал теорию гравитации в Кембриджском университете (1975—1977), после чего стал профессором гравитационной физики (1977—1979), а с 1979 года — профессором математики. Примечательно, что, будучи профессором математики, Хокинг не получал математического образования. В первый год своего преподавания в Оксфорде Хокинг читал учебник, опережая собственных студентов на две недели. В 1979 году Хокинг стал Лукасовским профессором Кембриджского университета. Эту должность он занимал до 2009 года.

В 1973 году ученый посещал СССР, во время пребывания в Москве обсуждал проблемы черных дыр с советскими учеными Яковом Зельдовичем и Алексеем Старобинским . В 1981 году Хокинг снова оказывается в Москве, чтобы принять участие в международном семинаре по квантовой теории гравитации.

Краткая история времени: от Большого взрыва до черных дыр

Пожалуй, одна из самых известных работ ученого. В выпущенной в 1988 году книге «Краткая история времени: от Большого взрыва до черных дыр» Хокинг рассказывает уже для всех и каждого о происхождении Вселенной и ее возможной судьбе, о природе пространства. Начиная с самых азов (устройства Мироздания), Хокинг повествует о том, что происходило со Вселенной с первых секунд после так называемого Большого взрыва. По сути, ученый прибегает к рассказу курса физики и астрономии, который мы, так или иначе, освоили в школе, однако в наиболее доступной и понятной форме. Для многих эта книга стала стартом научной деятельности - такой сильной оказалась мотивация. Неслучайно книга с момента выхода стала бестселлером - за 20 лет было продано более 10 миллионов экземпляров.

Работал над книгой ученый в тот период, когда его здоровье значительно пошатнулось. В 1985 году Хокинг тяжело заболел воспалением легких. После серии операций ему была проведена трахеостомия (операция на горло), и Хокинг лишился способности говорить. Тогда друзья подарили ученому синтезатор речи, который был установлен на его кресле-коляске. Некоторую подвижность сохранял только указательный палец на правой руке Хокинга. Впоследствии подвижность осталась лишь в мимической мышце щеки, напротив которой закреплен датчик. С его помощью физик управлял компьютером, позволяющим ему общаться с окружающими.

Черные дыры и молодые вселенные

Книга - продолжение диалога с читателем, начатого в книге «Краткая история времени». Впервые лекция под названием «Черные дыры и молодые вселенные» была прочитана в Калифорнийском университете в Беркли. Дополненная размышлениями Стивена Хокинга на эту и смежные темы, она стала частью настоящего сборника, составленного из 13 эссе и развернутого интервью и впервые опубликованного в 1993 году. В этой работе самый известный астрофизик современности толкует наиболее вероятные модели устройства Вселенной. Автор рассуждает о воображаемом времени, о том, каким образом черные дыры могут дать жизнь молодым вселенным, и о попытках ученых, начатых Альбертом Эйнштейном, найти единую теорию поля, которая смогла бы сделать макрокосмос предсказуемым.

Природа пространства и времени

Хокинг был известным спорщиком (самый известный его спор — с астрофизиком Кипом Торном в 1975 году. Тогда ученые спорили о природе космического объекта Cygnus X-1: Торн считал, что Cygnus X-1 — черная дыра, а Хокинг отрицал это, хотя по его собственным расчетам объект являлся именно черной дырой). В основу книги, впервые опубликованной в 1996 году, легли шесть лекций ученых Хокинга и Роджера Пенроуза и дискуссия между ними по некоторым вопросам, связанным с природой Вселенной. В 1994 Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз прочли цикл публичных лекций по общей теории относительности в Институте математических наук имени Исаака Ньютона при Кембриджском университете. Через два года издательство Princeton University Press выпускает книгу под названием «Природа пространства и времени», которая позволяет сравнить взгляды этих двух ученых. Хотя оба они и принадлежат к одной школе в физике (Пенроуз ассистировал докторскую диссертацию Хокинга в Кембридже), их взгляды на роль квантовой механики в эволюции вселенной сильно отличаются друг от друга. В частности Хокинг и Пенроуз имеют различные представления о том, что происходит с информацией, запасенной в черной дыре, и почему начало вселенной отличается от ее конца.

Мир в ореховой скорлупе

В 2001 году выходит книга «Мир в ореховой скорлупе» (или «Вселенная в ореховой скорлупе») - одна из научно-популярных работ известного физика-теоретика, которая становится своеобразным продолжением предыдущего бестселлера автора «Краткой истории времени». Уже через год Хокинг получает за эту работу премию Aventis как лучший автор, пишущий на научные темы. В книге ученый повествует о научных свершениях, достигнутых в мире физики с тех пор. На страницах книги популярным языком излагаются такие научные проблемы, как сферы применения теоремы Геделя о неполноте и теории струн, квантовой теории и супергравитации. Вместе с читателями автор пытается подойти ближе к Теории всего — основополагающей теории, которая могла бы объяснить все явления во Вселенной.

