Последняя работа Хокинга решила парадокс параллельных вселенных
- Паллаб Гош
- Обозреватель Би-би-си по вопросам науки
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Подпись к фото,В 1980-х годах Хокинг вместе с американским астрофизиком Джеймсом Хартлом разработал новую теорию возникновения Вселенной
В своей последней работе профессор Стивен Хокинг говорит о существовании параллельных вселенных, похожих на нашу.
Эта теория покойного астрофизика помогает решить выведенный им же космический парадокс и наводит астрономов на поиск свидетельств существования параллельных вселенных.
Работа была передана в научное издание Journal of High-Energy Physics за десять дней до смерти Хокинга.
- Стивен Хокинг: ученый, изменивший наше представление о Вселенной
- «Жизнь была бы трагичной, если бы не была забавной»: Стивен Хокинг в цитатах
- Нейтронные звезды и происхождение золота — последнее интервью Стивена Хокинга
В 1980-х годах Хокинг вместе с американским астрофизиком Джеймсом Хартлом разработал новую теорию возникновения Вселенной.
Теория Хартла-Хокинга устраняла внутреннее противоречие теории Эйнштейна, в которой постулировалось, что наша Вселенная возникла около 14 миллиардов лет назад, но не говорилось, каким образом это произошло.
Ученые прибегли к квантовой механике, чтобы объяснить, как Вселенная могла возникнуть из ничего.
Эта теория решила одну проблему, но создала другую, или даже бесконечное число других.
Выстраивая свою теорию, физики пришли к выводу, что Большой взрыв вероятнее всего создал не одну вселенную, а бесконечное их количество.
Автор фото, DETLEV VAN RAVENSWAAY/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Подпись к фото,В соответствии с теорией Хартла-Хокинга некоторые из параллельных вселенных похожи на нашу
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
В соответствии с теорией Хартла-Хокинга некоторые из параллельных вселенных похожи на нашу: в них существуют похожие на Землю планеты, общества, похожие на наши, и даже схожие с нами люди.
Другие вселенные могут быть немного другими — это может быть планета, похожая на Землю, но сохранившая популяцию динозавров. В третьих все может быть совсем по-другому: без Земли, возможно даже без звезд и галактик, с другими законами физики.
Может быть, это звучит как фантастика, но в соответствии с математической частью теории Хартла-Хокинга это возможно.
Тут возникает проблема, поскольку если существует бесконечное число вселенных с бесконечными вариациями законов физики, то теория не может способствовать пониманию того, в какой именно вселенной мы находимся и каковы ее особенности по сравнению с другими.
Именно этот парадокс в своей последней работе пытается решить Хокинг совместно с профессором Томасом Хертогом из Левенского католического университета в Бельгии.
«Ни Стивен, ни я не были удовлетворены таким положением дел», — говорит Хертог в беседе с Би-би-си.
«Получается, что мультивселенная возникла случайно, а больше мы почти ничего сказать не можем. Мы сказали друг другу: «Возможно, с этим придется смириться». Но сдаваться мы не хотели», — рассказывает ученый.
Автор фото, NASA/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Подпись к фото,Теория Хартла-Хокинга — плод двадцатилетней работы двух ученых
Теория Хартла-Хокинга — плод двадцатилетней работы двух ученых. Парадокс в рамках новой теории разрешается с помощью математического арсенала другой экзотической теории — теории струн.
Этот подход позволил физикам по-другому взглянуть на науку. А новая оценка теории Хартла-Хокинга, которая содержится в работе, восстанавливает порядок в мультивселенной.
В соответствии с теорией Хокинга-Хертога, параллельные миры существуют, но законы физики в них должны быть такими же, как в нашей.
Это значит, что наша Вселенная типична, а значит выводы, которые мы делаем из наблюдений за ней, применимы и к параллельным мирам.
Все это может показаться заумным, но эти идеи будут реальным подспорьем для физиков, которые стараются разработать более полную теорию возникновения Вселенной, говорит профессор Хертог.
