Oktoobri lõpus sai allalaaditud materjalidest poole sajandi vanune astrofüüsikaalane väitekiri, mis sisaldas enamasti vananenud teavet, "pannes maha" Cambridge'i ülikooli saidi.
Mis juhtus?
23. oktoobril 2017 otsustas Cambridge'i ülikool kuulsa teadlase ja teaduse populariseerija Stephen Hawkingi väitekirja, mille ta kirjutas juba 1966. aastal, avalikkusele kättesaadavaks teha. Mõelge sellele: 51 aastat tagasi! Ja äkki ülikooli koduleht "läks alla". Muide, isegi 24. oktoobril "läks ta perioodiliselt ikkagi magama", ehkki ikka oli vahel võimalik läbi lüüa ja alla laadida viirusetöö - lõhedes uute ebaõnnestumiste vahel.
Enamik meediat tõlgendas seda teadlase töös põnevuse märgina, kuid see pole täiesti tõsi. Allalaadimisi on ainult umbes 70 tuhat, lihtsalt pdf-faili põhiversioon kaalub 72 megabaiti - sellepärast ei suutnud väike ülikooli server seda taluda. Kui paari megabaidine fail või server oleks võimsam, poleks midagi juhtunud.
Tõsi, keegi Cambridge'is isegi ei mõelnud sellisele "liiklusele", sest tavaliselt laaditakse sealt "populaarseid" teoseid sada korda alla ja ebapopulaarseid võib ühelt poolt kokku lugeda. Ja see pole ainult see. Enamik, kes laadisid Hawkingi väitekirja, tõenäoliselt ei suuda seda täielikult lugeda. Asi pole ainult selles, et sellel on 130 lehekülge - veelgi olulisem on, et see, nagu iga väitekiri, nõuab ka lugeja korralikku ettevalmistamist. Ja sellegipoolest saab selle tähenduse üsna lühidalt kokku võtta, mida teeme allpool.
Millest see väitekiri räägib?
Reklaamvideo:
Hawking uurib universumi laienemise avastamise tagajärgi. See sai teatavaks alates 1930. aastatest ja arvati (muide, esimest korda NSVLi elaniku poolt) juba 1920. aastatel. Laienemise fakti põhjal analüüsis britt toonast populaarset Hoyle-Narlikari gravitatsiooniteooriat. Tema sõnul ilmnes mateeria väljaspool Universumi laienemisega seotud sidemeid (tänapäeval on teada, et just vastupidi - tihedas seoses).
See teooria, nagu Hawking toona näitas, on ekslik, kuna see ei sobi laieneva universumiga. Naljakas, et kuigi väga hüpotees, mida ta kritiseerib, on vale, oli ka tema kriitika … vale! Täna teame, et universumi kiirenenud laienemine muudab Hawkingi analüüsi aegunuks. Ta ei arvestanud sellise kiirenduse võimalusega, mistõttu osutusid valedeks ka Hoyle-Narilikari ebakorrektsuse arvutused.
Briti väitekiri kirjutati aga 30 aastat enne Universumi kiireneva laienemise avastust pärast Suurt Pauku ja seda fakti teadmata jätmist on keeruline teadlasele ette heita. Lõpuks on kõik eksinud - Einstein ei tahtnud ka uskuda, et Universum laieneb, tundus see mõte talle alguses nii võõras. Pole üllatav, et mitte vähem eksootiline üha kiireneva laienemise kontseptsioon ei tekkinud Hawkingil pool sajandit tagasi.
Muide, vahetult enne väitekirja avaldamist pakkus Hawking välja, et Hoyle ja Narlikaril võiks olla õigus - kui Universumis on midagi negatiivse massiga. Nüüd on see “miski” asendatud tumeda energiaga - idee teatud ainest, mis “surub” ruumi igas suunas, natuke nagu viis, kuidas Hawkingi negatiivse massiga aine seda teeb.
Teises peatükis uurib Hawking universumi paisumise mõju massi jaotusele selles. Nad puudutavad galaktikate müsteeriumit - "mateeria saari" Universumi kõrbes, mille ühes me ka elame. Autor jõuab järeldusele, et galaktikad ei saanud tekkida varajase universumi algselt väikestest ebahomogeensustest ja selleks peab olema teine seletus. Milline? Paraku ei saanud sellest aru ei 1966. aastal ega ka tänapäeval. Kuid mõte, et salapärased heterogeensused oleksid pidanud olema algusest peale märgatavad, on ikka veel uue kinnituse leidmine.
