Астроном в инвалидном кресле

Обновлено: 21.05.2024

Стивен Хокинг известен мировой общественности как физик-теоретик, писатель, космолог, автор научных изданий. Автор космологической теории, которая объединила общую теорию относительности и квантовую механику.

Стивена Хокинга не зря считают человеком-легендой, он оправдывает это звание на все сто. Известный космолог и астрофизик, он всю жизнь исследовал черные дыры, и писал книги, которые становились бестселлерами. Чего стоит только одна «Краткая история времени». Он всю жизнь страдал боковым амиотрофическим склерозом, который приковал его к инвалидному креслу. Но и это не сломило его дух и жажду к жизни, он так хотел заниматься своей любимой космологией. Он читал лекции студентам, писал книги, встречался с поклонниками, и предупреждал наивное человечество о том, что его ждет — развитие искусственного интеллекта, встреча с представителями инопланетных цивилизаций, переселение землян на другие планеты.

Детство

Родился Стивен Хокинг 8 января 1942 года в Оксфорде. Его родители были медиками. Отца звали Фрэнк Хокинг, он вел научно-исследовательскую деятельность. Мама Изабель Хокинг работала секретарем в медицинском учреждении, там же, где и ее супруг. Кроме Стива в семье подрастали две дочери и брат Эдвард, усыновленный Хокингами.

После окончания средней школы Стивен стал студентом Оксфордского университета, который окончил в 1962 году и получил диплом бакалавра. В 1966-м он защитил докторскую диссертацию и стал первым доктором философии в колледже Тринити-Холл в университете Кембриджа.

Болезнь

В детстве Стивен был настоящим крепышом, который практически никогда не болел. В юношеские годы эта тенденция продолжилась, у него абсолютно не было жалоб на здоровье. Тем большей неожиданностью стал диагноз, который доктора поставили ему после окончания университета. После долгих исследований оказалось, что он страдает боковым амиотрофическим склерозом.

Это было равно приговору, причем болезнь очень быстро прогрессировала. Вскоре из молодого цветущего юноши он оказался в инвалидном кресле полностью парализованный. Но он старался не показывать на людях свои страдания и неуверенность в завтрашнем дне, поэтому на всех фотографиях он улыбался. На удивление, его улыбка была добродушной. Его тело было парализованным, а ум продолжал активно работать, он продолжал учиться, перечитал кучу научной литературы, участвовал в семинарах. Его борьба за жизнь не прекращалась ни на секунду. Благодаря твердости духа и силе воли он сумел стать постоянным членом Лондонского королевского общества. Это свершилось в 1974-м.

В 1985-м будущему светилу науки прооперировали гортань. Оперативное вмешательство потребовалось из-за того, что у него обострилась пневмония. После выписки из больницы он потерял речь, однако это не мешало ему продолжать общаться с родными и коллегами. Для этого он использовал синтезатор речи, который специально для него был разработан его друзьями из университета Кембриджа.

Этот полет состоялся в 2007-м и перевернул представление Стивена о мире, который находится вокруг него. У него появилась цель — во что бы то ни стало покорить космическое пространство до 2009-го года.

Могут быть знакомы

Физика

Стивен Хокинг был специалистом по космологии и квантовой гравитации. Он занимался исследованием термодинамических процессов, которыми характерны кротовы норы, черные дыры и темная материя. Его имя носит явление, которое описывает и характеризует так называемое испарение из черных дыр. Его назвали «излучением Хокинга».

В 1974-г между Стивеном и Кипом Торном возник научный спор, объектом которого был космический объект Лебедь «Х-1» и его излучение. Тогда Стивен в противоречие собственным исследованиям, придерживался точки зрения, что этот объект никакого отношения к черным дырам не имеет. Но он оказался не прав, поэтому в 1990-м ему пришлось отдать свой выигрыш Корну. А спорили они по серьезному, ставки были достаточно приличными.

В случае проигрыша Стивену пришлось бы расстаться с годовой подпиской на эротический глянец «Пентхаус» (что он и сделал в итоге), а Торну довелось бы распрощаться с четырехлетней подпиской на издание «Private eye».

В 1997-м Хокинг снова принимал участие в научном споре. Только теперь он был по одну сторону с Торном, а против них выступал Джон Филипп Прескил. Предметом спора стали исследования Хокинга, которые он представил в 2004 году участникам специальной конференции. Джон Прескилл утверждал, что волны, которые исходят из черных дыр, несут в себе информацию, не поддающуюся расшифровке.

Стивен был против такого утверждения, он аргументировал это результатами исследований, которые проводились в 1975 году. По его мнению, информация не расшифровывается потому, что она по пути оказывается во Вселенной, расположенной параллельно к нашей галактике.

Гораздо позже, в 2004-м, Стивен представил новые исследования природы черной дыры. Этими разработками он поделился с участниками пресс-конференции по космологии, состоявшейся в Дублине. Согласно этого заключения Хокинга снова ждало поражение, потому что по всему выходило, что его оппонент прав. Физик сумел доказать, что информация не теряется, а когда-то уйдет из черной дыры в сопровождении термического излучения.

