Самые странные теории Стивена Хокинга, которые оказались верными

Стивен Хокинг был одним из величайших физиков-теоретиков современности. Его научная деятельность началась с докторской диссертации в 1966 году и продолжалась безостановочно вплоть до его последней работы в 2018 году, завершенной всего за несколько дней до смерти в возрасте 76 лет, сообщает Livescience

Теории Хокинга часто казались странными в то время, когда он их формулировал. Тем не менее, они медленно, но принимаются научным сообществом, и все время появляются новые подтверждающие его теории доказательства. Вот некоторые из его теорий, которые были подтверждены.

Большой взрыв

Хокинг писал докторскую диссертацию тогда, когда шли жаркие споры между приверженцами двух соперничающих космологических теорий: Большого взрыва и Устойчивого состояния. Обе теории признавали, что Вселенная расширяется, но в первой она расширяется из ультракомпактного, сверхплотного состояния в конечное время в прошлом, а вторая предполагает, что Вселенная расширяется вечно, при этом постоянно создается новая материя для поддержания постоянной плотности. В своей диссертации Хокинг показал, что теория Устойчивого состояния математически противоречит сама себе. Вместо этого он утверждал, что Вселенная началась как бесконечно малая, бесконечно плотная точка, называемая сингулярностью. Сегодня описание Хокинга почти повсеместно принято среди ученых.

Черные дыры

Имя Хокинга больше всего ассоциируется с черными дырами — еще одним видом сингулярности, образующимся, когда звезда подвергается полному сжатию под действием собственной гравитации. Эти математические понятия возникли из общей теории относительности Эйнштейна, и они обсуждались десятилетиями, когда Хокинг обратил на них свое внимание в начале 1970-х годов. Его гениальным ходом было объединить уравнения Эйнштейна с уравнениями квантовой механики, превратив то, что ранее было теоретической абстракцией, во то, что выглядело так, будто оно действительно могло существовать во Вселенной. Окончательное доказательство того, что Хокинг был прав, появилось в 2019 году, когда ученые получили прямое изображение сверхмассивной черной дыры, скрывающейся в центре гигантской галактики Messier 87.

Излучение Хокинга

Черные дыры получили свое название из-за того, что их гравитация настолько сильна, что фотоны или частицы света не могут их покинуть. Но в своих ранних работах по этой теме Хокинг утверждал, что правда более утонченная, чем эта монохромная картина.

Применяя квантовую теорию, а именно идею о том, что пары "виртуальных фотонов" могут спонтанно создаваться из ничего, он понял, что некоторые из этих фотонов, по-видимому, излучаются черной дырой. Эта теория, которую теперь называют излучением Хокинга, была недавно подтверждена в лабораторном эксперименте в Израильском технологическом институте. Вместо реальной черной дыры исследователи использовали акустический аналог – "звуковую черную дыру", из которой не могут выйти звуковые волны. Ученые обнаружили эквивалент излучения Хокинга в точности в соответствии с предсказаниями физика.

Теорема площади черной дыры

В классической физике энтропия или беспорядок системы, который может только увеличиваться со временем, никогда не уменьшается. Хокинг предположил, что энтропия черной дыры измеряется площадью поверхности окружающего ее горизонта событий.

Недавнее открытие гравитационных волн, излучаемых поглощающими парами черных дыр, показывает, что Хокинг снова был прав. Как говорил Хокинг после первого такого события в 2016 году, "наблюдаемые свойства системы согласуются с предсказаниями о черных дырах, которые я сделал в 1970 году, площадь финальной черной дыры больше, чем сумма площадей. первоначальных черных дыр". Более поздние наблюдения предоставили дальнейшее подтверждение "теоремы о площади" Хокинга.

Предсказания Хокинга сбываются, но есть еще немало его теорий, который предстоит доказать или опровергнуть.