Кратчайшая история времени 2005 год

Выпуск книги «Кратчайшая история времени» - переработанное издание «Краткой истории времени» . В текст были внесены серьезные изменения, касающиеся научных открытий последних лет. В написании книги Хокингу помогал американский физик, а также автор научно-популярных книг и сценарист телевизионных научно-популярных передач Леонард Млодинов .

Джордж и тайны Вселенной

На счету Хокинга есть и детские работы. Так, Стивен Хокинг, его дочь Люси и бывший аспирант (популяризатор науки Кристоф Гальфар) в сентябре 2007 года представили свою первую книгу для детей о приключениях Джорджа и его друзей во Вселенной. В этой веселой книге они рассказали о фантастически интересных предметах — черных дырах, квазарах, астероидах, галактиках и параллельных вселенных — детям. Авторы подчеркнули, что хотели «представить современный взгляд на космологию от Большого взрыва до настоящего времени без какой бы то ни было магии». Единственный волшебный герой в книге — это суперкомпьютер, который открывает дверь Джорджу и его друзьям во Вселенную. Это история о космических приключениях, в которые отправляются друзья, чтобы больше узнать о мире, в котором они живут. Это также история о законах физики, которые управляют этим миром. Но, кроме всего прочего, это история об одиноком мальчике по имени Джордж и о том, как изменилась его жизнь с того дня, когда он познакомился со своими новыми соседями - Анни и Эриком.

Адам Роджерс

Расчеты Стивена Хокинга помогли показать, что по мере того, как юная Вселенная расширяется и растет, колебания в квантовой шкале — наименьшей возможной градации материи — становятся галактиками, которые мы видим вокруг нас.

Пожалуй, самый известный физик на Земле, Стивен Хокинг, умерший в среду в Кембридже в возрасте 76 лет, ошибался достаточно. Некоторое время он думал, что черные дыры разрушают информацию . Он думал, что Cygnus X-1 , излучатель рентгеновских лучей на расстоянии более 6000 световых лет, не окажется черной дырой (но он оказался). Он считал, что никто никогда не найдет бозона Хиггса, частицы вещества, косвенно ответственного за существование массы во Вселенной (Исследователи из ЦЕРН нашли его в 2012 году).

Но Хокинг также части оказывался прав. Он и физик Роджер Пенроуз описывали особенности , умозрительные физические концепции, в которых относительность и квантовая механика соединялись – подобно материи в черной дыре. Местое, которое ни один человек никогда не увидит своими глазами; горизонт событий во времени и пространстве. Но разум Хокинга был достаточно силен, чтобы увидеть подобное, или, по крайней мере, представить.

Его расчеты помогли показать, что по мере того, как юная Вселенная расширяется и растет, колебания в квантовой шкале — наименьшей возможной градации материи — становятся галактиками, которые мы видим вокруг нас. Ни один человек никогда не побывает в другой галактике, и квантовая область едва ли представляет интерес для технологий, но Хокинг предвидел этот прорыв. И подсчитал, что черные дыры иногда могут взорваться.

Физики объясняют, что отправиться в прошлое теоретически можно, а вот убить собственного дедушку - нет

Аннотация

В основу книги легли доклады, прочитанные всемирно известными учеными и популяризаторами науки 3 июня 2000 г. в честь 60-летия Кипа С.Торна. В них обсуждаются фундаментальные вопросы, связанные с природой пространства-времени, в том числе возможность путешествий во времени, а также даются предсказания о грядущих открытиях.

Рецензия "Частного Корреспондента"

Нельзя сказать, чтобы всякая собака у нас знала, кто такой Кип С. Торн . Зато все знают, кто такой Стивен Хокинг . Поэтому неудивительно, что на обложке сборника, посвящённого шестидесятилетию первого физика, значится тем не менее фамилия второго - так, будто Хокинг был единственным автором книги, а все остальные только рядом курили. Простим издателю эту маленькую хитрость. Тем более что книга очень хороша.

Хороша, хотя неоднородна. Состоит она из обширного введения и пяти статей. В первых двух Игорь Новиков и Стивен Хокинг рассуждают о том, возможна ли машина времени. В третьей Кип С. Торн даёт прогнозы развития науки на ближайшие десятилетия. Заключительные две - Тимоти Ферриса и Алана Лайтмана - посвящены соответственно проблеме популяризации науки и сопоставлению природы таланта физика и литератора.

Эти последние, что неудивительно, наименее интересны. Спорить с тем, что наука нуждается в популяризации, вроде бы нечего. (Хотя, может быть, в стране, где чёртову уйму денег собираются потратить на преподавание религии в школах, и при этом ни копейки не потрачено на пропаганду науки, - в такой стране как раз и нужно бы министру образования дать почитать статью Ферриса, а?) Статья Лайтмана про физиков и лириков довольно наивна.