Хокинг был не только выдающимся ученым, он сумел создать несколько документальных проектов о Вселенной.

Личная жизнь

Первой женой Стивена Хокинга стала Джейн Уайльд, знакомство с которой состоялось во время благотворительного вечера. Они поженились в 1965 году, а спустя два года стали родителями сына Роберта. В 1970 году у них родилась дочь Люси, спустя девять лет еще один сын — Тимоти. Постепенно в их отношениях наметилось охлаждение, а потом они и вовсе сошли на нет. С 1990 года они стали жить отдельно, а через пять лет официально развелись. Что послужило поводом для развода, так и осталось тайной, об этом не было ни одной публикации в СМИ.

Буквально сразу после развода ученый женился снова. На этот раз его избранницей стала сиделка Элайн Мэйсон, которая проводила с ним много времени. Этот брак длился одиннадцать лет и тоже распался.

Дети великого ученого стали для отца настоящей поддержкой и опорой. Они делили с ним все его радости и печали. Помимо них Стивен постоянно ощущал дружеское плечо Джима Керри, известного комедийного голливудского актера.

Они были настоящими друзьями, вместе посещали публичные мероприятия и участвовали в фотосессиях для модного глянца.

Отношение к религии

Стивен всегда был приверженцем атеизма. Он не верил в Бога и отвергал любую теорию о его существовании. Но, несмотря на это, он получил благословение папы римского Франциска во время проведения специального симпозиума, проходившего в папской резиденции. Свои политические предпочтения Хокинг называл лейбористскими.

В 1968 году Стивен, общественный деятель Тарик Али и актриса Ванесса Редгрейв стали активными участниками акции против вьетнамской войны.

В 80-х Хокинг вместе с коллегами выступал в поддержку ядерного разоружения, сохранения здоровья и нормализации климатического состояния планеты Земля.

В 2003-м, когда президент США объявил о своем решении воевать в Ираке, Стивен Хокинг назвал его преступником, впрочем как и всех военных чиновников.

В том же 2003-м ученый выступил с поддержкой бойкота, который объявили участники конференции в Израиле. Они осуждали политическую власть, которая применялась в отношении палестинских граждан.

Перед смертью ученый много времени уделял новым исследованиям Вселенной, выступал с лекциями в институте, проводил активную исследовательскую деятельность.

Смерть

Их утрата невосполнима, им будет его не хватать

Стивена Хокинга похоронили 15 июня того же года. Местом упокоения великого ученого стало Вестминстерское аббатство в Лондоне. Во время его похорон, в космос был отправлен сигнал, в котором было послание мира и надежды.

Его автором был сам Хокинг, слова которого звучали в музыкальном сопровождении, написанном греческим композитором Вангелисом к картине «Огненные колесницы». Радиосигнал отправила в космос спутниковая антенна, установленная на Европейском космическом агентстве. Сигнал направили к ближайшей черной дыре под именем 1А 0620-00. Дочь ученого Люси Хокинг сказала, что это послание станет символическим жестом, соединившим в себе земную жизнь ученого, его непреодолимое желание побывать в космосе и его исследования бесконечных просторов Вселенной.

Книги

Крупномасштабная структура пространства-времени
Чёрные дыры
Общая теория относительности
Геометрические идеи в физике
Край Вселенной
Краткая история времени: от Большого взрыва до чёрных дыр
Чёрные дыры и молодые вселенные
Кратчайшая история времени
Мир в ореховой скорлупке
Природа пространства и времени
Джордж и тайны Вселенной
Джордж и сокровища Вселенной
Теория всего
Большое, малое и человеческий разум
Будущее пространства — времени
Высший замысел
Джордж и Большой взрыв
Джордж и код, который не взломать
Джордж и ледяной спутник

Фильмография

«A Brief History of Time»
«Stephen Hawking’s Universe»
«Хокинг»
«Стивен Хокинг.Моя история времени»
«Теория всего»
«Настоящий гений со Стивеном Хокингом»
«Вселенная Стивена Хокинга»
Теория Большого взрыва

Ссылки

Для нас важна актуальность и достоверность информации. Если вы обнаружили ошибку или неточность, пожалуйста, сообщите нам. Выделите ошибку и нажмите сочетание клавиш Ctrl+Enter .

Повелитель черных дыр Как Стивен Хокинг прожил 75 лет

8 января 2017 года британскому физику-теоретику Стивену Хокингу исполнилось 75 лет. Ученый, большую часть жизни проведший в инвалидном кресле, широко известен как популяризатор науки. Он уделяет внимание и таким актуальным проблемам человечества, как глобальное потепление, состояние окружающей среды, социальное неравенство. «Лента.ру» рассказывает об основных научных достижениях юбиляра.

Слабый принцип эквивалентности означает пропорциональность инертной (связанной с движением) и гравитационной (связанной с тяготением) масс и позволяет (сильный принцип) в ограниченной области пространства не различать гравитационное поле и движение с ускорением. Классический пример — лифт. При его равноускоренном движении вверх относительно Земли находящийся в нем наблюдатель не в состоянии определить, находится он в более сильном гравитационном поле или перемещается в рукотворном объекте.

