Смерть Стівена Хокінга залишає нас самих перед лицем загадки про Великий вибух

Лоран Сакко

Журналіст

Опубліковано 15.03.2018

хокінга

Змінено 16.03.2018

Опубліковано 15.03.2018 - Змінено 16.03.2018

[ВІДЕО] Стівен Хокінг, астрофізик, який змусив людей полюбити науку Великий фізик Стівен Хокінг помер 14 березня 2018 року. Справжньою легендою фізики, він також був дуже талановитим популяризатором. Погляд на надзвичайне життя цього вченого, який зміг зробити себе улюбленим громадськістю та зробити доступними його наукові роботи: чорні діри, теорія суперструн, випромінювання Хокінга, теореми про особливості. Наука каже величезне спасибі.

Він кидав виклик смерті і хворобі Шарко протягом п’ятдесяти років, досягаючи неможливого. Шанований науковою спільнотою, ікона поп-культури виродків, Стівен Хокінг помер 14 березня 2018 р. Астрофізик шукав рішення загадки про Великий вибух. Ось історія його фізики.

З нагоди свого 70-річчя Альберт Ейнштейн мав можливість написати коротку автобіографію, яку навіть описав як «некролог». Читачеві, який міг би здивуватися такому кроку, Ейнштейн заздалегідь відповів: "Це справді некролог?" Так як важливо, так. Тому що важливим у існуванні такої людини, як я, є те, що він думає і як він думає, а не те, що він робить і що відчуває. Ось чому мій некролог в основному може бути зведений до переказу ідей, які зіграли важливу роль у моїй дослідницькій роботі ».

Якщо ми пам’ятаємо ці слова сьогодні, це тому, що Стівен Хокінг щойно покинув нас 14 березня 2018 року, у віці 76 років, того, хто так багато пройшов по стопах Ейнштейна. Цей відомий астрофізик, який народився в той же день, що і Галілей (8 січня), і помер у день, коли Альберту Ейнштейну виповнилося б 139 років, справді вплинув і оновив спадщину останнього, мабуть, більше, ніж будь-який інший до цього часу (за винятком можливого Роджера Пенроуза та Джона Вілера) щодо "Це", однак приносить більше нової концепції простору та часу, в якій гравітація стає геометричною властивістю. "data-url ="/science/definitions/physique-relativite-generale-3572/"data-more =" Читати далі "> загальна теорія відносності та проблема її узгодження з квантовою теорією.

Futura присвятив чимало статей творчості Стівена Хокінга, серед яких:

Чоловік також кинув виклик хворобі Шарко і смерті, ставши іконою людства. Цьому аспекту життя Стівена Хокінга було присвячено кілька фільмів та документальних фільмів. Це випадок із чудовою «Короткою історією часу» Еррола Морріса та «Чудовою історією часу» з Едді Редмейн та Фелісіті Джонс. Це також стосується телевізійного фільму BBC (значно реалістичнішого, ніж "Чудова історія часу"), в якому Бенедикт Камбербетч виконує роль Стівена Хокінга, колишнього володаря кафедри математики Луказії з Кембриджського університету (раніше займав великий Імена в теоріях, встановлених фізикою, застосовуються у чітко визначених рамках.
Фізика. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/8/9/6/896f032c90_91933_physique-def.jpg "data-url ="/science/definitions/physique-physique- 15839/"data-more =" Lire la suite "> фізика, включаючи ті, чиї теорії глибоко змінили наше бачення світу, наприклад, сер Ісаак Ньютон лежить в основі наукових теорій, які зроблять революцію в науці, особливо в сферах." data-url = "/ science/definitions/physique-isaac-newton-2033 /" data-more = "Детальніше"> Ісаак Ньютон та Пол Дірак). Але зупинимося тут на науковій траєкторії цього великого астрофізика.

Фізика Стівена Хокінга

Ми починаємо шукати моделі дуже масивних зірок із сильним гравітаційним зсувом у бік червоного через релятивістські ефекти, щоб пояснити існування квазарів. Щойно вийшов із загальної бомбової гонки
Символ: H Атомне число. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/3/8/8/38807f95a1_50010101_equinoxprom-eit-big.jpg "data-url ="/science/definitions/chemistry- Гідроген-теоретики, такі як Джон Вілер та Яків Зельдович, звертаються до теорії найбільшого вибуху, який можна собі уявити, до Великого вибуху, навіть якщо гіпотеза ще не має дуже хорошого преса в науковому співтоваристві.

