Стивен Хокинг

Биография Хокинга – это история преодоления границ силой воли и человеческого разума. Пространство и время – категории, которые неизменно занимали воображение Стивена. Он покорил пространство, путешествуя по просторам Вселенной в собственных мыслях, и обманул время, прожив дольше, чем позволяла его болезнь.

Происхождение и ранние годы

Стивен Уильям Хокинг, британский физик-теоретик, астрофизик, космолог, популяризатор науки, родился в Оксфорде 8 января 1942 года. Как он отмечал позднее, в день его появления на свет исполнилось триста лет со дня смерти Галилео Галилея. Мальчик словно был призван подхватить незримую эстафетную палочку из рук выдающегося ученого. Тем более что интерес к науке был у Хокингов делом семейным.

Отец Стивена Фрэнк Хокинг окончил Университетский колледж Оксфорда и отправился в Восточную Африку изучать тропические болезни, но с началом войны вернулся в Англию. Его будущая жена и будущая мать Стивена Изобель Эйлин Уокер по окончании Оксфорда, где изучала философию, политику, экономику, перепробовала разные профессии и в конце концов устроилась работать секретарем в медицинский исследовательский институт, где трудился Фрэнк. Там родители Стивена и познакомились в самом начале войны. В семье Стивен был первенцем, после него родились еще две сестры, а еще одного мальчика Хокинги усыновили.

Раннее детство Стивена прошло в пригороде Лондона Хайгейте. Когда мальчику было восемь лет, госпиталь, в котором работал отец, перевели в городок Сент-Олбанс, туда же переехала и вся семья. Жили, не особенно заботясь о быте. Зато купили машину такси довоенной модели и цыганскую кибитку, которую поставили в поле недалеко от морского побережья, чтобы проводить в ней отпуск. Соседи считали Хокингов чудаками.

Образование: от начальной школы до аспирантуры

Про свою первую школу в Хайгейте Стивен говорил родителям, что там ничему не учат. И действительно, в Байрон Хаусе придерживались нетрадиционного методов преподавания. В результате читать Стивен начал почти в девять лет. Но в десять в Сент-Олбансе, где тогда жила семья, он сдал экзамен за начальную школу, пройдя на высший уровень.

В классе Хокинг числился, как сам сказал позднее, середнячком, «задания выполнял неряшливо». Но мечтал стать великим ученым. И получил прозвище «Эйнштейн». Возможно, друзья уже тогда рассмотрели в нем нечто. С ними, умными, тянувшимися к знаниям, Стивен много времени проводил за интересными разговорами. «Одной из часто обсуждаемых нами тем, – вспоминал он, – было происхождение Вселенной, в частности, вопрос о роли Бога в ее создании».

Интерес мальчика к тому, как что устроено – он любил разбирать всякие механизмы, правда, потом не всегда мог их собрать – влияние отца, в лаборатории которого старший сын бывал не раз. Все это позволяло ожидать, что делом жизни Стивен выберет науку. Но какую? Физика казалась ему тогда скучной. «Зато физика и астрономия, - писал Хокинг в автобиографии, – вселяли в меня надежду понять однажды, откуда мы произошли и как оказались здесь. Я хотел проникнуть в глубины Вселенной».

В 1959 году в возрасте семнадцати лет Стивен Хокинг поступил в Университетский колледж Оксфорда на отделение естественных наук. Среди тогдашних студентов считалось, что учиться надо легко, играючи, в итоге Стивен получил невысокий результат на выпускном экзамене. На вопрос экзаменаторов, чем он хочет заниматься, ответил, что в его планах – научные исследования и, если ему присвоят степень первого класса, он продолжит учебу в Кембридже. Так он поступил в аспирантуру. Интересовали его тогда физика элементарных частиц, переживавшая подъем... и космология, многими вообще не воспринимавшаяся как наука.

Научная карьера: ключевые моменты и достижения

Во время учебы в аспирантуре Хокинг стал штатным научным сотрудником в колледже Гонвилл-энд-Киз в Кембридже, где работал потом долгие годы. В 1974 году, спустя несколько недель после объявления им об открытом излучении черных дыр, Хокинга избрали в Королевское общество, где он оказался самым молодым его членом. А в 1977 году он был назначен профессором кафедры гравитационной физики в Кембриджском университете.

А теперь давайте вспомним, чему же были посвящены его научные изыскания.