Начало карьеры Стивена Хокинга пришлось на 1960-е годы. Именно тогда был проведен третий из классических экспериментов, подтверждающий справедливость общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Опыт Роберта Паунда и Глена Ребки, осуществленный в Гарвардском университете, продемонстрировал так называемое гравитационное красное смещение — изменение частоты света при его прохождении вблизи массивного объекта, например, звезды. Это послужило еще одним подтверждением принципа эквивалентности — фундаментального постулата общей теории относительности.

Когда окончательно стало ясно, что теория Эйнштейна верна, пришло время для изучения ее самых экзотических следствий: расширения Вселенной и возможности существования черных дыр — объектов, которые не могут покинуть попавшие в них тела или излучение.

В 1916 году немецкий математический физик Карл Шварцшильд нашел первое решение уравнений теории Эйнштейна. Оно описывает гравитационное поле, созданное центрально-симметричным распределением масс и нулевым электрическим зарядом. Это решение содержало гравитационный радиус тела, определяющий размеры объекта со сферически-симметричным распределением материи, который не способны покинуть фотоны. Определенная таким образом сфера тождественна понятию горизонта событий, а массивный ограниченный ею объект — черной дыре.

Советский физик Александр Фридман в 1920-х годах вывел названные в его честь уравнения, описывающие эволюцию однородной и изотропной Вселенной. Независимо от него концепцию расширяющегося мира предложил бельгиец Жорж Леметр (именно его модель в 1949 году британский астроном Фред Хойл назвал, правда, лишь в шутку, теорией Большого взрыва). В конце 1930-х американские физики Роберт Оппенгеймер и Хартланд Снайдер впервые описали гравитационный коллапс — явление, в результате которого из звезд образуются черные дыры.

Большой взрыв — фактически рождение наблюдаемого мира — и черные дыры связаны с так называемыми гравитационными сингулярностями — особенностью пространства-времени, где уравнения общей теории относительности приводят к некорректным с физической точки зрения решениям. Именно сингулярностям посвящены первые научные труды Хокинга. В своей диссертации, опубликованной в 1965 году, Хокинг применил теоремы, сформулированные его коллегой, британским математиком Роджером Пенроузом, ко всей Вселенной.

Эволюция Вселенной после Большого взрыва

Изображение: NASA / WMAP

Пенроуз первым объяснил возникновение черной дыры гравитационной сингулярностью. По Пенроузу, звезда превращается в черную дыру благодаря гравитационному коллапсу, сопровождающемуся рождением ловушечной поверхности. Теорема Пенроуза считается первым крупным математически строгим результатом теории Эйнштейна, а вклад Хокинга заключался в том, что он показал: Вселенная в момент и до Большого взрыва находилась в состоянии бесконечной плотности массы.

В 1972 году был открыт Лебедь X-1, находящийся на расстоянии более шести тысяч световых лет от Земли, — сильный источник рентгеновского излучения и первый кандидат в черные дыры. Сегодня считается, что объект представляет собой двойную систему из черной дыры и вращающегося вокруг нее голубого сверхгиганта. Материя звезды притягивается черной дырой, что и приводит к наблюдаемому сильному излучению. Полвека назад существование таких объектов вызывало сомнения, однако физики почти не сомневались в их реальности. Правда, Хокинг, за свою жизнь проигравший несколько споров, полагал, что как раз Лебедь X-1 не является черной дырой.

В начале 1970-х Хокинг с Брэндоном Картером и Дэвидом Робинсоном частично доказали гипотезу американского физика Джона Уилера, известную сегодня как теорема об отсутствии «волос» у черных дыр. Согласно теореме, изолированные незаряженные черные дыры, описанные в пространстве-времени Шварцшильда, характеризуются только двумя параметрами: массой и угловым моментом. «Волосы» в данном случае — все другие параметры.

Сверхмассивная черная дыра поглощает материю вращающейся вокруг нее звезды (в представлении художника)

Изображение: East News

«Эта теория (Эйнштейна — прим. «Ленты.ру») ведет к двум следующим предсказаниям для Вселенной. Во-первых, конечной стадией эволюции массивной звезды является коллапс за горизонт событий, при этом образуется черная дыра, внутри которой находится сингулярность. Во-вторых, в нашем прошлом существует сингулярность, которая в некотором смысле есть начало наблюдаемой Вселенной», — писали в 1973 году Хокинг и его соавтор, Джон Эллис, в своей знаменитой монографии «Крупномасштабная структура пространства-времени».

В 1960-е черные дыры пытались описать не только при помощи общей теории относительности, но и методами квантовой механики. В результате выяснилось, что квантовать классическую теорию гравитации таким же способом, как, например, классические электродинамику или механику, не получится. Хокинг пошел другим путем и применил к черным дырам термодинамику. «Термодинамика — это единственная физическая теория общего содержания, относительно которой я убежден, что в рамках применимости ее основных понятий она никогда не будет опровергнута», — писал Эйнштейн.

