https://frosthead.com

Паметта на Стивън Хокинг издържа в смели усилия за изследване на черна дупка

В много отношения покойният астрофизик Стивън Хокинг приличаше на самите явления, които той прекарваше толкова много от живота си, концептуализирайки: черни дупки. Като черна дупка, Хокинг беше масово присъствие, което привлече всичко около себе си в личната му орбита. Там, където черните дупки събират светлина, Хокинг събира светила - неговият кръг от интелектуални приятели и познати беше толкова енергичен и ярък, колкото и да идват, включително роденият в Илинойс физик и сценарист Леонард Млодинов, нобелистът на Катех Кип Торн и британският астроном Крал Мартин Рийз.

И въпреки че черните дупки са известни с това, че унищожават и компресират всичко, което има нещастието да попадне в обхвата им, Хокинг винаги е бил удивително креативен. Той разшири колективното въображение на човечеството по начин, който малко други успяха, помагайки на учени и не-учени по-добре да разберат работата на Вселената. След смъртта му десетки дългогодишни сътрудници на Хокинг се отдръпнаха от ежедневния вихър на изследванията, за да отразят въздействията, които той оказа върху живота им.

Сред многото си сътрудничества Хокинг оказа огромно влияние върху безпрецедентен проект за глобална астрономия, наречен телескоп „Хоризонт на събитията“ (EHT), чието разработване беше ръководено отчасти от Харвард-Смитсонианския център за астрофизика. Мисията на EHT е измамно проста: създайте първото в историята изображение на истинска черна дупка. Целта му, която е около четири милиона пъти по-голяма от масата на нашето Слънце, е в сърцето на нашата галактика, Млечния път. Продължаващата мисия, която включва голяма мрежа от телескопи, чиито наблюдения ще бъдат съставени, обхваща десетки академични институции по целия свят.

На разстояние от 26 светлинни години може да изглежда чудно, че изобщо можем да открием такъв обект. Но черните дупки са много по-малко тъмни и безжизнени, отколкото повечето хора биха очаквали. „Бихте си помислили, че черна дупка, която поглъща светлина, няма да бъде видима“, казва директорът на EHT Шеперд Доелман. „Но всъщност има толкова много газ и прах, които се опитват да влязат в него, че чрез триенето и нагряването газът около черната дупка свети с температура от стотици милиарди градуса. Те се превърнат в някои от най-ярките неща на небето. "

Директорът на EHT Шеперд Доулман казва, че Стивън Хокинг е изиграл двойна роля при формирането на проекта. От една страна, техническите констатации на Хокинг напомнят на учените от EHT, че независимо от техните предубеждения как ще изглежда тази черна дупка, те трябва да бъдат готови за всичко. „Той наистина показа някои от първоначалните резултати, които доведоха до нашето разбиране, че черните дупки могат да излъчват радиация“, казва Доулман. „Дотогава те бяха тези канали на Вселената, които бяха еднопосочна врата. И той rsolidify математиката и мисленето зад факта, че изглежда, че те могат да се изпарят и излъчват цялата енергия, която са погълнали. И в този смисъл те стават съвсем различни обекти. "

В същото време макроскопичният пример на Хокинг, човек, който успява да събере теории за семенна динамика на черната дупка от границите на електрическата си инвалидна количка, е източник на дълбоко вдъхновение за екипа на EHT. „Когато нещата станат трудни“, казва Доулман, „мисля за някой като Стивън Хокинг и мисля, продължавай.“ През 2016 г. Хокингс изнесе встъпителната лекция за инициативата „Черна дупка“ в Харвард.

Както отбелязва Доулиман, Хокинг е може би най-известен с това, че математически е установил съществуването на изтичане на радиация в черни дупки - сега е наречен „радиация на Хокинг“ в негова чест. Първоначално предложена от Джейкъб Бекенщайн, но плътно и конкретизирана от Хокинг в статия от 1975 г., схващането, че квантовите ефекти, предизвикани от огромната гравитация на черните дупки, всъщност могат да позволят на топлина да избяга, е смяна на играта в полето.

Черните дупки отдавна е трябвало да бъдат перфектни потребители: консенсусният възглед е, че това, което се случва в черна дупка, остава в черна дупка. Констатацията на Хокинг, че черните дупки могат да имат температури и да оставят топлината да се изплъзва, означава, че те не са толкова откъснати от Вселената, както сме мислили. Вече знаем, че черните дупки, които астрономите обичат да казват, са „разхвърляни ядки“, които изсмукват газ и след това излъчват радиация.