Вселенная и сингулярность. Когда Хокинг начинал свой путь в науке и писал диссертацию, важнейшим в космологии являлся вопрос о том, как появилась Вселенная. Существовали две теории: одна говорила о том, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва, другая – что она существовала всегда. Хокинг придерживался мысли о рождении Вселенной в результате Большого взрыва, а также о ее расширении, что доказывается смещением света от далеких галактик в красную сторону спектра, то есть удалением их от нас.

Пространство и время. Поскольку, по утверждению Хокинга, Вселенная возникла сама по себе, «из ничего», то и время, как и пространство, появились вместе с ней.

«Защита хронологии». Мысль о том, что путешествие в прошлое невозможно, Хокинг высказал в своей «гипотезе защиты хронологии». Он не соглашался с возможным наличием «замкнутых временных кривых», которые согласуются с теорией относительности Эйнштейна, и предполагал, что существует не открытый пока закон физики, не допускающий их существования. Но вполне вероятно, предполагал Хокинг, что когда-нибудь Вселенная начнет сжиматься, и время обратится вспять.

Черные дыры как вид сингулярности особенно занимали Хокинга. Вписываясь в общую теорию относительности Эйнштейна, они, тем не менее, не сочетались с положениями квантовой физики. Хокинг, основываясь на уравнениях Эйнштейна и квантовой механики, доказал, что существование черных дыр возможно, и позднейшие исследования космоса подтвердили его правоту.

«Излучение Хокинга». К началу работы Хокинга над природой черных дыр в научном сообществе сложилось представление о том, что такая дыра обладает столь мощной гравитацией, что фотоны и частицы света не могут выскользнуть за ее пределы. Но израильский физик-теоретик Яаков Бекенштейн допустил, что черные дыры наделены способностью излучать, что противоречило утверждению об их свойстве не выпускать ничего за пределы горизонта событий, представляющего собой границу между двумя областями – доступной для наблюдений и недоступной.

Исследуя эту проблему, Хокинг обратился к квантовой теории, к ее парам «частица-античастица», и выдвинул идею о том, что одна из них проваливается в «дыру», а другая улетает. Причем частицы не выходят за горизонт событий, а появляются вблизи него. Описанное явление назвали «излучением Хокинга». Не так давно его существование подтвердили в ходе эксперимента в Израильском технологическом институте Технион. Его ученые сконструировали «звуковую черную дыру», которую не могли покинуть звуковые волны, и обнаружили аналог «излучения Хокинга».

Уравнение Бекенштейна-Хокинга. Поскольку черные дыры, как предсказал Хокинг, наделены способностью к излучению, они, вопреки сложившимся представлениям, не могут со временем не испаряться, то есть подвержены энтропии. Хокинг пришел к выводу, что энтропия черной дыры пропорциональна площади ее горизонта событий, и вывел уравнение для вычисления энтропии, получившее название Бекенштейна-Хокинга.

Информационный парадокс. Если черная дыра, излучающая элементарные частицы, испаряется, то свойства ее материи исчезают. А это противоречит положениям квантовой механики. Вопрос о том, что происходит с информацией, попавшей в черную дыру, занимал Хокинга всю оставшуюся жизнь. Он предложил идею о том, что информация находится в облаке частиц, окружающем черную дыру. Но возникший «информационный парадокс» так и не был им разрешен.

Теория мультивселенной. Ученый допускал существование огромного количества вселенных, законы которых отличаются от действующих в нашей, и верил, что однажды пришельцы из космоса посетят Землю.

Общий закон Вселенной. Хокинг надеялся, что в обозримом будущем удастся создать полную теорию основных законов Вселенной, и сам много сделал в данном направлении.

Взгляды Хокинга на будущее человечества

Стивен Хокинг был уверен, что развитие науки и технологий будет идти ускоренными темпами. Но интенсивный научный и технологический прогресс, считал Хокинг, породит «нарастание сложности – как в биологической, так и в электронной сфере», то есть приведет к появлению компьютеров, ведущих себя не менее разумно, нежели человек. Что касается биологических изменений, то существует возможность серьезно трансформировать человеческий организм в ближайшее тысячелетие путем генной инженерии. Однако появление совершенных людей создаст проблемы для остальных.

Напоминал Хокинг и о том, ресурсы на Земле истощаются пугающими темпами. Глобальное потепление вследствие, прежде всего, повышенного количества углеродных выбросов в атмосферу, может сделать нашу планету непригодной для жизни. Кроме того, земному шару угрожает перенаселенность. «К 2600 году населению Земли придется стоять плечом к плечу, – писал ученый, – а от потребления энергии планета будет светиться красным цветом». «Освоение космоса, – утверждал Хокинг, – возможно, наш единственный шанс спастись от самих себя. Убежден, человечество должно покинуть Землю. Если останемся, рискуем исчезнуть».