Энтропия в квантовой статистической механике — это логарифм числа микросостояний, посредством которых может быть реализовано данное макросостояние. Энтропия черной дыры, как установил израильский физик Якоб Бекенштейн, пропорциональна ее площади. Хокинг, систематически применяя термодинамику к черным дырам, вывел точную формулу энтропии.

Барак Обама и Стивен Хокинг

В 1970-е Хокинг посетил СССР и встретился с Яковом Зельдовичем. В беседе с советскими учеными он узнал: оказывается, известный советский физик Владимир Грибов считает самим собой разумеющимся то, что черные дыры излучают — вследствие вакуумных флуктуаций. На горизонте событий образуются пары виртуальных частиц: одна из них, с положительной энергией, улетает от черной дыры, другая, с отрицательной, — падает в нее, тем самым уменьшая ее массу.

К сожалению, Грибов не опубликовал по этому поводу ни одной статьи, а Хокинг количественно рассчитал тепловой спектр черной дыры. Например, температура черной дыры солнечной массы — порядка одной миллионной кельвина. Отличить столь малую температуру от шума современными астрономическими методами невозможно. Исследование, посвященное излучению черных дыр, многие считают главной работой Хокинга.

В дальнейшем он пытался исследовать черные дыры при помощи функционального интеграла — чрезвычайно мощного математического аппарата, способного, в частности, перенормировать (устранить расходимости) теории калибровочных полей — теоретического фундамента современной Стандартной модели физики элементарных частиц. К сожалению, методы, действенные в квантовой теории поля, не оказались эффективными при наивном (то есть не в рамках теории струн) описании гравитации.

Порожденная квантовыми флуктуациями на планковских масштабах пространственно-временная пена (в представлении художника)

Применяя квантовую механику ко всей Вселенной, Хокинг попробовал определить свойства ее волновой функции. Согласно квантовой теории, вероятность частицы принимать то или иное состояние равна квадрату модуля волновой функции. Ее можно представить в виде суммы слагаемых (суперпозиции состояний), а сам процесс измерения, предполагающий наличие внешнего наблюдателя, сводится к извлечению одного из возможных слагаемых.

В 1899 году немецкий физик Макс Планк ввел в рассмотрение величину, названную его именем и составленную из фундаментальных констант (постоянной Планка, гравитационной постоянной и скорости света в вакууме), — десять в минус тридцать третьей степени сантиметров. В настоящее время это считается недостижимым для современных экспериментов масштабом, на котором действует теория струн.

Впервые волновую функцию всей Вселенной и описывающее ее уравнение рассмотрели американские физики Джон Уилер и Брюс ДеВитт. Хокинг вместе с соавтором, Джеймсом Хартли из США, предложили свою функцию, подчиняющуюся уравнению Уилера-ДеВитта. Таким образом они попробовали описать мир на допланковских масштабах. Из анализа такой волновой функции видно, что в момент Большого взрыва во Вселенной было только пространство без времени.

Концепция Хокинга и Хартли допускает существование параллельных миров, для которых определена единая волновая функция. В этом многообразии вселенных наблюдаемая человеком действительность — лишь одна из допустимых. По всей видимости, устройство мира несколько сложнее теорий Уилера, ДеВитта, Хокинга и Хартли, предполагающих существование волновой функции Вселенной, хотя дискуссии о ней продолжаются до сих пор.

Малкольм Перри, Эндрю Строминжер и Стивен Хокинг (слева направо)

Широкую известность Хокинг получил после того, как в апреле 1988 года была опубликована его научно-популярная книга «Краткая история времени». Она переведена на десятки языков и издана общим тиражом более десяти миллионов экземпляров. Образ ученого в инвалидном кресле, занимающегося исследованием самых необычных свойств Вселенной, никого не оставил равнодушным.

В 1990-е годы Хокинг продолжил исследования черных дыр, предложив слабую версию принципа космической цензуры. В сильной форме утверждение о том, что в пространстве-времени невозможны голые, то есть не скрытые от внешнего наблюдателя, сингулярности, сформулировал еще в 1973 году Пенроуз. В частности, для черной дыры сингулярности должны находиться под ее горизонтом событий. Пенроуз, в отличие от Хокинга, полагает, что принцип космической цензуры выполняется сразу во всем пространстве-времени.

В последние 10-15 лет Хокинг интересовался информационным парадоксом черных дыр. Сначала он утверждал, что информация, переносимая попавшими в черную дыру объектами, не сохраняется. Теперь думает иначе. По его мнению, информация не теряется, но трансформируется в непригодную для использования человеком форму. Именно этому посвящены, в частности, исследования, проведенные им совместно с Малкольмом Перри и Эндрю Строминжером, о которых «Лента.ру» писала ранее.

Наперегонки со смертью Как Стивену Хокингу удалось дожить до старости

Ученые из США выявили новое соединение, которое может продлить жизнь пациентов с боковым амиотрофическим склерозом. Этим заболеванием болен физик Стивен Хокинг, и несмотря на то, что оно убивает в течение нескольких лет, ученый прожил с ним больше полувека. «Лента.ру» рассказывает, как Хокингу удалось обмануть смерть и что делают исследователи для борьбы с неизлечимой болезнью.