Kolmandas peatükis puudutab füüsik gravitatsioonikiirgust - väga gravitatsioonilisi laineid, mis alles eelmisel aastal avastati tõeliste vaatluste kaudu. Neljas on singulaarsuste probleem. Selle põhiolemus on see, et olemasolevate kontseptsioonide kohaselt oleks enne Suurt Pauku pidanud mateeria tihedus ja temperatuur olema lõpmatu, kokkusurutud ühte punkti, mille laius, kõrgus ja pikkus oleks null. Neil aastatel üritasid paljud arvutustes kuidagi ainsusest "lahti saada" - lakkavad kõik füüsilised valemid koos lõpmatu tiheduse sissetoomisega sündmusi tähenduslikult kirjeldama. Need pole lihtsalt selliste muutujate jaoks ette nähtud.
Stephen Hawking 1974. aastal. Foto: EAST NEWS
Hawking aga näitab, et sellised lahendused ilma singulaarsuseta tegelikult ei toimi. Ei saa öelda, et sellest ajast alates oleme selle teema mõistmisel kaugemale jõudnud kui kandidaadi pool sajandit tagasi. Ikka on selge, et singulaarsus võis eksisteerida, ja siiani pole selge, kas seda saab teaduslikult õigesti kirjeldada.
Võib tunduda, et Hawkingi väitekirja peamine väärtus on tänapäeval aktuaalsuse kaotanud küsimuste arutamisel (näiteks Hoyle-Narlikari hüpotees) või olukorra analüüsimisel galaktikatega, kus ta osutab probleemidele nende päritoluga, kuid ei leia lahendust (tegelikult on tema otsivad endiselt). Nagu näeme, pole tänavalt inimese vaatevinklist midagi sensatsioonilist. Kust see elevus pärit on, miks sait “maha pandi”?
Hype Hawking
Selle mõistmiseks tasub meeles pidada, kes on Hawking ja miks avalikkus teda tunneb ja armastab. Ta andis oma suurima panuse mustade aukude - kehade, mille tihedus on nii suur, et valgus ei pääse nende gravitatsiooniväljast - uurimisel. Väljastpoolt peaksid need loogika kohaselt olema täiesti mustad - ei saa ju isegi valguse footonid neist eemale lennata. Britil õnnestus mustade aukude uurimisel rakendada termodünaamikat ja tõestada, et need tegelikult … kiirgavad! Visake footonid välja (kuigi väga harva). See tähendab, et rangelt öeldes pole nad nii mustad.
Muide, see tähendab ka seda, et nad pole igavesed, kuid väikesed mustad augud on äärmiselt lühiajalised. Kogu nende energia muundatakse selliseks kiirguseks ja need sõna otseses mõttes "aurustuvad". Nad kutsuvad seda Hawkingi kiirguseks. Lõppude lõpuks arvutas selle kõigepealt tema, aga ka asjaolu, et selle tõttu mustad augud aurustuvad ja surevad. Arvutatud … kuid ei avanud.
Jah, Hawkingi kiirgust, nagu see on sageli teaduses, ei avastanud see, kelle poolt see nähtus nimetati. Hawkingi töö kiirguse kohta ("mustade aukude aurustumine") avaldati 1974. aastal. Ja aasta enne seda oli ta külastanud NSV Liitu. Seal demonstreerisid Nõukogude teadlased Zeldovitš ja Starobinsky talle teoreetilisest vaatepunktist, et footonid, mille lainepikkus on pikem kui musta augu sündmushorisont (tsoon, kus ülejäänud footonid on raskusjõu mõjul kinni), peavad kvantunnelite tunnustamise tõttu ületama musta augu raskuse.
Selle efekti põhiolemus on see, et footon võib vastavalt kvantmehaanika seadustele teatud tõenäosusega ületada näiliselt vältimatu takistuse (peegel või musta augu raskusjõud), kui selle energia on üle teatud taseme.
Kirjeldatud efekti demonstreerimine.
Tegelikult ei tulnud Zeldovitš ise selle kõigega välja - idee avaldas Nõukogude füüsik Vladimir Gribov juba enne Hawkingi saabumist NSV Liitu. See tähendab, et kiirgust oleks tulnud nimetada Gribovi kiirguseks - kui muidugi nõukogude teadlane vormistas oma mõtte vastavas töös vajalike arvutuste abil. Paraku ta seda ei teinud, vaid avaldas seda ainult suuliselt, kust Zeldovitš temast teada sai.
