Найдивніші теорії Стівена Гокінга, які виявилися правильними

Стівен Хокінг
Фото: BBC News | Стівен Гокінг

Деякі теорії Гокінга зробили справжню революцію в нашому розумінні Всесвіту і вони мають реальні докази.

Стівен Гокінг був одним з найвидатніших фізиків-теоретиків сучасності. Його наукова діяльність почалася з докторської дисертації в 1966 році і тривала безупинно аж до його останньої роботи у 2018 році, завершеною всього за кілька днів до смерті у віці 76 років, повідомляє Livescience.

Теорії Гокінга часто здавалися дивними в той час, коли він їх формулював. Проте, вони повільно, але приймаються науковою спільнотою, і весь час з'являються нові докази підтвердження його теорії. Ось деякі з його теорій, які були підтверджені.

Великий вибух

Гокінг писав докторську дисертацію тоді, коли йшли запеклі суперечки між прихильниками двох конкурувальних космологічних теорій: Великого вибуху і Сталого стану. Обидві теорії визнавали, що Всесвіт розширюється, але в першій він розширюється з ультракомпактного, надщільного стану в кінцевий час у минулому, а друга передбачає, що Всесвіт розширюється вічно, при цьому постійно створюється нова матерія для підтримки постійної щільності. У своїй дисертації Гокінг показав, що теорія Сталого стану математично суперечить сама собі. Замість цього він стверджував, що Всесвіт почався як нескінченно мала, нескінченно щільна точка, яка називається сингулярністю. Сьогодні опис Гокінга майже повсюдно прийнятий серед учених.

Чорні діри

Ім'я Гокінга найбільше асоціюється з чорними дірами — ще одним видом сингулярності, що утворюється, коли зірка піддається повному стиску під дією власної гравітації. Ці математичні поняття виникли із загальної теорії відносності Ейнштейна, і вони обговорювалися десятиліттями, коли Гокінг звернув на них свою увагу на початку 1970-х років. Його геніальним ходом було об'єднати рівняння Ейнштейна з рівняннями квантової механіки, перетворивши те, що раніше було теоретичною абстракцією, у те, що виглядало так, наче воно дійсно могло існувати у Всесвіті. Остаточний доказ того, що Гокінг мав рацію, з'явився у 2019 році, коли вчені отримали пряме зображення надмасивної чорної діри, що ховається в центрі гігантської галактики Messier 87.

Випромінювання Гокінга

Чорні діри отримали свою назву через те, що їхня гравітація настільки сильна, що фотони або частки світла не можуть їх покинути. Але у своїх ранніх роботах щодо цієї теми Гокінг стверджував, що правда більш витончена, ніж ця монохромна картина.

Застосовуючи квантову теорію, а саме ідею про те, що пари "віртуальних фотонів" можуть спонтанно створюватися з нічого, він зрозумів, що деякі з цих фотонів, мабуть, випромінюються чорною дірою. Ця теорія, яку тепер називають випромінюванням Гокінга, була нещодавно підтверджена в лабораторному експерименті в Ізраїльському технологічному інституті. Замість реальної чорної діри дослідники використовували акустичний аналог — "звукову чорну діру", з якої не можуть вийти звукові хвилі. Учені виявили еквівалент випромінювання Гокінга в точності відповідно до пророкувань фізика.

Теорема площі чорної діри

У класичній фізиці ентропія, або безлад системи, який може тільки збільшуватися з часом, ніколи не зменшується. Гокінг припустив, що ентропія чорної діри вимірюється площею поверхні, що оточує її горизонт подій.

Нещодавнє відкриття гравітаційних хвиль, випромінюваних парами чорних дір, показує, що Гокінг знову мав рацію. Як говорив Гокінг після першої такої події у 2016 році, "спостережувані властивості системи узгоджуються з передбаченнями про чорні діри, які я зробив у 1970 році, площа фінальної чорної діри більша, ніж сума площ. Первинних чорних дір". Пізніші спостереження надали подальше підтвердження "теореми про площу" Гокінга.

Пророцтва Гокінга збуваються, але є ще чимало його теорій, які належить довести або спростувати.