Боковой амиотрофический склероз (БАС), или мотонейронная болезнь, также известная в США как болезнь Лу Герига, — редкое заболевание центральной нервной системы, приводящее к параличам конечностей и атрофии мышц. Оно стало широко известно в 1939 году, когда установивший несколько рекордов американский бейсболист Генри Луи Гериг ушел из спорта в возрасте 36 лет. Оказалось, что он страдал от быстро прогрессировавших неизлечимых нарушений двигательных функций. Спортсмен скончался через два года после постановки диагноза.

Большинство пациентов живут не дольше пяти лет после того, как болезнь обнаружена. Физику-теоретику Стивену Хокингу был двадцать один год, когда ему диагностировали БАС, однако он дожил до 75-летнего возраста, хотя и был на грани смерти в 1985 году из-за воспаления легких.

Каждая мышца управляется мотонейронами, расположенными в двигательной коре в задней части лобной доли мозга или в мозговом стволе. Они передают сигналы мотонейронам, которые находятся в спинном мозге. Первые называют верхними мотонейронами, а вторые — нижними. В ряде стран выделяют различные формы мотонейронных заболеваний, затрагивающий одну или обе группы нервных клеток. Например, первичный боковой склероз (ПБС) поражает верхние моторные нейроны, прогрессирующая мышечная атрофия (ПМА) — нижние, а при БАС нарушаются функции всех мотонейронов. Тем не менее, по словам специалистов, вскрытие умерших пациентов показывало, что при ПБС и ПМА наблюдаются также патологические изменения в нижних и верхних нейронах соответственно.

Лео Маккласки (Leo McCluskey), профессор неврологии Пенсильванского университета, в своем интервью изданию Scientific American назвал заблуждением представление о том, что БАС затрагивает только моторные нейроны. Примерно у 10 процентов пациентов с мотонейронными заболеваниями наблюдались нарушения функций в других частях мозга, например, в лобных и височных долях, где не содержатся мотонейроны. Хотя считается, что болезнь Лу Герига не влияет на умственные способности, у некоторых больных все же отмечалось развитие лобно-височной деменции.

Фото: Public Domain / Wikimedia

Продолжительность жизни пациентов с БАС часто зависит от того, как долго работают нейроны, отвечающие за движение диафрагмы и, соответственно, вентиляцию легких. Когда они отказывают, возникает дыхательная недостаточность, которая является основной причиной смерти. Если нарушается функция глотательных мышц, больные умирают от голода и обезвоживания. Если ничего из этого не происходит, человек может жить многие годы, хотя качество его жизни сильно ухудшается. Так, Стивен Хокинг передвигается только с помощью компьютеризированного инвалидного кресла, снабженного синтезатором речи и инфракрасным датчиком движения. Эти устройства позволяют ему писать статьи и общаться с другими людьми.

Одной из причин того, что болезнь Хокинга не затронула работу диафрагмы и глотательных мышц, может быть ранняя форма БАС. По словам Маккласки, в его практике встречались пациенты, у которых заболевание было диагностировано в подростковом возрасте, и они дожили до 60 лет. Однако точные причины долгожительства нескольких процентов пациентов пока не ясны.

БАС до сих пор неизлечим, хотя выяснение его причин и механизмов являются целью активных исследований. Было выяснено, что, как и в случае многих других нейродегенеративных заболеваний, в клетках головного мозга накапливаются аномальные белки в нейронах центральной нервной системы. 5-10 процентов всех случаев бокового амиотрофического склероза вызваны наследственными факторами, однако заболеванию может способствовать не один, а множество генов. Для того чтобы вылечить БАС или хотя бы замедлить его прогрессирование, необходимо найти соединения, которые регулируют активность этих генов.

Американские ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде выяснили, какие молекулы подавляют активность рецепторного белка EphA4, который связывают с быстрым развитием БАС. В своих исследованиях биологи использовали мышиную модель бокового амиотрофического склероза — мыши, которые страдали от заболевания, аналогичного болезни Лу Герига у человека. Статья исследователей опубликована в журнале Cell Biology.

EphA4 опосредует взаимодействие между моторными нейронами и астроцитами, которое, по мнению авторов работы, является одной из причин быстрой гибели первых.. Фото: Pellecchia lab / UC Riverside

Синтез белка EphA4 связан не только с прогрессирующим нарушением функций мотонейронов, но и с заболеваниями крови, при которых нарушается свертываемость, болезнью Альцгеймера, а также язвами желудка и поджелудочной железы. Однако нельзя точно сказать, каким образом можно подавить активность белка и как это повлияет на состояние пациента, поскольку исследователи не знали, какие соединения могут быть ингибиторами EphA4. Однако было точно известно, что мутации в гене, кодирующем белок, увеличивают продолжительность жизни больных животных.

