Умер Стивен Хокинг. Пермские учёные рассказывают о его вкладе в физику и популяризацию науки

Стивен Хокинг занимался глобальными вопросами, которые волновали ещё древних греков: «Как устроен наш мир?» и «откуда он взялся?» Он занимался космологией — наукой, изучающей Вселенную в целом. Его очень интересовали чёрные дыры. Один из сценариев образования чёрных дыр — это гравитационный коллапс (сжатие) массивной звезды. Звезда представляет собой газовый шар, который состоит из водорода и превращается в гелий. Гравитация стремится сжать этот шар, а давление газа его расширяет. Со временем размер атмосферы звезды увеличивается, она интенсивно теряет газ, пока не превратится в «белого карлика», уменьшается в сотни раз, а её плотность увеличивается. Постепенно остывая, она становится тёмной и невидимой (это же произойдёт и с Солнцем).

Но если у звезды большая масса (в три раза больше, чем Солнце), она сжимается до тех пор, пока большинство частиц не превратится в нейтроны. Такие звёзды называются «нейтронными». Они сжимаются дальше и превращаются в чёрные дыры, плотность которых в десятки тысяч раз больше плотности нейтронных звёзд. Чёрная дыра обладает очень сильной гравитацией и притягивает окружающие тела. Она поглощает даже свет, поэтому её и называют «чёрной».

Стивен Хокинг задался вопросом: что происходит с чёрной дырой? До Хокинга считалось, что чёрные дыры ничего не излучают, а могут лишь поглощать материю. Но с точки зрения квантовой физики, чёрные дыры теряют энергию, испуская «излучение Хокинга» (разнообразные элементарные частицы, преимущественно фотоны). При этом чёрная дыра теряет свою энергию, испаряется. Условную границу чёрной дыры Хокинг назвал «горизонтом событий».

Что касается практического применения идей Хокинга, есть теория, что наша Вселенная — не единственная, и что если состыковать две черных дыры, получится кротовая нора. Можно зайти внутрь неё и выйти в другой Вселенной, путешествовать к звёздам. Но, конечно, пока это только фантазии. Наука так устроена, что нельзя предсказать, какие будут результаты. Но некоторые открытия кардинально меняют мир. Например, британский учёный Эрнест Резерфорд, который стоял у истоков атомной физики, открыл альфа-распад и радиоактивность, до Второй Мировой войны говорил, что практическое использование атомной энергии — это вздор. Атомная физика была только теорией, и он и подумать не мог, что её можно будет использовать в жизни. Но он ошибался.

Стивен Хокинг был выдающимся человеком и учёным, который решил много интересных задач и задал множество вопросов, определяющих развитие современной космологии. Его основные достижения связаны с вопросами космологии и физикой чёрных дыр.

Самые цитируемые его работы посвящены испарению чёрных дыр, благодаря излучению в пространство элементарных частиц, рождающихся вблизи горизонта событий в результате квантовых эффектов. Не менее известные исследования связаны с проблемами термодинамики — куда исчезает информация и как перерабатывается в чёрных дырах, до сих пор неясно. Даже сам Хокинг неоднократно менял свою точку зрения на эту проблему.

В ряде статей им были описаны недавно открытые гравитационные волны от сливающихся чёрных дыр, делались попытки перевести общую теорию относительности и космологию на язык квантовой теории, которые дали серьёзные продвижения в этой области, хотя тоже по-прежнему не решили эту сложнейшую проблему до конца.

Но наибольшую известность учёному принесли его популярные книги: «Краткая история времени», «Мир в ореховой скорлупке», «Природа пространства и времени» и другие. В них Хокинг рассказывает о происхождении, развитии и будущем Вселенной, базовых элементах теории струн, космологии, физики чёрных дыр, и уделяет значительное внимание развитию и будущему человечества.