Що стосується фізики елементарних частинок, то це криза: нові частинки невпинно відкриваються, тоді як, здається, жодна теорія не може пояснити їх існування та їх властивості. Відкинутий занадто "ботанічним" аспектом цієї фізики, Хокінг потім звертається до космології, яка, зі свого боку, має цілком конкретну теорію, теорію загальної теорії відносності.

У Кембриджі Хокінг мріє взяти докторську ступінь під керівництвом Хойла, мандарина космології на той час, але саме Денісу Шіамі, набагато менш блискучому досліднику, принаймні, доручають молоду стрілянину. Це його удача: Хойл починав втрачати контроль до того часу, коли в 1965 р. Було виявлено викопне випромінювання; для більшості дослідників, крім Хойла, це швидко сигналізує про смертний вирок теорії сталого стану. Крім того, Схома, здається, знаходиться на вершині всього, що відбувалося на той час у фізиці, і він особливо доступний своїм студентам, начебто доручаючи їм вирішувати проблеми, які, як він знає, надто слабо талановиті, щоб вирішувати їх самостійно. Sciama буде не тільки наставником Хокінга, але й Мартіна Різа, Брендона Картера і навіть деякий час Роджера Пенроуза (цей математик, що спеціалізується на алгебраїчній геометрії, зануриться у світ фізики та релятивістської космології під впливом Sciama).

Хокінг блискуче пройшов свою дисертацію в 1965 році; цей присвячений, звичайно, космології. Він продовжує роботу Пенроуза над особливостями всередині чорних дір, щоб продемонструвати, що вони також існують в рамках релятивістських космологічних моделей, маючи на увазі в цих моделях реальний початок часу. Жоден дурень того часу, ні Пенроуз, ні Вілер, Гокінг не знають і кажуть, що цьому передбаченню не можна сліпо довіряти без квантової теорії гравітації. Чорні діри - це природна лабораторія, щоб знайти їх, оскільки, як Джон Вілер (якому ми зобов'язані терміном чорна діра), коли цей обвал стосується цілісних порід, ми можемо говорити і про зсув.
Результат цього. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/f/6/7/f678fd3677_50035322_eboule-cmic-blog-cc-nc-2.jpg "data-url ="/planete/definitions/developpement-durable-eboule-6515/"data-more =" Читати далі "> колапс зірки, що дає чорну діру, виглядає дуже багато, якщо змінити напрямок потоку часу, до розширення Всесвіту до того ж, використовуючи цю ідею, Стівен Хокінг транспонував роботу Пенроуза про появу сингулярності простору-часу з чорною дірою у навчанні справи "Великий вибух".

На даний момент він присвятить себе, разом з іншими дослідниками (зокрема Джорджем Еллісом, також учнем Шіами, і Робертом Герохом, учнем Вілера), геометричному та топологічному підходу до розв’язків рівнянь Ейнштейна. Це було ініційовано Пенроузом і дозволяє встановити та описати, зокрема, особливості та інші властивості простору-часу, пов’язані з фізикою чорних дір та релятивістськими космологічними моделями. Він підготував монументальну монографію, написану на початку 1970-х років разом зі своїм однокурсником Джорджем Еллісом, "Велика масштабна структура простору-часу", що можна розглядати як значний розвиток його дисертації. .

Від ентропії чорних дір до уявного часу Великого вибуху

Також на початку 1970-х років Хокінг встановив теорему про зростання поверхні чорних дір, яка, здавалося, надавала ваги революційній ідеї молодого студента дисертації Вілера, Якова Бекенштейна. Хокінг вважає, що ідея Бекенштейна про асоціювання ентропії була введена в 1865 році Рудольфом Клаузіусом. Він позначається S. У міжнародній системі. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/c/1/e/c1e6eae065_108106_entropie-trou-noir.jpg "data-url ="/science/definitions/physique- entropy-3895/"data-more =" Read more "> ентропія на поверхні чорної діри є абсолютно дурною. Чорна діра тоді повинна мати температуру і, отже, випромінювати, що здається неможливим з точки зору теорії Гокінг вирішує показати, що ця ідея дійсно абсурдна, розробляючи власну ідею, засновану на концепції чорної міні-діри.

В рамках рівнянь Ейнштейна початок Всесвіту повинен був відповідати дуже хаотичному і турбулентному стану простору-часу, який міг обмежити його вміст у речовині або в Білому світлі.
Довжини хвиль видимого світла коливаються приблизно від 380 нм (фіолетовий) до 780 нм (червоний). Видимий спектр є. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/b/6/9/b697a0c09f_85912_lumiere.jpg "data-url ="/science/definitions/physique-lumiere-326/"data-more =" Lire la suite "> світло локально руйнується, даючи чорні діри мас, які можуть бути набагато меншими, ніж у планети або навіть атома. Можна навіть уявити існування міні-дірок, заряджених чорними поводяться як відносно стабільні елементарні частинки в космічних променях.