Чтобы выявить подходящее соединение, ученые проанализировали молекулярное строение более ста тысяч химических веществ, применяя спектроскопию ядерного магнитного резонанса. Они искали молекулу, которая могла бы связаться с EphA4, используя подходы по оценке белок-белковых взаимодействий. Исследователи обнаружили, что таким соединением является 123C4.

Это вещество не подавляет рецептор EphA4, однако вызывает его интернализацию. Иными словами, белок после связывания с 123C4 уходит с поверхности клетки внутрь через процесс, называемый эндоцитозом. По словам ученых, 123C4 эффективно удаляет EphA4 с поверхности моторных нейронов.

Чтобы подтвердить способность препаратов на основе 123C4 продлевать жизнь, необходимо провести клинические исследования. Пока больным ряда стран (в США и Европе) доступен рилузол — единственное одобренное средство, которое продлевает жизнь пациентов на несколько месяцев.

«Сингулярность есть начало Вселенной» Умер Стивен Хокинг — последний великий мечтатель

Британский физик-теоретик Стивен Хокинг в среду, 14 марта, скончался в возрасте 76 лет. Ученый, большую часть жизни проведший в инвалидном кресле, широко известен как популяризатор науки, в последние годы большое внимание уделял таким проблемам человечества, как глобальное потепление, состояние окружающей среды и социальное неравенство. О жизни и основных научных достижениях космолога — в материале «Ленты.ру».

«Он был великим ученым и необыкновенным человеком, чья работа и наследие будут жить в течение многих лет. Его мужество и настойчивость с блеском и юмором вдохновляли людей по всему миру. Мы будем скучать по нему», — приводит заявление детей физика Роберта, Тимоти и Люси британская газета The Guardian.

Жизнь и болезнь

Стивен Хокинг родился 8 января 1942 года в Оксфорде (Великобритания), куда его родители во время Второй мировой войны переехали из Лондона. Отец будущего физика был медиком, а мать — экономистом, они оба окончили Оксфордский университет. Хокинг пошел по их стопам, в 1962 году окончив обучение на физическом факультете того же вуза, после чего продолжил образование в Кембриджском университете, где в 1966-м получил докторскую степень.

В 1963 году у Хокинга диагностирован боковой амиотрофический склероз. Это хроническое заболевание центральной нервной системы в дальнейшем привело к практически полному параличу ученого. В 1985 году Хокинг после воспаления легких перенес трахеостомию, вследствие чего утратил способность говорить. Тогда же ученый начал пользоваться синтезатором речи, а с 1997 года — компьютером, управляемым при помощи датчика, закрепленного у мимической мышцы щеки.

Хокинг был женат два раза. В 1965 году ученый женился на студентке лингвистического факультета Кембриджского университета Джейн Уайлд. У супругов родилось два сына — Роберт (в 1967-м) и Тимоти (в 1979-м), а также дочь Люси (в 1970-м). После более 20 лет совместной жизни пара распалась. Второй раз Хокинг женился в 1995 году. Его супругой стала сиделка Элайн Мэйсон, с которой ученый расстался в 2006 году.

Сингулярность и энтропия

Начало карьеры Стивена Хокинга пришлось на 1960-е годы, когда был проведен третий из классических экспериментов, подтверждающий справедливость общей теории относительности Альберта Эйнштейна (опыт Роберта Паунда и Глена Ребки, осуществленный в Гарвардском университете, продемонстрировал так называемое гравитационное красное смещение — изменение частоты света при его прохождении вблизи массивного объекта, например, звезды).

Когда окончательно стало ясно, что теория Эйнштейна верна, пришло время для изучения ее самых экзотических следствий: расширение Вселенной (после Большого взрыва) и возможность существования черных дыр — объектов, которые не могут покинуть попавшие в них тела или излучение.

Большой взрыв, фактически рождение наблюдаемого мира, и черные дыры связаны с гравитационными сингулярностями — особенностью пространства-времени, где уравнения общей теории относительности приводят к некорректным с физической точки зрения решениям. Именно сингулярностям посвящены первые научные труды Хокинга. В своей диссертации Хокинг применил теоремы, сформулированные его коллегой, британским математиком Роджером Пенроузом, ко всей Вселенной.

«Эта теория (Эйнштейна — прим. «Ленты.ру») ведет к двум следующим предсказаниям для Вселенной. Во-первых, конечной стадией эволюции массивной звезды является коллапс за горизонт событий, при этом образуется черная дыра, внутри которой находится сингулярность. Во-вторых, в нашем прошлом существует сингулярность, которая в некотором смысле есть начало наблюдаемой Вселенной», — писали в 1973 году Хокинг и его соавтор Джон Эллис в монографии «Крупномасштабная структура пространства-времени».

В 1960-е черные дыры пытались описать не только при помощи общей теории относительности, но и методами квантовой механики. Хокинг пошел другим путем и применил к черным дырам термодинамику. Энтропия черной дыры, как установил израильский физик Якоб Бекенштейн, пропорциональна ее площади. Хокинг, систематически применяя термодинамику к черным дырам, получил точное выражение для энтропии черной дыры.