Hawkingil on ka palju muid teoseid - näiteks tõestas just tema matemaatiliselt, et "mustadel aukutel pole juukseid". Täpsemalt on võimatu õppida midagi musta augu kohta, mille need footonid sellistest footonitest jätsid (Gribov-Hawkingi kiirgus). Sellest järeldub, et mustade aukude sisu on meile teadmatu - hoolimata sellest, et need aeg-ajalt kiirgavad. Isegi kui must auk ei koosneks mitte meie ainest, vaid antimaterjalist, oleks meieni jõudvate kiirgusfotoonide abil sellest täiesti võimatu aru saada.
Ja veel, olgem ausad - palju huvitavaid teoseid kaasaegsete füüsikute seas on kirjutanud mitte nii vähesed inimesed. Smolin, Thorne, Penrose - ja terve hulk teisi. Sellegipoolest, kui peatate tänaval mööduja ja küsite, mida ta nendest inimestest arvab, ütleb ta tõenäoliselt, et ta ei tunne ühtegi neist. Miks on Hawking nii kuulus? Tema õnnestumisel on palju tegureid, kuid peamine on tema ebatavaline saatus ja erakordne iseloom inimesena.
Hawkingi karisma
Füüsik kannatab amüotroofse lateraalskleroosi all. See on väga haruldane haigus, mille toimemehhanism on ebaselge, mistõttu motoorsed neuronid surevad inimestel. Esmalt tuleb halvatus ja seejärel surm hingamisteede seiskumisest. See kohutav diagnoos pandi talle 1963. aastal. Kuna arstid alles hakkasid uurima eksootilist haigust, ütlesid nad lisaks, et tal oli elamiseks jäänud 2-3 aastat. Hawking oli siis 21-aastane ja mõnevõrra enneaegse surma väljavaade häiris teda. Siis ta kontsentreerus ja otsustas teha võimalikult palju teaduse valdkonnas. Nagu teadlane ausalt tunnistab, õppis ja töötas ta enne seda meelsasti, kuid ilma fanatismita - kuid pärast diagnoosi kõik muutus. Kui mõistad, et enam pole aega, on seda palju lihtsam hinnata.
Sellest ajast on möödas 54 aastat ja teadlane on endiselt elus. Tõsi, tema liikuvust säilitasid ainult põse piirkonna lihased. Neid tõmmates kontrollib ta spetsiaalselt modifitseeritud arvutit, mis sünteesib füüsiku lihasest pärit signaale sõnadeks. Sel vaevalisel viisil suhtleb teadlane teaduskonverentsidel ja isegi loengutega üldsusele. Ta on võib-olla kõige kuulsam puuetega inimene elavate teadlaste seas - ja kõige edukam sellise raske haiguse ületamises. Muidugi, selliste eripäradega teoreetiline füüsik saab teistest suurema tõenäosusega meedia ja “laiade masside” tähelepanu.
Noh, siin "tulistab välja" Hawkingi populaarsuse teine komponent - moodne teaduspop. Kahjuks on sellel oma seadused, mille hulgas meedium ja teie kirjutatud tegelase hüpe on peaaegu peamine tegur, mis määrab, kas tasub temast üldse kirjutada. Kes teab Gribovist, kes soovitas mustade aukude kiiritamist? Keegi, ta suri 1997. aastal, väljaspool akadeemilisi ringkondi praktiliselt tundmatu. Zeldovitš, kes on kunagi olnud väga "meedia" füüsik nõukogude ajast, on ka, ütleme, tänapäeval mitte liiga palju kuulujutt. Jah, Hawking oskab väga hästi luua analooge, mis on kättesaadavad erinevate elukutsete inimestele, kuid kosmoloog Novikov teadis, kuidas neid ka ise leiutada … Mis on neile ainuüksi ajarännaku füüsilise olemuse hiilgav selgitus - kuulus Novikovi põhimõte!
Muidugi ei tähenda see, et teadlane peaks populaarsuse huvides tingimata puudega olema. Seal on ka Higgs (Higgsi boson) ehk astronoom Mike Brown (planeet Batygin-Brown, see on üheksas planeet). Kuid kui te pole avastanud osakesi, mis määrasid ümbritsevas maailmas sõna otseses mõttes kõike või on Päikesesüsteemis uus planeet, parameetrid, pole populaarsusele loota lihtne. Inimene, kes ei loobu enne rasket haigust kakskümmend korda kauem, kui arstid eeldasid, on võib-olla selliste "ebatüüpiliste kuulsuste" vääriline kandidaat.
ALEXANDER BEREZIN
