Леонард Млодинов - Стивен Хокинг. О дружбе и физике

Часто недоумевают, почему Стивену не дали Нобелевскую премию за открытие излучения Хокинга. Одного из моих друзей на вечере тоже это заинтересовало. Если бы он спросил меня об этом перед ужином, я бы ему ответил. И если бы спросил после ужина, я бы тоже нашел, что сказать. Но он спросил во время ужина. И не меня, а самого Стивена.

Вопрос вызвал у меня неловкость, но нисколько не смутил Стивена. Было уже поздно, Стивен устал и поэтому печатал ответ медленнее, чем обычно. Пока мы ждали, что он напечатает, кто-то завел разговор о банджо – нобелевский лауреат был большой поклонник этого музыкального инструмента. Мои друзья, которые считали этого ученого специалистом в области теории струн, были приятно удивлены, когда узнали, что он является экспертом по струнам не только в космологической теории. Затем, наконец, мы услышали долгожданный ответ Стивена, который при этом сделал безразличное лицо:

– Нужны наблюдения.

Обдумав этот ответ, мы поняли, что он имеет в виду. Я пояснил недостающее. Излучение пока никто не наблюдал – следовательно, нет и премии.

Порядок присуждения Нобелевских премий многим людям не нравится. Были случаи, когда премию присуждали не тому, кому надо. Обходили стороной тех, кто действительно этого заслуживал. Иногда давали премию за то, что явно на эту премию не тянуло, а настоящее открытие не замечали. Но был один постоянный принцип, которого придерживался Нобелевский комитет: теоретическое открытие не может быть удостоено премии, пока оно не будет подтверждено наблюдениями либо экспериментом (и даже тогда – к вящему неудовольствию теоретиков – премию присуждали не тому, кто высказал прорывную идею, а тому, кто провел эксперимент, подтвердивший ее).

К сожалению, наблюдения излучения Хокинга очень трудно провести по многим причинам. Например, прежде чем наблюдать такое излучение, нужно сначала определить точное местоположение черной дыры. Как я уже говорил, первым объектом, о котором почти все начали говорить как о черной дыре, был Лебедь X -1. Сотни ученых работали над экспериментальным подтверждением этой гипотезы почти двадцать лет, с начала семидесятых до начала девяностых годов, пока наконец это предположение не переросло в уверенность. Стивен поспорил с Кипом, что доказательство так и не будет найдено. Расчет Стивена был таков: на самом деле он хотел, чтобы существование черных дыр было подтверждено, но, заключая пари «наоборот», в любом случае оставался в выигрыше. С тех пор мы обнаружили много черных дыр. Судя по всему, в центре почти каждой большой галактики имеется черная дыра.

В случае с излучением черной дыры дело обстоит сложнее. Так называемая «температура Хокинга» – температура черной дыры – должна быть меньше миллионной доли градуса. Эту величину, очень близкую к абсолютному нулю, невозможно измерить, пользуясь современными технологиями. Кроме того, судя по расчетам, черная дыра теряет заметную массу примерно за 10 67лет. Достаточно сравнить это время с современной оценкой возраста Вселенной, 10 10лет, чтобы понять, что это невообразимо долго. Ясно поэтому, что нам не удастся при жизни зафиксировать такой процесс, как сжатие черной дыры.

Косвенное свидетельство, подтверждающее существование излучения Хокинга, было получено экспериментальным путем в 2019 году, через год с небольшим после смерти Стивена. Группа физиков в израильском Технионе [11] Израильский технологический институт в г. Хайфе. – Прим. пер. соорудила «звуковой аналог» черной дыры. Представьте себе жидкость, текущую со скоростью больше скорости звука [12] Звук распространяется в разных веществах с разной скоростью. Здесь речь идет о скорости звука в специфической среде. . Если поместить в поток такой жидкости источник звука, следует ожидать, что звуковые волны не будут распространяться в направлении, обратном направлению потока – они не смогут «преодолеть» скорость самого потока. Получается аналогия с черной дырой, которая не дает возможности никаким сигналам, в том числе фотонам, преодолеть силу гравитации. Ученые задались вопросом: смогут ли они в этой модели получить аналог излучения Хокинга?

В этом эксперименте использовалась жидкость, состоящая из ста тысяч атомов рубидия, охлажденных до сверхнизкой температуры. Они исполняли роль черной дыры. Вместо фотонов, частиц света, выступали фононы, квантовые частицы звука. Ученые обнаружили, что некоторым фононам удается «вынырнуть» из звуковой черной дыры, а их энергетические характеристики соответствуют тем, которые предсказал Хокинг. Был получен «фононовый» аналог излучения Хокинга. Если бы Стивен дожил до этого времени, возможно, Нобелевский комитет принял бы во внимание этот аргумент, но чего он не делает, в числе прочего, так это не выдает посмертных премий.