Главный результат

В 1970-е Хокинг посетил СССР и встретился с физиком Яковом Зельдовичем. В беседе с советскими учеными он узнал, что известный советский физик Владимир Грибов считает самим собой разумеющимся то, что черные дыры, вследствие вакуумных флуктуаций, могут испаряться. На горизонте событий (поверхности, ограничивающей черную дыру, проникнув в которую частица в классическом описании не может ее покинуть) образуются пары виртуальных частиц: одна из них улетает от черной дыры, другая — падает в нее, тем самым уменьшая ее массу (таково популярное объяснение излучения Хокинга, которое в действительности несколько сложнее и связано с эффектом Унру).

К сожалению, Грибов не опубликовал по этому поводу ни одной статьи, тогда как Хокинг количественно рассчитал тепловой спектр черной дыры. Например, температура черной дыры солнечной массы — порядка одной миллионной кельвина. Отличить столь малую температуру от шума современными астрономическими методами невозможно. Исследование, посвященное излучению черных дыр, многие считают главной работой Хокинга.

Волновая функция Вселенной

В дальнейшем ученый пытался исследовать черные дыры при помощи функционального интеграла — чрезвычайно мощного математического аппарата квантовой теории поля. К сожалению, методы, действенные в квантовой теории поля, не оказались эффективными при наивном (то есть не в рамках теории струн) описании гравитации.

Применяя квантовую механику ко всей Вселенной сразу, Хокинг также попробовал определить свойства ее волновой функции. Впервые волновую функцию мира и описывающее его уравнение рассмотрели американские физики Джон Уилер и Брюс Девитт. Хокинг вместе с соавтором Джеймсом Хартли из США предложили свою функцию, подчиняющуюся уравнению Уилера — Девитта. Таким образом они попробовали описать мир на допланковских масштабах. Из анализа такой волновой функции следовало, что в момент Большого взрыва во Вселенной было только пространство без времени.

Концепция Хокинга и Хартли допускает существование параллельных миров, для которых определена единая волновая функция. В этом многообразии вселенных наблюдаемая человеком действительность — лишь одна из возможных. По всей видимости, устройство мира несколько сложнее теорий Уилера, Девитта, Хокинга и Хартли, предполагающих существование волновой функции Вселенной, хотя дискуссии о ней продолжаются до сих пор.

Известность

Широкую известность Хокинг получил после того, как в апреле 1988 года была опубликована его научно-популярная книга «Краткая история времени». Труд, переведенный на десятки языков, издан общим тиражом более 25 миллионов экземпляров. Образ ученого в инвалидном кресле, занимающегося исследованием самых необычных свойств Вселенной, никого не оставил равнодушным.

В 1990-е годы Хокинг продолжил исследование черных дыр, предложив слабую версию принципа космической цензуры. В сильной форме утверждение о том, что в пространстве-времени невозможны голые, то есть не скрытые от внешнего наблюдателя, сингулярности, сформулировал еще в 1973 году Пенроуз. В частности, для черной дыры сингулярности должны находиться под ее горизонтом событий. Пенроуз, в отличие от Хокинга, полагает, что принцип космической цензуры выполняется сразу во всем пространстве-времени.

В последние 20 лет Хокинг интересовался информационным парадоксом черных дыр. Сначала он утверждал, что информация, переносимая попавшими в черную дыру объектами, не сохраняется, однако потом изменил свое мнение. В своих последних работах Хокинг утверждал, что информация не теряется, но трансформируется в непригодную для использования человеком форму. Именно этому посвящены, в частности, исследования, проведенные им совместно с Малкольмом Перри и Эндрю Строминжером, о которых «Лента.ру» писала ранее.

Стивен Хокинг: парализованный учёный-бунтарь в инвалидной коляске

Стивен Хокинг — учёный, физик-теоретик и популяризатор науки ХХ и ХХI века. В биографии британца много интересных факторов и противоречий. Несмотря на тяжёлую болезнь, которая атаковала его тело в самом расцвете лет, мужчина вёл активный образ жизни, продолжал мечтать и работать. Инвалидное кресло он не считал помехой для постижения новых горизонтов и совершенствования своих знаний.

Детство учёного

Биография Стивена Хокинга начинается зимним днём 1942 года. В семье обычных медиков Фрэнка и Изабель Хокинг 8 января в Оксфорде в Великобритании родился мальчик, которого родители нарекли Стивеном Вильямом.

Старший ребёнок в семье родился абсолютно здоровым без каких-либо отклонений, как психологических, так и физических. Кроме Стивена, в семье подрастали две девочки, родные сёстры будущего математика Филиппа и Мэри. У Хокинга ещё был сводный брат Эдвард, которого усыновила его семья.

В военное время семья медиков бежала из Лондона и к моменту рождения мальчика осела в Оксфорде, где не так часто происходили бомбёжки гитлеровской авиации. Родители семейства работали в медорганизации Хампстед, отец проводил исследования, а мать занимала должность секретарши.