«Законы физики, которые мы проверяем в наших лабораториях, существовали не всегда. Они выкристаллизовались после Большого взрыва, по мере того, как наша Вселенная расширялась и остывала. То, какие именно законы возникнут, в большой степени зависело от физических параметров Большого взрыва. Изучая их, мы надеемся получить более глубокое понимание того, откуда берутся наши теории по физике, как они появляются, и уникальны ли они», — говорит ученый.
Один из волнующих выводов новой теории в том, что, по словам Хертога, она может помочь исследователям обнаружить следы параллельных вселенных в нашей. Это можно сделать, изучая микроволновые следы Большого взрыва.
Но каким-то образом перескочить из одной вселенной в другую вряд ли получится, уточняет ученый.
«Пушистая черная дыра». Последняя работа Стивена Хокинга опубликована посмертно
- Николай Воронин
- Корреспондент по вопросам науки и технологий
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Getty Images
Коллеги Стивена Хокинга опубликовали его последнюю научную статью, над которой британский физик работал в последние недели жизни.
Хокинг успел закончить работу — буквально за несколько дней до своей смерти в марте текущего года, — но саму статью пришлось дописывать уже его соавтору, профессору Кембриджского университета Малькольму Перри.
Она посвящена так называемому информационному парадоксу: ученый несколько десятилетий пытался понять, что происходит с информацией в черных дырах.
- Стивен Хокинг: ученый, изменивший наше представление о Вселенной
- «Жизнь была бы трагичной, если бы не была забавной»: Стивен Хокинг в цитатах
Широкой публике Хокинг известен в первую очередь как популяризатор науки. Его книга «Краткая история времени», изданная в 1988 году, стала мировым бестселлером.
Тяжелая болезнь, в результате которой физик оказался почти полностью парализован, не помешала ему стать одним из самых известных и уважаемых ученых современности.
Опубликованная накануне статья Хокинга и Перри называется Black Hole Entropy and Soft Hair («Энтропия черной дыры и легкий пушок») и продолжает серию работ британского физика, посвященных изучению природы черных дыр.
Столь странное, на первый взгляд, название статьи, является отсылкой к физической «теореме об отсутствии волос» у черной дыры, где «волосы» являются метафорой информации о материи, которую черная дыра поглощает и не выпускает обратно.
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Согласно расчетам Хокинга, черные дыры должны излучать элементарные частицы и со временем испаряться, однако это противоречит общим принципам квантовой механики. Противоречие это получило название «информационный парадокс», и над его разрешением ученый работал последние 40 лет.
Последняя работа не решает парадокс целиком, но указывает возможный путь объяснения — за счет фотонов, окружающих горизонт событий «лысой» черной дыры.
Хокинг и Перри и назвали эту фотонную пленку «легкий пушок» — и по нему можно судить об энтропии черной дыры, а это важный шаг на пути построения теории квантовой гравитации.
Как рассказал Малькольм Перри в интервью газете Guardian, в марте он позвонил Хокингу из Гарварда, где работал над статьей, чтобы рассказать о последних успехах.
«Стивену было очень трудно общаться, и меня перевели на громкую связь, чтобы я мог объяснить ему, как сильно мы продвинулись в расчетах. И когда я закончил говорить, он просто широко улыбнулся. Я только сказал ему, что у нас есть прогресс. Но он уже знал конечный результат», — уверен профессор.
Через несколько дней Стивена Хокинга не стало.
Последняя работа Стивена Хокинга сокращает Мультивселенную до размера
Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать комиссионные. Вот как это работает.
(Изображение предоставлено: Lwp Kommunikáció/Flickr, CC BY-SA) Заключительная статья Стивена Хокинга, целью которой является проверка теории, предлагающей параллельные вселенные, появилась сегодня (2 мая) в Журнале физики высоких энергий .
Как подробно сообщал Live Science в марте, до того, как статья была рецензирована и официально опубликована, в ней содержится окончательный взгляд Хокинга на одну из его самых ранних теорий, так называемое «предложение без границ». Эта идея описывает условия в очень ранней Вселенной. Хокинг и его соавтор Томас Хертог, физик из Католического университета Лёвена в Бельгии, попытались решить сложные вопросы, касающиеся мультивселенной или идеи о том, что множество вселенных существуют бок о бок. Хертог назвал их выводы «отходом» от «предложения без границ», как его первоначально представил Хокинг.
