"Коммерсант": Доказательство реальности черных дыр

Профессор Самарского университета им. Королева Александр Горохов в комментариях "Коммерсанту" высказал свое мнение о том, за что присуждена Нобелевская премия по физике.

В Стокгольме назвали имена лауреатов Нобелевской премии по физике 2020 года. Это Роджер Пенроуз из Великобритании, Райнхард Генцель из Германии и Андреа Гез из США. Пенроуз удостоился награды «за открытие, что образование черной дыры является надежным предсказанием общей теории относительности». Генцель и Гез получат премию «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей Галактики». Именно это небесное тело (Стрелец А*) стало первым известным человечеству объектом, который, вне всяких сомнений, является черной дырой. Все три нынешних лауреата внесли решающий вклад в доказательство того, что черные дыры — не гипотетические объекты, а реально существующие небесные тела.

Напомним, что черные дыры — это объекты с невероятно мощным тяготением. На определенном расстоянии от центра черной дыры оно так сильно, что ничто, даже свет, не может противостоять ему. Так что все, что подходит к такому монстру ближе этой дистанции невозврата, исчезает в черной дыре навеки без шансов вырваться.

Сама возможность существования черных дыр следует из общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна. Но «может существовать» еще не значит «существует». При жизни великого физика не было известно ни одного процесса, который мог бы привести к образованию столь экзотического объекта.

И вот в 1965 году Роджер Пенроуз опубликовал прорывную научную работу. Он предложил новые математические методы, которые значительно расширили возможности теоретиков, занимающихся ОТО. Используя свои математические наработки, лауреат пришел к важнейшему астрофизическому выводу. Он показал, что, когда очень массивная звезда взрывается как сверхновая, на ее месте образуется черная дыра массой в несколько солнц.

Позже астрономы обнаружили объекты, очень похожие на черные дыры звездной массы. Окончательно существование таких черных дыр было установлено несколько лет назад, с открытием гравитационных волн, порожденных их столкновениями. Тем самым теоретический результат Пенроуза блестяще подтвердился наблюдениями.

Комментарий:

Александр Горохов, профессор кафедры общей и теоретической физики Самарского университета имени Королева:

— В 2019 году Нобелевская премия по физике тоже была вручена за работы по космологии. Возможно, что повторное присуждение связано с впечатляющим экспериментальным подтверждением общей теории относительности Эйнштейна (эксперимент LIGO 2016 года). Эта область физики — астрофизика и космология — остается одной из самых горячих. Есть очень интересные результаты и в других областях, но они пока на получили такого яркого подтверждения.

Пока прямой пользы от этих работ нет, но, возможно, в будущем экспериментальные методы, позволившие открыть сверхмассивную черную дыру в центре нашей Галактики, найдут применение. Ведь сейчас, используя ГЛОНАСС для управления автомобилем, большинство не знает, что в основе подобных систем заложены эффекты общей теории относительности.

Работы Роджера Пенроуза широко известны научной общественности. Он автор не только очень важных работ по космологии и теории черных дыр, но и книг по проблемам квантовой теории поля (твисторы), квантовой информатики, теории познания. Он также автор теории квазикристаллов Пенроуза (таких решеток, которые могут иметь локальную симметрию с углом поворота вокруг оси кратных 360 градусов, деленных на 5, 7 и т. п). Такие структуры казались совершенно невозможными, но также были экспериментально открыты. Пенроуз — один из немногих универсальных ученых, который инициировал исследования во многих областях современной физики и математики. Его награждение абсолютно заслужено.

Полная версия текста доступна по ссылке.