Подорожі в часі, чорні діри, небезпечні інопланетяни: про що попереджав Стівен Гокінг

8 січня 1942 року, рівно через 300 років після смерті Галілео Галілея, народився Стівен Гокінг, британський фізик-теоретик, астрофізик і популяризатор науки. У 21 рік у Гокінга діагностували бічний аміотрофічний склероз, через що з часом фізик виявився паралізованим. У 1985 році Гокінг втратив здатність говорити і спілкувався за допомогою синтезатора мови. Після встановлення діагнозу лікарі давали Гокінгу не більше 2-3 років життя, але він прожив зі своєю хворобою 76 років і помер 14 березня 2018 року — у день народження Альберта Ейнштейна.

Найвідоміші наукові досягнення Гокінга стосуються гравітаційної сингулярності в рамках загальної теорії відносності Ейнштейна та теорії про те, що чорні діри насправді можуть зникати. Ця теорія призвела до появи інформаційного парадокса, який фізики намагаються вирішити вже кілька десятиліть.

Гокінг був першим, хто запропонував основу для об'єднання загальної теорії відносності та квантової механіки, які не працюють разом. Це стало першим кроком на шляху до створення так званої "теорії всього", тобто єдиного закону фізики, який описує одночасно і квантовий світ, і великомасштабний Всесвіт. Але ця теорія поки що не створена. Фокус зібрав найцікавіші факти про наукові досягнення і теорії знаменитого фізика.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Стівен Гокінг і чорні діри

Спільно з фізиком Роджером Пенроузом у 70-х роках минулого століття Стівен Гокінг довів, що Всесвіт почався з точки нескінченної щільності — сингулярності. Такі гравітаційні сингулярності існують по всьому Всесвіту, і вони розташовані в центрах чорних дір. Як відомо, чорні діри — це область простору-часу, яка поглинає навколишню матерію. Усе, що потрапляє за межі горизонту подій чорної діри, зникає назавжди. Згідно з теорією Стівена Гокінга, чорні діри насправді не існують вічно і з часом зникають, адже випускають випромінювання, яке тепер відоме, як випромінювання Гокінга.

До Гокінга вважалося, що з чорної діри ніщо, навіть світло, не може вибратися. Але фізик застосував закони квантової механіки до гравітації, описаної в загальній теорії відносності Ейнштейна, і довів, що чорні діри все ж випускають випромінювання. І це випромінювання поступово забирає частину маси чорної діри доти, доки чорна діра повністю не випарується.

Стівен Гокінг припустив, що не всі частинки поглинаються чорною дірою. У квантовій механіці звичайні частинки й античастинки можуть з'являтися і зникати. При цьому під час зіткнення таких частинок відбувається їхнє взаємне знищення. Гокінг вважав, що коливання квантових полів на горизонті подій чорної діри призводять до того, що не завжди частинки й античастинки знищують одна одну. Одна зі зв'язаної пари частинок може потрапити в чорну діру, тоді як інша може вирватися з неї. Таким чином ці частинки виходять у вигляді випромінювання.

Стівен Гокінг та інформаційний парадокс чорної діри

Виявлення Гокінгом того, що чорні діри зникають з часом, призвело до появи інформаційного парадоксу чорної діри. Якщо чорна діра зникає, то вся інформація про матерію, яка в неї потрапила, зникає назавжди. Але це суперечить законам фізики, які свідчать, що інформація не може бути знищена. Цей парадокс викликав справжній розкол у науковій спільноті. Фізики говорили, що або Гокінг неправий, або вся сучасна фізика неправильна.

Лише 2004 року через майже 30 років після відкриття того, що чорні діри зникають, Гокінг визнав, що був неправий. Він припустив, що інформація може записуватися на "поверхні" чорної діри, тобто горизонті подій. І все ж таки Гокінг вважав, що інформація, хоча і зберігається, стає практично невпізнанною.

Гокінг заявив, що інформація може виходити з чорної діри у вигляді випромінювання. Але фізики до кінця не розуміють, як саме інформація кодується у випромінюванні Гокінга.

Досі немає повного розв'язання інформаційного парадоксу чорної діри, хоча існує багато припущень. Розв'язання цього парадокса вважається одним із головних ключів для створення так званої "теорії всього". Вона має об'єднати гравітацію із загальної теорії відносності Ейнштейна і закони квантової механіки, що описують світ субатомних частинок.

Стівен Гокінг і подорож у часі

Класичне розуміння подорожі в часі має свої обмеження, і вони пов'язані з появою парадоксів. Якби мандрівники в часі могли змінити навіть незначні деталі минулого, то наслідки цього або переписали б сьогодення, або усунули б існування мандрівника в часі. Ця, здавалося б, нездоланна перешкода спонукала Стівена Гокінга висунути свою гіпотезу про захист хронології, яка стверджує, що закони фізики забороняють подорож у часі.

У 2009 році Гокінг організував вечірку, але розіслав запрошення на неї після того, як вона закінчилася. Так фізик довів, що подорожі в минуле неможливі, адже ніхто на вечірку не прийшов.

Про що попереджав Стівен Гокінг?

В останні роки життя Гокінг часто робив передбачення про майбутнє нашої цивілізації, і вони були не зовсім приємними.

• Гокінг вважав, що людство може бути знищене або ядерною війною, або через зміну клімату протягом найближчих 1000 років. Тому фізик вважав, що для того, щоб уникнути катастрофи, люди повинні колонізувати інші планети.
• Що стосується позаземного розуму, то з огляду на неосяжність Всесвіту, Гокінг вважав, що позаземні цивілізації можуть існувати. Але вчений радив не вступати з ними в контакт і не виявляти себе. Гокінг попереджав, що високорозвинена інопланетна цивілізація може забрати всі цінні ресурси Землі. Гокінг заявив, що якщо інопланетяни відвідають Землю, то результат буде таким самим, як коли Колумб висадився в Америці, що закінчилося не дуже добре для корінних американців.
• Також Гокінг попередив, що надрозумний штучний інтелект може зіграти не дуже хорошу роль у долі людства. Фізик вважав, що створення дуже розумного ШІ може стати кінцем людської раси, адже штучний інтелект може почати самовдосконалюватися дуже швидко і в якийсь момент його цілі стануть суперечити цілям людства. У такому разі ШІ може вирішити усунути проблему, тобто нас.

Як уже писав Фокус, таємниця нейтрино з найвищою енергією, які коли-небудь бачили вчені, може бути пов'язана з випромінюванням Гокінга.

Також Фокус писав про те, що фізики виявили доказ недоведеної теорії чорних дір Стівена Гокінга.