«Мы все путешественники во времени, – говорил Хокинг, – наш путь лежит в будущее. Но давайте работать сообща, чтобы это будущее стало местом, куда мы хотим попасть».

Личная жизнь: семья и браки

С Джейн Уайлд, учившейся в лондонском колледже, Хокинг познакомился в то само время, когда ему поставили страшный диагноз «боковой амиотрофический склероз». Именно Джейн укрепила в Стивене надежду, что все будет хорошо, а необходимость зарабатывать на жизнь будущей семьи дала ему стимул трудиться над диссертацией, которую он едва не забросил. Стивен и Джейн поженились в 1965 году, спустя два года родился их первенец Роберт, еще через три года – дочь Люси. Тимоти, третий ребенок, появился на свет в 1979 году. Джейн взяла на себе все дела по дому, хотя сама поступила в аспирантуру, но проблемы со здоровьем Стивена нарастали, и к нему стали приглашать помощниц и медсестер.

В одну из медсестер, Элейн Мейсон, Хокинг влюбился и в 1995 году женился на ней. Спустя некоторое время в прессу просочились слухи о том, что новая супруга применяет к мужу физическое насилие, но полицейское расследование было прекращено, поскольку Хокинг не стал подавать жалобу. После развода с Элейн он вновь стал тесно общаться с первой семьей. Джейн даже переписала мемуары, опубликованные за несколько лет до того по следам расставания, назвав их теперь «Путешествие в бесконечность. Моя жизнь со Стивеном».

Инвалидность и ее влияние на жизнь Хокинга

Впервые Стивен почувствовал, что становится неуклюжим, во время учебы в Оксфорде. Постепенно ему становилось все труднее владеть своим телом. У него диагностировали боковой амиотрофический склероз, или БАС, – неизлечимое заболевание центральной нервной системы, приводящее к тому, что человек не может двигаться, говорить и, наконец, дышать. Врачи отводили молодому пациенту всего пару лет жизни. Позже Хокинг говорил, что ощутил себя «главным действующим лицом трагедии», но тогда же по-новому взглянул на свое существование. «Неожиданно пришло понимание, – признавался он, – что на свете много всего, что стоило бы сделать, получи я отсрочку. (…) В конце концов, если мне суждено умереть, я могу принести пользу другим».

К счастью, болезнь прогрессировала медленно. Тем не менее, настал момент, когда она усадила Стивена сначала в механическое инвалидное кресло, а затем в кресло с электрическим приводом. Говорил он столь невнятно, что его понимали только близкие. В начале 1980-х состояние Хокинга ухудшилось, мышцы гортани ослабли настолько, что кусочки пищи и слюна стали попадать в легкие, вызывая приступы удушья. Хокингу поставили трахеостому, которая лишила его возможности говорить. Теперь он мог общаться, лишь поднимая брови, когда кто-то показывал ему одну из букв алфавита, написанных на листе.

В этот драматический момент на помощь Хокингу пришел калифорнийский программист Уолт Уолтош. Он прислал ученому свою программу «Эквалайзер», позволявшую выбирать буквы, слова или фразы из 2500-3000 штук, нажимая рукой на кнопки пульта. По прошествии времени Хокинг стал пользоваться программой «Акат» от компании Intel: установленным на очках маленьким датчиком он управлял движением щеки, а программа синтезировала речь, хотя и с американским акцентом. Но Хокинг говорил, что отождествляет себя именно с этим голосом. С ним он выступал перед разными аудиториями. Даже будучи прикованным к инвалидному креслу, Хокинг оставался человеком публичным, снимался в кино, путешествовал, совершил полет в невесомости на самолете и даже планировал отправиться в космос.

Смерть и наследие

Стивен Хокинг скончался 14 марта 2018 года в своем кембриджском доме. Ученый был кремирован, а его прах захоронен в нефе Вестминстерского аббатства между могилами Исаака Ньютона и Чарльза Дарвина. Надпись на памятнике гласит: «Здесь лежит то, что было смертным для Стивена Хокинга 1942-2018». Там же выгравировано уравнение энтропии, о чем распорядился сам Хокинг. Он оставил после себя богатое научное наследие, книги, учеников.

