Физик МФТИ — о самой выдающейся теории Стивена Хокинга для астрофизиков

Теории, которые касаются космологии и теории Большого взрыва. Это важные теории, и они положили начало большому количеству работ в этом направлении. Стивеном Хокингом было задето много философских проблем: что было до Большого взрыва, что происходит с потерей информации в черной дыре. Черная дыра — идеальный поглотитель информации, потому что в ней теряется все, даже возможность когда-нибудь эту потерянную информацию восстановить.

С точки зрения астрофизики, самая главная работа — теория излучения Хокинга. Она о том, каким образом могут испаряться черные дыры. Это любопытная теория, в свое время она была взрывом и с философской точки зрения. Считается, что черная дыра никак не может терять свою массу. Площадь ее поверхности однозначно связана с энтропией, которая по Второму закону термодинамики не может убывать. Если масса убывает — поверхность сокращается, если масса увеличивается — поверхность возрастает. Термодинамика допускает, что энтропия только возрастает, а процесс Хокинга дает возможность черной дыре испаряться и таким образом уменьшать поверхность.

Когда теория появилась, она вызвала обсуждения, но сейчас она является принятой. Ее объяснение связано с тем, что если вблизи горизонта черной дыры рождается электрон-позитронная пара, то одна частица может упасть в черную дыру с отрицательной энергией и, значит, вторая частица уносит положительную энергию от черной дыры. Это суть процесса излучения. С точки зрения астрофизики, людей, которые занимаются магнитосферой черных дыр, джетами, это важно, потому что есть такой процесс Блэнфорда — Знаека, который запускает джеты и позволяет им черпать энергию из энергии вращения черной дыры. И он идеологически такой же, а в него мы верим, поэтому теория имеет и реальное значение. Этот процесс связан не с тем, что одна частица падает, а другая улетает из черной дыры, а с тем, что в черную дыру падает отрицательная электромагнитная энергия и, соответственно, положительная уносит часть энергии черной дыры.

Это дает возможность рассматривать разные процессы, которые позволяют добывать энергию черной дыры. Нам нужны механизмы, чтобы отбирать энергию у черной дыры, которая, казалось бы, ничего не должна отдавать назад. Мы видим далекие квазары, у которых энергия, уносимая релятивистско-струйным выбросом, по оценкам больше, чем энергия падающего вещества. Но если это так, то это нарушение закона сохранения энергии. Объясняется это тем, что вклад в энергию дает замедление черной дыры.

Это результат, который получен на кончике пера. Работа Стивена Хокинга связана со сложной математикой, поэтому, конечно, это результаты, которые получаются математически. Но хочется иметь какую-то интуицию, как его рассказать физически. Я думаю, это один из тех результатов, которые были получены именно так: математически решена какая-то задача — и дальше была дана интерпретация на уровне вот этой квантовой пары. То есть это фантазии, но фантазии, основанные на физической интуиции человека.

Осторожное отношение к теориям Хокинга есть, потому что это такие вопросы, над которыми можно размышлять. Является ли площадь поверхности черной дыры полным аналогом энтропии, которая не должна убывать? А если она убывает, то как это объяснить? Теории действительно спорные, но они толкают вперед к размышлению в этих направлениях.

Нобелевскую премию посмертно не присуждают категорически. Даже если есть достижение у группы, а один человек умер, то группа теряет шанс на получение Нобелевской премии. Вообще Нобелевские премии вручают за теории, которые имеют практическое подтверждение, поэтому даже если бы вручали посмертно, то, думаю, в ближайшее время точно нет. Результат процесса Хокинга скорее гипотетический, поскольку время испарения черных дыр слишком большое и я не уверена, что это можно будет наблюдать. Я бы не стала говорить, что Хокинг — самый выдающийся ученый поколения. Его теории очень абстрактные, и часть его славы связана с популяризаторской деятельностью. Нельзя сказать, что он самый выдающийся, но в группе выдающихся.