Подрастающий Стив отличался от своих сверстников любознательностью, его интересовало всё, что происходило в окружающем мире. Как позже признался профессор-космолог, он мог разобрать радио, чтобы изучить, из чего оно состоит и как работает, но собрать обратно его уже не мог.

Одноклассники Хокинга вспоминали, что в школьные годы парень ленился и не погружался в учёбу целиком. В старших классах он получал низкие оценки, хотя за всем этим учителя просматривали живой пытливый ум. Иногда наставникам казалось, что мальчику просто неинтересно, вот он и не уделяет должного внимания учёбе.

В выпускном классе родители будущего гения переживали о том, куда сможет поступать их сын с такими низкими оценками, так как семья жила небогато и денег, чтобы платить за учёбу не было. В этот период Стив неожиданно взялся за ум и подтянул себя до средних оценок по всем предметам, а по физике умудрился получить высший балл.

Стивен Хокинг в молодости

Старший Хокинг мечтал видеть сына медиком и настаивал на том, чтобы наследник поступил в Оксфордский университет на факультет биологии, на что Стивен заявил, что считает биологию размытой наукой и она ему неинтересна. После этого было принято решение о поступлении парня на физический факультет.

В первые годы обучения в университете будущий покоритель теоретических просторов Вселенной чувствовал себя очень одиноким и сторонился однокурсников. Всё изменилось, когда парня зачислили в оксфордскую команду по гребле, где она занял пост рулевого и контролировал темп и скорость движения лодки.

Несмотря на то что Стивен Хокинг в молодости не отличался спортивным телосложением, членство в команде университета и участие в соревнованиях принесло ему популярность. Спортсмены даже звали щуплого парня ростом 169 см «авантюристом». Ежедневные тренировки снова отвлекли будущего гения космологии от учёбы.

Работа в учебных заведениях

В 1962 году молодой Хокинг получил степень бакалавра и окончил Оксфордский университет. Поступив в колледж Тринити-холл при Кембриджском университете, Стив окончил его в 1966 году и получил докторскую степень по философии. Его выпускной диссертацией стала работа на тему «Свойства расширяющихся вселенных».

За свою научную карьеру Стивен Хокинг работал в английских и американских заведениях:

колледже Гонвилль и Киз;
Институте теоретической астрономии;
Институте астрономии;
Калифорнийском технологическом институте.

За свои смелые высказывания и неопровержимые теории по поводу строения Вселенной и чёрных дыр профессор астрофизики и математики Стивен Уильям Хокинг удостоен 34 наград. Среди них:

медаль Эддингтона;
премия Денни Хайнемана в области математической физики;
медаль Альберта Эйнштейна;
золотая медаль Высшего совета по научным исследованиям;
премия по фундаментальной физике.

Также Хокинг удостоен званий почётного доктора Гарвардского университета и почётного доктора Оксфордского университета.

Несмотря на все свои научные звания, физик-теоретик и популяризатор науки часто подшучивал над своими способностями, отмечая, что, будучи профессором и преподавателем математики, никогда не изучал её глубоко, кроме школы. К лекциям же Хокинг готовился по учебнику для студентов, опережая поток на несколько глав.

Проблемы со здоровьем

От рождения у профессора и космолога не было проблем со здоровьем, он даже не болел простудными заболеваниям, но к 18 годам ситуация резко изменилась. Молодой человек начал ощущать недомогание и только благодаря настоянию родных в 1963 году прошёл обследование в одной из больниц Англии.

Доктора, проверявшие анализы Стивена, поставили неутешительный диагноз — болезнь Герига, или амиотрофический склероз, при котором происходит постепенный отказ всех мышц в теле человека. Заболевание неизлечимо и приводит к смерти. Врачи были уверены, что парню осталось жить несколько лет, но обладавший невероятной волей к жизни доктор философских наук и исследователь космоса покинул этот мир в возрасте 76 лет.

Молодой человек не сразу сел в инвалидное кресло, а сначала просто ходил с тростью. Когда же болезнь стала прогрессировать и Хокинга разбил паралич, ему пришлось освоить другой способ передвижения.

До 43 лет известный физик-теоретик мог говорить, и только из-за перенесённой операции после воспаления лёгких он полностью утратил способность воспроизводить звуки самостоятельно. Друзья-механики оборудовали инвалидное кресло специальным «бортовым компьютером», который приводился в действие единственным шевелящимся указательным пальцем правой руки. После того как и этот орган утратил подвижность, управление компьютером и синтезатором речи проводилось при помощи мимической мышцы щеки.

Женщины в жизни Хокинга

Из автобиографии знаменитого учёного видно, что он вёл активную личную жизнь. Стивен Хокинг был женат несколько раз. Впервые серьёзные чувства настигли молодого мужчину в возрасте 23 лет, когда он познакомился на одной из благотворительных вечеринок с Джейн Уаилд.

Пара поженилась в 1965 году. Брачный союз известного парализованного деятеля науки продлился до 1990 года, после чего супруги оформили развод. От этих отношений у Хокинга осталось трое детей: сыновья Роберт и Тимоти, и дочь Люси.

Читайте также: