Човекот што ги оживеа црните дупки

Како Стивен Хокинг го трансформира човековото гледиште за универзумот

Физичарот Стивен Хокинг го револуционизира начинот на кој научниците размислуваат за тоа како почнал нашиот универзум и како се однесува.

Познатиот физичар Стивен Хокинг, кој почина на 14 март на 76-годишна возраст, од многумина ќе биде запаметен како културна сила - брилијантен мислител што ја напиша „Кратка историја на времето“ и се појави во „Ѕвездени патеки: Наредната генерација“, „Симпсонови“ и „Теоријата на Големата експлозија“. Тој објави повеќе од 10 популарни книги (вклучувајќи и серија детски книги, кои ги напиша заедно со својата ќерка, Луси) и беше тема на повеќе од 15 документарни и биографски филмови. Тој еднаш направи и забава за временски патници (на која не присуствуваше никој). Сето ова го стори додека живееше со неизлечивата дегенеративна болест амиотрофична латерална склероза (АЛС), поради која поголем дел од својот живот помина во инвалидска количка.

Но покрај неговата инспиративна биографија и поп-култура, Хокинг ќе биде запаметен и како можеби најважниот физичар во втората половина на 20 век. Работата на Хокинг на црните дупки, квантната механика и потеклото на универзумот ги доразвија теориите на некои претходни мислители како Алберт Ајнштајн и Вернер Хајзенберг, кои го даваат досега најсеопфатното објаснување за однесувањето на вселената.

„Мојата цел е едноставна“, беше цитиран Хокинг во биографијата од 1989 година. „Тоа е целосно разбирање на универзумот, зошто е ваков каков што е и зошто воопшто постои“.

Да се потсетиме на некои од најголемите теории на Хокинг за животот, за универзумот и за сè.

 

Пред Големата експлозија

Хокинг почна да ја споделува својата визија за универзумот во 1966 година, додека студираше физика на Универзитетот во Кембриџ, кога запиша докторска дисертација за потеклото на универзумот.

Во тоа време, научниците знаеја дека универзумот се шири, но не знаеја зошто. Хокинг го претстави првиот опис на она што сега го знаеме како Големата експлозија: некаде, во најраните почетоци на времето, универзумот почнал како една единствена точка на бесконечно мало, многу густо простор-време - „сингуларитет“, како што го опиша Хокинг. Од оваа единствена точка избил целиот наш проширен универзум, носејќи ги со себе сите закони на времето и на физиката што ги разбираме денес, рече Хокинг.

„Постои еден сингуларитет во нашето минато, кој во некоја смисла го претставува почетокот на универзумот“, напиша Хокинг во предговорот на својата прва книга „Големата структура на простор-времето“ (1973).

Во текот на годините по дипломирањето на Универзитетот во Кембриџ, Хокинг се обиде математички да ја опише таа почетна точка на универзумот. Со примена на сложен модел инспириран од Ајнштајновата теорија за општа релативност, Хокинг и неговиот колега Роџер Пенроус ја создадоа првата од неколкуте теореми за сингуларитетот, во која се опишани вселенските услови потребни за да постои сингуларитет во простор-времето.

 

Бегство од црната дупка

Хокинг беше фасциниран од местата на кои физиката навидум заглавуваше. Тука спаѓа и неговото славно проучување на црните дупки - ѕвезди што имплодираат создавајќи вител гравитациски толку интензивен што дури ни светлината не може да му побегне. 

Додека работеше во Институтот за астрономија на Универзитетот во Кембриџ, Хокинг почна да ги проучува црните дупки низ визирот на термодинамиката. Во 1973 година тој објави (заедно со неколку колеги) труд со детали за четирите закони на механиката на црната дупка, опишувајќи ја искривената физика на мистериозните небесни тела преку серија комплексни равенки.

Хокинг продолжи да ги проучува црните дупки и, набргу потоа, го доби еурека-моментот по кој е најпознат.

Во тоа време се мислеше дека ништо не може да избега од силната гравитација на црните дупки. Во 1974 година Хокинг покажа дека, под одредени услови, црните дупки всушност можат да создадат и да испуштаат субатомски честички, кои на крај се раствораат и конечно експлодираат во интензивен изблик на енергија. Со други зборови: црните дупки воопшто не се комплетно црни.

Овој изблик на енергија што го зрачат црните дупки подоцна беше именуван Хокингово зрачење, откако тој го опиша во научниот труд од 1974 година под наслов „Експлозии на црните дупки?“

 

Никогаш не даде одговор на неговото „најинтересно“ научно прашање

„Во основа, една црна дупка би требало да биде 'совршено студена' во смисла на тоа дека апсорбира сè, а не зрачи ништо. Така тоа се сфаќаше во раните 1970-ти“, рече Роберт Мекнис, физичар во Лојола универзитетот од Чикаго.

Таквата црна дупка не би зрачела никаква енергија и ниедна материја не би можела да избега од неа. Таа само би... постоела, студена, тивка и вечна. Студијата на Хокинг ги оживеа црните дупки - и ги направи потенцијално смртни.

