NV Премиум

Почему Стивен Хокинг так и не получил Нобелевскую премию, хотя его теория о черных дырах оказалась гениальной?

Научпоп

17 октября 2021, 06:16

Команда ученых подтвердила предположение Стивена Хокинга, что черные дыры растут, поглощая материю. Сделай они это немногим ранее — и один из величайших ученых нашего времени имел бы все шансы получить Нобелевскую премию.

История открытия знаменитого физика начинается в 1970 году — незадолго после того, как в созвездии Лебедя открыли первую черную дыру. Сейчас у нас есть море информации об этих монструозных структурах, однако тогда о них знали очень немногие — а те, кто все-таки слышали о черных дырах, обладали лишь малой крупицей информации по сравнению с тем, что доступно нам сегодня.

Однако уже тогда Стивен Хокинг смог прийти к предположению, которое определило наше понимание того, как работают эти небесные тела. Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, ничто не может покинуть черную дыру — даже свет. Именно поэтому дыры являются «черными» — мы не можем их увидеть, ведь свет, попадающий в них, исчезает навсегда. Все, что попадает за горизонт событий — невидимую нашему глазу границу невозврата — никогда больше не покинет пределы черной дыры.

Исходя из этого, Хокинг предположил, что таким образом черная дыра может лишь набирать массу, а площадь ее горизонта событий лишь увеличивается. На тот момент это была достаточно необычная идея. Мы не знали о природных объектах, которые мало того что своей гравитацией затягивают внутрь себя практически что угодно, так еще и не уменьшаются. Предположение о постоянном росте черных дыр стало основой для статьи 1973 года под названием Четыре закона механики черных дыр, которую ученый написал в соавторстве с британским физиком Брендоном Картером и американским коллегой Джеймсом Бардином.

Также в статье обсуждалось предположение, впоследствии получившее название теоремы об отсутствии волос у черных дыр. Несмотря на необычное название, ее смысл сводится к тому, что внешние свойства черной дыры зависят исключительно от ее массы, вращения (спина) и электрического заряда. Других характеристик, по которым одну черную дыру можно отличить от другой, не существует. Сейчас эта идея так и остается гипотезой — ученые ее как опровергают, так и подтверждают.

Подпишитесь на NV Премиум и читайте без ограничений

Нам необходима ваша поддержка, чтобы заниматься качественной журналистикой

Первый месяц 1 ₴. Отписаться можно в любой момент

Хокинг с коллегами пришли к выводу, что, чем старше становится Вселенная, тем больше информации будет запечатано внутри черных дыр. Потенциально таким образом мы можем потерять огромное количество информации, которая могла бы нам подсказать разгадку фундаментальных научных вопросов вроде появления Вселенной. Решение загадки стало еще сложнее буквально через год, когда Хокинг предположил существование излучения черных дыр, которое постепенно «убивает» их.

Проблемой тех времен было то, что у ученых не было технологий, которые могли бы им позволить наблюдать и изучать черные дыры. Исследователи понимали, что где-то за горизонтом событий Общая теория относительности взаимодействует с квантовой механикой — однако никто не понимал, как именно (спойлер: мы этого не знаем и сейчас). Тем не менее, именно эти предположения изменили фундаментальную физику — уже почти 50 лет ученые со всего мира пытаются понять, что же происходит с информацией в черной дыре.

Детекторы гравитационных волн спасли ситуацию

Наука — достаточно интересная штука, ведь одни открытия ведут к другим; со временем это порождает новые технологии, которые в будущем помогают ученым делать открытия, о которых раньше можно было читать только в научной фантастике.

В 2003 году Кип Торн пообещал Хокингу, что его изобретение поможет ученому доказать свое предположение. Торн был частью команды, которая работала над детектором гравитационных волн LIGO.

Гравитационные волны — это сигналы самых мощных событий во Вселенной вроде столкновения звезд или слияние черных дыр. Их существование предполагал еще Альберт Эйнштейн, однако зафиксировать их на практике ученые не могли более 100 лет. Ощутить воздействие этих волн на Земле практически невозможно, потому что она слишком мала, чтобы их воздействие гравитационных волн хоть как-то отобразилось на планете.

Именно гравитационные волны могли бы подарить Нобелевскую премию Стивену Хокингу. Что еще ироничнее — именно гравитационные волны подарили Нобелевскую премию одному из их первооткрывателей — Кипу Торну. Их открытие считают одним из самых важных достижений современной астрофизики, ведь гравитационные волны стали нашим космическим маркером, который помогает нам изучать события, которые никогда не могли быть обнаружены с помощью традиционной световой астрономии.

Первое обнаружение гравитационных волн ознаменовало столкновение двух черных дыр, которое произошло около 1,3 млрд лет назад. Команда LIGO выяснила, что одна из них была в 36 раз массивнее нашего Солнца, а другая — в 29 раз массивнее. В результате столкновения образовалась новая черная дыра с массой около 62 Солнца; энергия трех Солнц растворилась в гравитационных волнах, которые и уловил детектор.

Когда информация об этом дошла до Хокинга, он с удивлением спросил у Торна, почему никто не проверил его четыре закона черных дыр. Позднее ученый объяснил, что тогда все были заняты изучением гравитационных волн, и никому из команды даже в голову не пришло проверять теории Хокинга. Более того, тогда уже было поздно что-либо добавлять в статью, ведь она уже была готова и отправлена на проверку.

Эту ошибку решил исправить физик из Массачусетского технологического института Максимилиано Иси. Вместе с коллегами он несколько лет анализировал детали результатов LIGO, после чего в своей статье они заявили, что Хокинг был прав — по крайней мере, в вопросе постоянного увеличения горизонта событий черной дыры.

Однако это было слишком поздно. Как минимум, для самого Хокинга. Ученый умер 14 марта 2018 года, за два с половиной года до открытия, которое подтвердило одно из его важнейших предположений об эволюции черных дыр

Претендовал бы Хокинг на получение премии, будь он жив?

Многие ученые уверены — будь Хокинг жив сейчас, он бы наверняка претендовал на получение Нобелевской премии. Однако история повернулась таким образом, что один из самых знаменитых исследователей так и не стал нобелевским лауреатом, ведь эту награду не вручают посмертно.

«Это экспериментальное подтверждение одного из его предсказаний. Надеюсь, Нобелевский комитет понимает это», — говорит Даниэль Хольц, астрофизик из Чикагского университета. Эндрю Строминджер, бывший сотрудник Хокинга, уверен, что это доказательство гипотезы о расширении черных дыр только укрепило его уверенность в том, что британский ученый должен был получить Нобелевскую премию.

Однако премия по физике всегда тяготела к практическим и экспериментальным открытиям, пишет NY Times. Даже Эйнштейн получил ее не за свою теорию относительности, а за объяснение фотоэлектрического эффекта. В прошлом году Нобелевский комитет продвинулся в этом направлении, вручив награду Роджеру Пенроузу из Оксфордского университета за доказательство того, что черные дыры во Вселенной возможны. Однако он разделил приз с двумя учеными — Рейнхардом Гензелем из Института внеземной физики Макса Планка и Андреа Гезом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которые оба изучали сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути.

У Хокинга не было таких «союзников». Однако он все равно вписал свое имя в историю, став ученым, чьи открытия до сих пор будоражат умы и являются основой для все новых и новых исследований.

Другие новости

Все новости