Скучающий в Оксфорде гений
В 17 лет Стивен Хокинг поступил в Университетский колледж Оксфорда, где изучал математику и физику. Учёбу юноша находил до того лёгкой и скучной, что редко открывал учебники. Ему больше нравилось общаться с однокурсниками и читать новинки научной фантастики.
«Курс физики в то время был построен таким образом, что избежать работы было очень несложно. Я сдал один экзамен перед поступлением, а затем лишь выпускные экзамены через три года», — писал Хокинг в автобиографии.
По собственному признанию, за три года учёбы он «по-настоящему проработал около тысячи часов — примерно по часу в день». Университетская программа не казалась Хокингу достойной внимания. Единственным предметом, который молодой физик счёл интересным, была космология. По его словам, только она позволяла ответить на «главный вопрос: откуда появилась Вселенная?»
Поворотный момент
Осенью 1962 года Хокинг продолжил учёбу в Тринити-колледже Кембриджского университета.
В Кембридже он хотел попасть к самому известному британскому астроному того времени, автору теории стационарной Вселенной (альтернативы теории Большого взрыва) Фреду Хойлу. Однако у последнего уже было достаточно студентов, поэтому Хокинга определили в группу физика Денниса Сиама, о котором до того он никогда не слышал.
«Я не соглашался со многими из его идей, но эти споры определённо способствовали созданию моего собственного видения», — признался Хокинг в автобиографии.
Самой привлекательной областью исследования Хокинг счёл космологию, которую фактически тогда не признавали наукой. Учёный был недоволен тем, что космология и общая теория относительности остановились на уровне 1930-х годов. В автобиографии Хокинг вспоминает слова Ричарда Фейнмана, лауреата Нобелевской премии по физике, посетившего конференцию по теории относительности и гравитации в Варшаве в 1962 году: «Я не вынес из этой конференции ничего, ничему не научился. Потому, наверное, что эта область бездействует, нет никого, кто бы исследовал её, слишком немногие из учёных интересуются ею. Результат — бесполезная трата времени в компании совершенных болванов».
С этого момента Хокинг осознал необходимость вплотную заняться изучением космологии и гравитации.
«По иронии судьбы, именно Варшавская конференция стала поворотным моментом в возрождении общей теории относительности», — вспоминал Хокинг в автобиографии.
Эффект Хокинга
В 1963 году на научную арену вышли представители нового поколения физиков и космологов, появились передовые исследовательские центры, изучавшие общую теорию относительности. В этом же году у Хокинга диагностировали боковой амиотрофический склероз (БАС). По прогнозам врачей, молодому учёному оставалось жить всего два с половиной года. Однако болезнь прогрессировала крайне медленно, и Хокинг смог вернуться к работе.
Для начала молодой физик вместе со своими коллегами провёл очередной эксперимент, доказавший справедливость общей теории относительности Эйнштейна. Убедившись в её правильности, Хокинг решил заняться изучением самых необычных последствий, вытекающих из этой теории. К таковым относились идея расширения Вселенной после Большого взрыва и возможность существования чёрных дыр.
И Большой взрыв, и чёрные дыры связаны с гравитационными сингулярностями — областями пространства-времени, в которых нарушаются привычные законы физики. В то же время Большой взрыв оставался объектом споров. Одни физики считали, что Вселенная родилась в результате Большого взрыва, другие защищали теорию стационарной Вселенной.
«Начинал он с классической гравитации. Его работа конца 1970-х годов посвящена сингулярности — области пространства-времени», — отметил в беседе с RT академик РАН, главный сотрудник Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН Алексей Старобинский.
По словам российского учёного, итогом усилий Хокинга стало то, что «современная космология построена на наличии такой сингулярности».
Стивен Хокинг решил применить идею о пространственно-временной сингулярности в центрах чёрных дыр к целой Вселенной в момент её рождения. В 1965 году молодой учёный выступил с докладом, подтверждающим эту смелую идею.
«Хокинг внёс ценный вклад в космологию, теорию космологической сингулярности, развил теорию чёрных дыр и ввёл понятие «испарение чёрных дыр». Его идеи лежат в основе квантовой космологии. В этом главные достижения Хокинга», — сообщил в беседе с RT доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории галактических космических лучей НИИЯФ МГУ Александр Панов.
Разделяет мнение Панова о весомом вкладе Хокинга в космологию и Старобинский, которому удалось поработать со знаменитым физиком.
«Если говорить о вкладе в космологию, то это его работы 1982 года, сделанные на знаменитом Наффилдовском симпозиуме в Кембридже. На нём Хокинг, я и ещё двое учёных практически одновременно сделали правильный расчёт спектра возмущений плотности», — заявил учёный в беседе с RT.
По словам академика Отделения физических наук РАН Юрия Балеги, самое крупное достижение Хокинга заключается в том, что в начале 1970-х годов он ввёл новое понятие — «испарение чёрных дыр».
«Чёрная дыра — это место, куда в результате гравитации стекается всё вещество. Но Хокинг допустил, что чёрные дыры могут постепенно исчезать из-за квантовых эффектов у их горизонта событий, испуская энергию в виде излучения. Эти испарения получили названия «эффект Хокинга», — пояснил Балега в интервью RT.
Член-корреспондент РАН, ведущий научный сотрудник Отдела теоретической физики ИЯИ РАН Сергей Троицкий в беседе с RT также назвал особенно ценной теорию испарения маленьких чёрных дыр.
«Удивительно, что большие чёрные дыры растут, а маленькие испаряются, могут просто исчезнуть», — отметил Троицкий.
Эксперты также отметили, что научные достижения Хокинга помогут учёным в дальнейшем расширить свои знания о космосе.
«Для меня самое главное открытие Хокинга — это излучение чёрных дыр, которое называется «излучением Хокинга». Думаю, оно поможет в будущем узнать больше о внутренности чёрной дыры», — отметил в интервью RT главный научный сотрудник НИИЯФ МГУ Владимир Кукулин.
Популяризатор науки
Широкую известность Хокинг получил благодаря своей популяризаторской деятельности. В 1988 году была опубликована его научно-популярная книга «Краткая история времени: От Большого взрыва до чёрных дыр». Работа тиражом 10 млн экземпляров была переведена на 40 языков.
«Значимы его достижения в популяризации физики и астрофизики, распространении научных знаний для человечества. О тайнах Вселенной он знал, вероятно, больше любого из нас, и по возможности делился своими знаниями. Это очень важно, когда есть кто-то, кто может разъяснить место человека во Вселенной», — отметил Балега.
По словам Кукулина, «среди всех живущих и живших учёных Хокинг был самым главным популяризатором науки».
Несмотря на свою болезнь, Хокинг много путешествовал, встречался с лидерами государств, в течение 25 секунд испытал состояние невесомости на борту специального самолёта и даже думал о космических полётах.
Хокинг активно участвовал в проектах Юрия Мильнера Breakthrough Listen по поиску внеземной жизни и созданию маленьких космических аппаратов для полётов к «двойнику» Земли — альфе Центавра. Учёный не переставал удивляться, как человечество, склонное к конфликтам и войнам, намеревается протянуть хотя бы следующие сто лет на Земле, и был уверен в необходимости найти «запасную» планету для жизни.