Щоб описати ці об’єкти, Гокінг повинен вивчити теорію квантових полів частинок у криволінійному просторі-часі, що він зробить, ходячи на уроки у експертів того часу. Вони перебувають у Москві: це Яків Зельдович та його співробітник Олексій Старобінський, до того ж через кілька років один із піонерів теорії інфляції.

Повернувшись в Кембридж, Хокінг виявляє свою знамениту радіацію, що веде до випаровування чорних дір. Потім він бере участь у дослідженні наслідків одруження теорії Ейнштейна і законів квантової теорії поля в кривому просторі-часі, шукаючи реальну квантову теорію гравітації, яка необхідна. Щоб реально зрозуміти, як почався Всесвіт.

Поступово втрачаючи використання рук (а також мови), Хокінг майже не міг робити розрахунки на початку 1970-х рр. Ось чому він зосередився на геометричних підходах та міркуваннях, таких як ті, що були розроблені Роджером Пенроузом спочатку, а також у роботі Річарда Фейнмана з його відомими діаграмами та його інтегральним шляхом, капіталом для успіху революції стандартної моделі у фізиці частинок (КХД та теорія електрослабких заснованих на рівняннях Янга - Міллса та теорії груп) в 1970-х.

Разом з колегами він дав цілу серію унікальних результатів, завдяки чому він підкреслив свою інвалідність і який вже почав демонструвати свою силу завдяки відкриттю того, що зараз називають "сяйвом Хокінга".

На початку 1980-х років, і оскільки теорії супергравітації, а незабаром і суперструн почали давати дуже багатообіцяючі результати, він вважав, що єдина теорія всіх сил і частинок, священний Грааль, який Ейнштейн переслідував до `` своєї смерті '', є як а також квантову теорію гравітації, що дозволяє нам остаточно розкрити секрети Великого Вибуху.

Він сам робить захоплюючу пропозицію в цьому напрямку з Джеймсом Хартлом, вводячи в космологію ідею уявного часу. Це відома модель Хартла-Хокінга без кордонів, яка усуває первісну космологічну особливість.

У ці роки Хокінг також був рішучим прихильником теорії суперсиметрії та теорії інфляції, які він допоміг розвинути. Він також розглядає проблему червоточин, які змінюють топологію простору-часу, надаючи їм таку структуру, як Так, накип утворюється на заторах після їх закипання. Також настійно рекомендується їх знежирити. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/4/a/e4af9af3ce_79721_ecume.jpg "data-url ="/planete/definitions/environment-ecume-15184/"data-more =" Read more "> накип; вони, ймовірно, вирішать відому проблему величини космологічної константи, яка ще більше загостриться з відкриттям наступного десятиліття прискорення розширення Всесвіту .

Чорні діри, інформаційний парадокс та голографічний принцип

Протягом 90-х років він також супроводжував другу революцію суперструн з піднесенням відео 1.video 2. "data-url ="/science/definitions/physique-theorie-m-4762/"data-more =" Прочитайте визначення " > теорія М, моделі бранарної космології та голографічний принцип, найточнішим вираженням яких є знаменита відповідність AdS/CFT, відкрита Хуаном Мальдаценою .

З приходом 21 століття наукові результати Гокінга сповільняться, але не зникнуть. Астрофізик буде втручатися в дебати щодо парадоксу інформації щодо чорних дір, яку він першим ввів у фізику, зокрема, з приводу суперечок щодо існування "брандмауера" чи ні. Це дуже складна тема, на яку Futura зверталася у кількох статтях:

Очікувалось, що LHC дозволить нам створити чорні міні-діри та суперсиметричні частинки темної матерії, продемонструвавши існування додаткових просторових розмірів, підтвердивши теорію суперструн і вступивши в еру експериментальної квантової гравітації, насправді повторивши умови квантового народження космосу, що спостерігається. Також сподівалися побачити ознаки теорії всього і, можливо, квантової гравітації у викопному випромінюванні, як ніколи раніше намічені Планкам. .

Це було не так, і пошук підписів завершальних фаз випаровування чорних міні-дірок у вигляді спалахів гамма-променів закінчився безрезультатно. З цих причин, і незважаючи на величезний вплив робіт Хокінга на фізику протягом майже п'ятдесяти років, він залишив нас, не отримавши Нобелівської премії, і сьогодні ми не знаємо більше про загадку Великого вибуху та остаточних законів Всесвіту, ніж те, що Хокінг навчав нас у 1970-х та 1980-х.