„Тази идея за излъчване на черни дупки е шумът в бронята“, казва Доеман. "Това казва, че има нещо вътре в черната дупка, което може да се прояви извън черната дупка."

Изказването на художник от НАСА на риба звезда, всмукана в черна дупка. Горещ, светещ ореол от отломки, много подобен на този, ще бъде целта на наблюденията на екипа на телескопа „Хоризонт“. Изказването на художник от НАСА на риба звезда, всмукана в черна дупка. Горещ, светещ ореол от отломки, много подобен на този, ще бъде целта на наблюденията на екипа на телескопа „Хоризонт“. (Център за космически полети Годард, НАСА)

За да гарантира, че телескопът точно ще заснеме това, което вижда, без значение колко са причудливи или извън стената данните, ученът по образна диагностика на EHT Кейти Буман провежда интензивни тестове на мрежата и свързания с нея софтуер. На този етап EHT е доказал своята надеждност в генерирането на верни композитни изображения (дори в симулационен сценарий, при който обектът в центъра на Млечния път изглежда точно като Frosty the Snowman). Така че, като цяло, екипът се чувства доста уверен в своята адаптивност.

Друг сътрудник на EHT, харвардският физик-теоретик Андрю Стромингер, има по-лична връзка с Хокинг. Щромингер, още когато беше студент в МИТ, беше един от първите сред своите връстници, разпознали блясъка на докторската дисертация на Хокинг. Проследявайки работата на Хокинг през следващите години, Стромингер е очарован от усилията на британския физик да свърже великите ефекти на гравитационното изкривяване на пространството и времето с дребната машина на квантовата механика - работа, която прекрасно се съчетава със собствените му области на интерес.

Не след дълго той и Хокинг си сътрудничеха по теории за червейни дупки. Двамата се срещнаха лице в лице почти всяка година през последните три десетилетия, обхождайки идеи и сътрудничейки върху оригинални изследвания. Съвсем наскоро те бяха разделили така наречената „Теорема без коса“, широко приета математическа формулировка, която изглежда предполага, че в реалната вселена могат да съществуват само шепа основни типове черни дупки за поредица новаторски документи.

Това, което Хокинг и Стромингер откриха и с нетърпение работеха за формализиране до момента на преминаването на Хокинг, беше, че теоремата е, по думите на Стромингер, „точен математически отговор на грешен физически въпрос. И ако внимателно зададете въпроса по правилния начин, всъщност има безкрайно разнообразие от черни дупки. “Нещо повече, той казва, че би било възможно да се избегне прословутият„ информационен парадокс “на информацията да бъде загубена завинаги в черна дупка ако формата на черната дупка се приеме като уникално отражение на информацията, която е консумирала.

Стромингер припомня с нетърпение едно скорошно академично отстъпление, при което той и Хокинг „имаха много вълнуващи дискусии, които продължиха до късно през нощта и продължиха през останалата част от работилницата. Продължавахме, докато той не почина. “По повод смъртта на Хокинг, Стромингер публикува буен спомен за сърцето, хумора и смирението на 76-годишния младеж в Scientific American, пише:„ Ще ми липсва забавлението почти толкова, колкото физика. Но е трудно да се каже откъде е започнало едното, а другото е приключило. "

Doeleman, който винаги е мислил за себе си и за другите от екипа на EHT като последователи по интелектуалните стъпки на Стивън Хокинг, казва, че единственото му съжаление е, че Хокинг не е живял, за да види EHT да направи своите забележителни наблюдения. „Обичам да мисля, че той чакаше някои от резултатите от EHT“, казва Доеман. „Би било голяма радост да ги споделим с него и всички сме тъжни, че няма да получим такава възможност. Но ние войник, с паметта му много близко в ума. "

Освен това Стромингер казва, че е разочарован, че Хокинг няма да бъде наоколо, за да види телескопа „Хоризонт на събитията“ и другите съвременни потомци на неговите идеи да прераснат в плод. Но той приема сърцето на факта, че Хокинг ще вдъхновява бъдещите учени - както Хокинг го вдъхновява - за следващите поколения.

„Страстите на Стивън към живота и към науката бяха неразделни“, казва Стромингер. „Те наистина бяха две страни на една и съща монета. Той напомни на мнозина, че има повече от реалността, отколкото от себе си. Той се фокусира върху откриването на научна истина, която е неописуемо и вълнуващо пътешествие, за да се опитаме да разберем реалността на Вселената, в която живеем. "

Паметта на Стивън Хокинг издържа в смели усилия за изследване на черна дупка