100 великих гениев

В возрасте 21 года Хокингу диагностировали амиотрофический боковой склероз — неврологическое заболевание, которое приводит к потере контроля над мышцами. Услышав, что жить ему осталось пару лет, Стивен был шокирован. Однако, встретив мальчика, больного лейкемией, осознал: его ситуация — не самая плачевная.

Решив деятельно бороться с недугом, он уже в 1966-м стал доктором наук — блестяще защитил диссертацию о свойствах расширяющихся вселенных. Его борьбу за жизнь поддерживала любимая жена. За год до выпуска из Кембриджа Стивен женился на студентке Джейн Уайлд. В браке они прожили 30 лет и, несмотря на прогрессирующий паралич мужа, родили и воспитали троих детей.

Первые труды Хокинга были посвящены сингулярностям — пространственно-временным границам, за которыми скрывается неведомое. «Черная дыра» — самый яркий пример сингулярности: в ее центре вещество сжимается бесконечно сильно, а пространство бесконечно искривлено, и невозможно даже предположить, что происходит с веществом внутри этого объекта. То, что «черная дыра» — это бывшая звезда, которая коллапсировала, сжавшись в очень плотное массивное тело, открыл математик Р. Пенроуз. А Хокинг, опираясь на его теоремы, прищел к выводу: до Большого взрыва Вселенная тоже находилась в состоянии бесконечно плотной массы.

«Теория Эйнштейна ведет к двум выводам. Во-первых, конечной стадией эволюции массивной звезды является коллапс за горизонт событий и превращение в «черную дыру», внутри которой находится сингулярность. Во-вторых, в нашем прошлом существует сингулярность, с которой началась наблюдаемая Вселенная», — писали Хокинг и Дж. Эллис в «Крупномасштабной структуре пространства-времени». Позже с помощью видеороликов Хокинг на бытовых примерах объяснил теорию Эйнштейна о том, что притяжение между телами (гравитация) возникает из-за искривления пространственно-временного полотна под воздействием массы этих тел. Потому «чем ближе объект к Земле, тем медленнее течет время. В зависимости от того, на каком расстоянии от Земли находятся спутники, их бортовые часы будут работать с разными скоростями».

В 1970-х Хокинг частично доказал гипотезу Дж. Уилера о том, что «черные дыры» не имеют «волос» — т. е. что все сверхмассивные объекты с равным зарядом, массой и скоростью вращения выглядят одинаково. Когда какая-либо частица попадает на горизонт событий (границу «черной дыры», за которой не действуют законы физики), обратно она уже не может вырваться. Частицы не стоят на месте, а постоянно «вибрируют», поэтому возникают толчки энергии, и квантовое поле дрожит, словно рябь на воде. Это приводит к образованию пар временных частиц, одна из которых отлетает от «черной дыры», а другая падает в нее, тем самым уменьшая ее массу. В итоге «дыра» испускает излучение и постепенно испаряется, выбрасывая энергию, эквивалентную миллиону мегатонн водородных бомб. Излучение и испарение подразумевают, что вся информация о квантовом состоянии поглощаемых частиц, за исключением их массы, заряда и скорости вращения, безвозвратно теряется (вот почему у «дыры» «отсутствуют волосы»).

Хокинг даже рассчитал тепловой спектр сверхмассивных объектов. Например, вычислил температуру «черной дыры» солнечной массы. По его мнению, она составляет порядка одной миллионной кельвина, и отличить столь малую температуру от шума современными астрономическими методами невозможно. Кроме того, применив к «черным дырам» законы термодинамики, Хокинг первым получил точное выражение для энтропии (меры беспорядка, создаваемого частицами) внутри сверхмассивных объектов. А еще объяснил, что кварки — составляющие протонов и нейтронов — «держатся группами» по одной причине: если пытаться их разъединить, сила притяжения между ними увеличится.

В 1997 г. Хокинг заключил пари с Дж. Прескиллом, который утверждал, что в волнах, излучаемых «черными дырами», присутствует некая информация. Через несколько лет Стивен признал поражение, согласившись с тем, что часть поглощенной информации просачивается наружу в виде фотонов и образует «мягкие волосы». ««Черные дыры» не являются вечной тюрьмой, как ранее думали, — сказал Хокинг в 2015 г. — Если вам кажется, что вы попали в «черную дыру» — не сдавайтесь. Выход есть». Однако, согласно его теории, выход есть не в исходную точку, а в некое альтернативное пространство.

Еще один спор — также по поводу «черных дыр» — произошел 1974 году. Стивен, противореча собственным исследованиям, заявил, что космический объект Лебедь Х-1 не является «черной дырой», а его оппонент К. Корн доказал обратное. В результате Хокинг проиграл Корну… подписку на эротический журнал Penthouse.