Популяризация науки: книги и медиа

Не менее широко, чем в качестве ученого, Хокинг известен и как просветитель. Самые известные из его книг стали бестселлерами. Вот лишь некоторые из них:

• в 1988 году увидела свет «Краткая история времени». Как писал сам автор, в этой книге ему «хотелось показать, как далеко… мы продвинулись в понимании Вселенной: мы оказались уже очень близко к созданию всеобщей теории, которая описывала бы Вселенную и все, что в ней находится». В 2005 году вышло новое издание книги, написанное в соавторстве с Леонардом Млодиновым, – «Кратчайшая история времени»;
• в 1993 году вышла книга «Черные дыры и молодые Вселенные»;
• в 2001 появилась книга «Мир в ореховой скорлупке»;
• в 2007 году Хокинг вместе с дочерью Люси издал написанную ими книгу «Секретный ключ Джорджа ко Вселенной», в которой теоретическая физика объясняется детям. В последующие годы отец и дочь создали целую серию книг с теми же персонажами, напоминающими членов семьи Хокингов;

• в 2013 к ранее опубликованным книгам добавилась «Моя краткая история. Микрокосмос внутри безграничной Вселенной»;
• в 2019 – «Краткие ответы на большие вопросы».

Стивен Хокинг участвовал в качестве камео в сериалах «Звездный путь. Следующее поколение», где играл в покер с Альбертом Эйнштейном и Исааком Ньютоном, и «Теория Большого взрыва». В мультсериалах «Симпсоны» и «Футурама» его герой появляется несколько раз, причем озвучил его сам Хокинг. Он также не раз выступал с английской комик-группой «Монти Пайтон» и даже спел с ними песню.

Награды и признание

Выдающийся ученый был удостоен множества наград, среди них:

• Медаль Эддингтона (1975);
• Золотая медаль Пия XI (1975);
• Премия Эйнштейна (1987);
• Медаль Альберта Эйнштейна (1979);
• Золотая медаль Королевского астрономического общества (1985);
• Премия по фундаментальной физике (2013)

В 1978 году Хокингу присудили почетное звание доктора наук Оскфордского, а в 1990 – Гарвардского университета. В 1982-м ученого наградили Орденом Британской империи. В 1979 году Хокинг стал Лукасовским профессором математики, то есть был избран на одну из самых престижных академических должностей в мире, которую некогда занимал сэр Исаак Ньютон.

Фильмы и книги о Хокинге

О Стивене Хокинге снято немало фильмов и написано множество книг. Фильмы, документальные и художественные:

• «Краткая история времени» (1991);
• «Хокинг» (2004);
• «Вселенная Стивена Хокинга» (2014);
• «Великий замысел по Стивену Хокингу» (2012).

Книги:

• Фергюсон К. Стивен Хокинг: жизнь и наука (2014);
• Мания Х. Стивен Хокинг (2014);
• White V., Gribbin J. Stephen Hawking: A Life in Science (2002).

Интересные факты о Хокинге

• После окончания колледжа Хокинг воспользовался грантом на поездку за границу и отправился в Иран. Там он заболел дизентерией, к тому же его автобус так трясло на неровных дорогах, что Стивен сломал ребро. Болезни отвлекли его, и он не заметил, что в те дни находился в эпицентре разрушительного землетрясения.
• Однажды Хокинг, желая проверить свою гипотезу о невозможности возвращения в прошлое, устроил закрытую вечеринку и сообщил о ней только после окончания. Как и ожидалось, на вечеринку никто не пришел.
• Хокинг говорил, что, имея звание профессора математики, он изучал ее только в школе. А когда преподавал этот предмет в Кембриджском университете, сам занимался математикой, всего на неделю опережая своих студентов.

Влияние Хокинга на науку и культуру

Наделенный пытливым умом, стремившийся познавать мир, Хокинг показал пример того, как надо относиться к науке. Его масштабный, всеобъемлющий взгляд явился образцом подхода к решению многих научных задач. Хокинг всю жизнь совершал «мысленное путешествие по Вселенной». И хотел, чтобы как можно больше людей полюбили подобные путешествия, почему так много занимался популяризацией знания. Он не боялся задавать себе и другим неожиданные и трудные вопросы. Своего рода завещанием Стивена Хокинга стали его слова: «Будьте отважны, пытливы, решительны, преодолевайте трудности. И все получится».

Ирина Кравченко

Изображение на обложке: AI-generated by A.Romantsova