Согласно «предложению об отсутствии границ» Хокинга, до Большого взрыва, когда вся вселенная была сжата в одну бесконечно маленькую точку, не было направленного времени, как мы его ощущаем. Время было замкнутой вещью без границ, как сфера без краев. [Стивен Хокинг: икона физики, запечатленная в фотографиях]
Позже ученые определили, что это предположение подразумевает что-то странное: что мультивселенная бесконечна, с бесконечными, бесчисленными параллельными вселенными, существующими рядом с нашей, ранее сообщала Live Science.
Эта дикая ситуация создала ряд проблем для науки, наиболее важная из которых заключалась в том, что большинство основных научных идей о мультивселенной невозможно было проверить. (Если существует бесконечно много вселенных, то эксперимент может дать предсказания о том, как должна выглядеть вселенная, и найдутся вселенные, которые будут соответствовать этим предсказаниям.)
«Хокинга не удовлетворило такое положение дел», — сказал Хертог в интервью Live Science в марте. «Давайте попробуем укротить мультивселенную», — сказал он мне год назад. Итак, мы решили разработать метод преобразования идеи мультивселенной в последовательную, поддающуюся проверке научную основу».
Заключительная статья Хокинга предлагает основу для понимания Вселенной, которая сделала бы мультивселенную конечной, исчисляемой и подлежащей осмысленному взаимодействию с помощью инструментов науки.
Были внесены некоторые незначительные изменения в текст статьи, поскольку она появилась на сервере препринтов arXiv во время смерти Хокинга, и в ее окончательной опубликованной форме, но они незначительны и не представляют каких-либо фундаментальных различий в значении.
«Между версиями 2 и 3 нет существенных изменений», — написал Хертог в электронном письме. «Документ действительно представляет собой отход от теории без границ (как мы пишем в конце)».
Физики, опрошенные Live Science, ранее сказали, что, хотя идея интересна, она не является ошеломляющей — отчасти потому, что до сих пор нет хорошего способа доказать ее истинность. Кроме того, как рассказала в то время Live Science космолог из Университета штата Северная Каролина Кэти Мак, эта идея еще не до конца воплощена в жизнь.
«Что они сделали в этой статье, так это использовали то, что они называют игрушечной моделью — она не совсем строгая и полная», — сказал Мак. «Они признают, что предстоит еще много работы».
Чтобы достичь этого, по словам Мака, физике придется преодолеть несколько серьезных препятствий. Самое главное, они должны разработать полное объединение теорий гравитации и квантовой механики.
PDF-файл окончательной рецензируемой версии Окончательная статья Хокинга доступна без платного доступа на сервере препринтов arXiv.
Цифровая версия появилась на сайте журнала 27 апреля9.0003
Первоначально опубликовано на Live Science .
Рафи присоединился к Live Science в 2017 году. Он имеет степень бакалавра журналистики Школы журналистики Медилла Северо-Западного университета. Вы можете найти его прошлые научные репортажи в Inverse, Business Insider и Popular Science, а его прошлые фотожурналистские работы — в информационном агентстве Flash90 и на страницах The Courier Post южного Нью-Джерси.
Опубликована последняя научная статья Стивена Хокинга | Стивен Хокинг
Последняя научная статья Стивена Хокинга была опубликована физиками, которые работали с покойным космологом над его многолетней работой, направленной на то, чтобы понять, что происходит с информацией, когда объекты падают в черные дыры.
Работа, посвященная тому, что физики-теоретики называют «информационным парадоксом», была завершена за несколько дней до смерти Хокинга в марте. Теперь его написали его коллеги из Кембриджского и Гарвардского университетов и разместили в Интернете.
Малкольм Перри, профессор теоретической физики в Кембридже и соавтор статьи «Энтропия черных дыр и мягкие волосы», сказал, что информационный парадокс был «в центре жизни Хокинга» более 40 лет.