„Кога Стивен се зафати со квантномеханичките ефекти во средината на 70-тите години, тој откри дека црните дупки би требало, во принцип, да зрачат како да се термални објекти со температура“, рече Мекнис за Лајв саенс. „Ако зрачат енергија, тогаш нивната маса ќе се намали. И тој откри дека додека тоа се случува, додека се намалуваат, нивната температура се зголемува и тие зрачат уште побрзо“.

На крај, веројатно, црната дупка целосно ќе исчезне или ќе се намали до големина на брадавица. Без целосно усогласување на релативноста и квантната механика во една робусна теорија за „квантната гравитација“ (она што физичарите го нарекуваат „теорија на сè“), завршната фаза од испарувањето на црната дупка останува мистерија.

„Проблемот е што, според неговите пресметки, зрачењето е совршено термално. Не останува никаква информација за состојбата на материјалот што ја формирал црната дупка, а тоа го прекршува основното правило во квантната механика“, напиша Мекнис.

Според квантната физика, целата иднина и минато на секоја честичка, во принцип, треба да може да се пресметаат и да се поврзат низ серија од верижни, каузални, веројатносни настани. Но ако црната дупка ослободува неиздиференцирана смеса од честички со трајно избришани информации - избришани истории, тогаш тоа правило е прекршено.

„(Физичарите ова го нарекуваат) 'информациски парадокс на црната дупка' и работата во квантната гравитација во најголем дел се сведе на обиди да се реши тоа“, напиша Мекнис.

 

Теорија на сè

Откривањето на Хокинговото зрачење го смени начинот на кој истражувачите го сфаќаа универзумот. Со обидот да ги вплете заедно законите на гравитацијата, термодинамиката, квантната механика и релативноста, проучувањето на зрачењето на црна дупка укажа и на постоењето на таканаречената „теорија на сè“ - единствена, унифицирана теорија на физиката што го опишува однесувањето на универзумот.

„Зрачењето на црната дупка покренува сериозни загатки, за кои сè уште многу напорно работиме да ги разбереме“, изјави Шон Керол, теоретски физичар во Калифорнискиот институт за технологија, за Њу саентист. „Фер е да се каже дека Хокинговото зрачење е најголемиот патоказ што го имаме кон крајното усогласување на квантната механика и гравитацијата, веројатно најголемиот предизвик со кој се соочува теоретската физика денес“.

Хокинг веќе беше докажан физичар во 1974 година. Но тој продолжи да произведува значајни и контроверзни научни трудови сè до неодамна, дури и во оваа деценија, расправајќи за парадоксот што го претстави пред многу децении.

Во најдраматичниот труд во доцната кариера, Хокинг напиша дека црните дупки ако се гледаат според класичното сфаќање за нив, воопшто не постојат.

Во „Зачувување на информациите и временска прогноза за црните дупки“, објавен во 2014 година, тој сугерираше дека „хоризонтот на настани“ околу црните дупки, точка зад која дури и светлината не може да избега, воопшто не постои. Наместо тоа, напиша тој, едноставно постои „привиден“ хоризонт на заробената светлина што може да исчезне и да ѝ дозволи на светлината да избега.

„Отсуството на хоризонти на настани значи дека не постојат црни дупки - во смисла на системи од кои светлината не може да избега до бесконечност“, напиша Хокинг.

Тој, исто така, укажа на некои основни концептуални проблеми со голем број особини што физичарите им ги припишале на црните дупки, како што се „заштитните ѕидови“ околу нивните граници, кои ги уништуваат набљудувачите што се обидуваат да влезат.

„Информацискиот парадокс на црната дупка беше едно од дефинирачките прашања за луѓето што работат на квантната гравитација. И, иако останува неодговорено, мислам дека останува најинтересното прашање што го покрена (Хокинг)“, напиша Мекнис.

 

„Најголемите достигнувања на човештвото дошле од разговарањето“

Хокинг продолжи да објавува трудови во наредните четири и пол децении, но стана најпознат во својата подоцнежна кариера како научен комуникатор. Во последно време го привлече вниманието со својата загриженост за иднината на човештвото во однос на вештачката интелигенција, неговото гласно спротвставување на војните и неговото инсистирање дека лидерите како американскиот претседател Доналд Трамп посериозно ги загрозуваат климатските промени. Пред неколку недели, тој му ја кажа на познатиот физичар Нил де Грас Тајсон својата теорија за тоа што се случувало пред Големата експлозија.

Сепак, најтрајните цитати на Хокинг можеби се однесуваат на важноста на самата комуникација.

„Најголемите достигнувања на човештвото дошле од разговарањето, а најголемите неуспеси од неразговарањето“, рече Хокинг. „Не мора да биде вака. Нашите најголеми надежи би можеле да станат реалност во иднина. Со технологијата што ни стои на располагање, можностите се неограничени. Сè што треба да направиме е да продолжиме да разговараме“.

Целиот свет гледа на 2021 година како на година на заздравување на економијата.

повеќе

Не треба толку да се грижиме за тоа дали се искачуваме на табелата, туку повеќе треба да внимаваме на тоа дали навистина се справуваме, истражуваме и ги гониме оние кои се занимаваат со корупција.

повеќе

Потребно е да се провери дали имало наредба за следење врз Камчев.

повеќе