А вот введение, написанное Ричардом Прайсом, заслуживает самого пристального внимания. Нет, конечно, тот, кто способен быстренько вывести преобразования Лоренца и вполне понимает, чем специальная теория относительности отличается от общей, тот его пропустит. Но ведь и книга не для этого титана духа, а для человека, который знает про Эйнштейна только, что он высовывал язык перед камерой.

С профанной точки зрения, самое впечатляющее в сборнике - это статьи Новикова и Хокинга о путешествиях во времени. Если червоточины в пространстве существуют, говорит Новиков, то путешествия в прошлое возможны и, главное, «проблема дедушки» (некто отправляется в прошлое и убивает своего дедушку ещё до рождения своего отца) в принципе решаема. Хокинг с Новиковым не спорит, но уточняет, что появление червоточин в пространстве маловероятно - меньше, чем 1:10 с пятью триллионами нулей.

А самая интересная и важная статья в книге - текст Торна о перспективах развития науки: именно из него становится понятно, чего же современная физика не знает. (Ведь человеку неподготовленному может после рассуждений об искривлениях пространства показаться, что всё остальное уже понятно.) Что находится в самом сердце чёрной дыры? Что происходило в первую секунду существования Вселенной? И самое интересное, как соотносятся теория относительности и квантовая механика? Ничего этого физики не знают, но, если верить автору, скоро узнают.

Чувство здорового патриотизма заставляет только пожалеть, что узнают это, судя по всему, не российские физики, а европейские и американские (ну, или наши, но давно перебравшиеся за рубеж). Но ничего, будем надеяться, что они нам расскажут. Напишут ещё одну хорошую книжку, а мы её переведём и почитаем.

МОСКВА, 14 мар — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Британский физик-теоретик, доказавший, что черные дыры излучают, автор научно-популярных бестселлеров о происхождении Вселенной Стивен Хокинг скончался на 77-м году жизни. Эрудиция, стремление докопаться до истины, разносторонние научные интересы и не в последнюю очередь воля к жизни принесли ему всемирную известность, сравнимую разве что со славой Альберта Эйнштейна.

Один из ярчайших ученых и мыслителей современности родился в 1942 году в Оксфорде. Окончил Оксфордский университет, где изучал физику и защитился по теме расширяющейся Вселенной. Хокинга интересовали космологии и квантовая гравитация.

В молодом возрасте у него диагностировали тяжелое неизлечимое заболевание — боковой амиотрофический склероз. Ученый оказался прикован к инвалидному креслу, потерял способность говорить. Несмотря на это, продолжал работать, читать лекции, писать книги.

Хокинг изучал понятие пространственно-временной сингулярности — точки в центре черных дыр — и использовал его для объяснения возникновения Вселенной. Вместе с математиком Роджером Пенроузом он написал эссе "Сингулярность и геометрия пространства-времени", за что получил премию Сэма Адамса. Позже доказал, что если Вселенная подчиняется общей теории относительности Эйнштейна, то она должна была возникнуть из точки с бесконечной плотностью, то есть начаться с сингулярности. Однако квантовые флуктуации привели ее к Большому взрыву и быстрому расширению.

Занимаясь черными дырами (объектами огромной плотности, притягивающими все вокруг), Хокинг вместе с коллегами вывел законы их механики по аналогии с термодинамикой. А в 1975 году предположил, что черные дыры излучают фотоны. Это противоречило теории относительности, но следовало из квантовой механики. Черные дыры светятся, словно раскаленные тела, излучая энергию и постепенно "испаряясь" (позже, правда, Хокинг доказывал, что площадь черных дыр не изменяется). Это теперь вполне доказанное явление назвали излучением Хокинга.

Занявшись теорией инфляции, согласно которой темпы расширения Вселенной со временем замедлились, Стивен Хокинг утверждал, что понятие начала Вселенной может быть неопределенным, поскольку до Большого взрыва не существовало времени. Он также отказался от понятия сингулярности как момента рождения Вселенной и ввел термин "полюс", то есть место без границ в начале мироздания. Эти работы составили книгу "Краткая история времени", опубликованную в 1988-м. Она стала бестселлером и сделала Хокинга мировой знаменитостью.

При описании свойств черных дыр сталкиваются две главные физические теории — теория гравитации и квантовая механика. Нужно принять либо одну, либо другую. По теории гравитации, все тела и частицы, падая в черную дыру, исчезают в ней, а вместе с ними и вся информация. Однако это противоречит квантовой механике, согласно которой информация остается во Вселенной навсегда, хотя практически считать ее невозможно (по крайней мере, пока). Стивен Хокинг попытался решить информационный парадокс в 2004 году, однако несильно преуспел. Он заявил, что информация, исчезнувшая в черной дыре в одной из Вселенных, возникает в другой — параллельной. Сам информационный парадокс он назвал "величайшей ошибкой".

Стивен Хокинг опубликовал множество научно-популярных книг, многие из которых переведены на русский язык, в том числе "Мир в ореховой скорлупке", "Большое, малое и человеческий разум", "Будущее пространства-времени", серия детских книжек "Джордж и тайны Вселенной".