Истоки головоломки восходят к Альберту Эйнштейну. В 1915 году Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности, которая показала, как гравитация возникает из-за влияния материи на искривление пространства-времени, и почему планеты вращаются вокруг Солнца. Но теория Эйнштейна сделала важные предсказания и о черных дырах, в частности, о том, что черная дыра может быть полностью определена только тремя характеристиками: ее массой, зарядом и вращением.
Почти 60 лет спустя Хокинг дополнил картину. Он утверждал, что черные дыры также имеют температуру. А поскольку горячие объекты отдают тепло в космос, окончательная судьба черной дыры — испариться и исчезнуть. Но это порождает проблему. Правила квантового мира требуют, чтобы информация никогда не терялась. Так что же происходит со всей информацией, содержащейся в объекте — например, о природе атомов Луны — когда он падает в черную дыру?
«Трудность в том, что если бросить что-то в черную дыру, оно как будто исчезнет, — сказал Перри.
«Как можно восстановить информацию в этом объекте, если черная дыра исчезнет сама?»
В последней статье Хокинг и его коллеги показывают, как можно сохранить хоть какую-то информацию. Бросьте предмет в черную дыру, и температура черной дыры должна измениться. То же самое относится и к свойству, называемому энтропией, мерой внутреннего беспорядка объекта, которая тем выше, чем больше он нагревается.
Физики, в том числе Саша Хако из Кембриджа и Эндрю Строминджер из Гарварда, показали, что энтропия черной дыры может быть записана фотонами, которые окружают горизонт событий черной дыры, точку, в которой свет не может избежать сильного гравитационного притяжения. Они называют этот блеск фотонов «мягкими волосами».
«Эта статья показывает, что «мягкие волосы» могут объяснить энтропию», — сказал Перри. «Это говорит вам о том, что мягкие волосы действительно делают правильные вещи».
Но это не конец информационного парадокса. «Мы не знаем, объясняет ли энтропия Хокинга все, что вы могли бы бросить в черную дыру, так что это действительно шаг на этом пути», — сказал Перри.
За несколько дней до смерти Хокинга Перри работал в Гарварде над статьей вместе со Строминджером. Он не знал, насколько болен Хокинг, и позвонил, чтобы сообщить физику обновленную информацию. Возможно, это был последний научный обмен Хокингом. «Стивену было очень трудно общаться, и мне включили громкоговоритель, чтобы объяснить, куда мы попали. Когда я объяснил это, он просто широко улыбнулся. Я сказал ему, что мы кое-куда попали. Он знал конечный результат».
Среди неизвестных, которые Перри и его коллеги должны теперь исследовать, — как информация, связанная с энтропией, физически хранится в мягких волосах, и как эта информация выходит из черной дыры, когда она испаряется.
«Если я что-то брошу, будет ли вся информация о том, что это хранится, на горизонте черной дыры?» — сказал Перри. «Это то, что требуется для решения информационного парадокса. Если это только половина или 99%, этого недостаточно, вы не решили проблему информационного парадокса.
«Это шаг на пути, но это определенно не полный ответ. У нас немного меньше головоломок, чем раньше, но некоторые непонятные вопросы определенно остались».
Марика Тейлор, профессор теоретической физики Саутгемптонского университета и бывшая ученица Хокинга, сказала: «Понимание микроскопического происхождения этой энтропии — какие квантовые состояния лежат в основе энтропии? – было одной из величайших проблем последних 40 лет.
«В этой статье предлагается способ понимания энтропии астрофизических черных дыр на основе симметрии горизонта событий. Авторы должны сделать несколько нетривиальных предположений, поэтому следующие шаги будут заключаться в том, чтобы показать, что эти предположения верны».
Хуан Малдасена, физик-теоретик из альма-матер Эйнштейна, Института перспективных исследований в Принстоне, сказал: «Хокинг обнаружил, что черные дыры имеют температуру. Для обычных объектов мы понимаем температуру как следствие движения микроскопических составляющих системы.