Кип торн нобелевская премия за что
Нобелевскую премию по физике присудили за вклад в изучение гравитационных волн
Премии удостоились американские ученые Райнер Вайсс, Кип Торн и Барри Бариш
Вайсс (85 лет), Торн (77 лет) и Бариш (81 год) считались самыми главными претендентами на Нобелевскую премию по физике с момента объявления об обнаружении гравитационных волн в 2016 году коллаборациями LIGO и VIRGO.
11 февраля 2016 года было объявлено, что удалось открыть гравитационные волны, которые образовались в результате слияния двух черных дыр общей массой в 53 Солнца.
Гравитационные волны – это рябь, или колебания, в ткани пространства-времени, которая искажает пространство и время вокруг себя, предсказана она была почти сто лет назад общей теорией относительности Альберта Эйнштейна.
Первый всплеск гравитационных волн от слияния черных дыр был зарегистрирован 14 сентября 2015 года благодаря модернизации LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория).
В дальнейшем LIGO зафиксировал еще четыре всплеска гравитационных волн, один из них, однако, не был признан научным сообществом. В отличие от электромагнитных волн, интенсивность гравитационных волн на много порядков меньше, чем обусловлены трудности с их фиксацией.
Обнаружение гравитационных волн – это одно из величайших научных открытий последнего времени, оно, как отмечают ученые, может стать началом новой эры в астрономии.
Вклад нобелевских лауреатов
Проект LIGO был запущен в 1992 году. По проектам Торна, Вайсса и Бариша в 2002 году был построен детектор гравитационных волн LIGO.
На первой стадии эксперимента LIGO, длившейся 8 лет, физики не могли добиться достаточной чувствительности интерферометра для фиксации тех небольших смещений, которые сопровождают прохождение гравитационных волн. После модернизации, длившейся 4 года и завершившейся летом 2015 года, чувствительность наблюдений удалось повысить почти на порядок (в 3-5 раз для частот 100-300 герц и в 10 раз для более низкочастотных колебаний). Это, по словам физиков, и стало решающим фактором в открытии.
LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) a collaborative project with over 1,000 researchers from more than 20 countries. pic.twitter.com/dOjyKx2qUd
Ранее в понедельник, 2 октября, назвали победителей Нобелевской премии по физиологии и медицине. Лауреатами стали ученые из США Джеффри Холл, Майкл Розбаш и Майкл Янг. Они удостоились награды за изучение молекулярных механизмов, регулирующих циркадные ритмы организма. Это суточные колебания различных параметров организма, характерные практически для всех живых существ.
Исследователи независимо друг от друга открыли на плодовой мушке Drosophila melanogaster ген и белок period, концентрация которого колеблется с периодичностью 24 часа и определяет работу «биологических часов» животного.
С учетом инфляции сумма в 9 млн крон немного превышает первую премию, выплаченную в 1901 году (109%). Общая сумма инвестированного капитала Нобелевского фонда на конец декабря 2016 года составляла 1,73 млрд крон.
Официальное вручение премий и медалей состоится в декабре 2017 года.
Кип Торн: «Узнать, как всё началось»
В Москву на фестиваль NAUKA 0+ приезжает Кип Торн. После смерти Стивена Хокинга он, пожалуй, самый известный из действующих физиков. Кстати, с Хокингом они были большими друзьями, много спорили и даже заключили пари о свойствах чёрных дыр (кажется, Торн выиграл и получил от Хокинга годовую подписку на мужской журнал). В прошлом году Кип Торн вместе с коллегами стал лауреатом Нобелевской премии по физике за экспериментальное обнаружение гравитационных волн, которое произошло в 2015-м (такой короткий интервал между открытием и наградой — большая редкость). Накануне приезда учёного в Москву «Кот Шрёдингера» взял у него интервью.
Между Кипом Торном и Галилео Галилеем почти полтысячелетия. Всё это время человечество изучало Вселенную, используя оптические телескопы, придуманные Галилеем. Телескопы становились сложнее, работали уже не только в видимом свете, но и в радиодиапазоне волн, их стали размещать в космосе. Но принцип действия оставался неизменным: они использовали электромагнитное излучение.
14 сентября 2015 года Кип Торн и его коллеги открыли новую астрономию. Они доказали, что Вселенную можно изучать с помощью другого типа волн — гравитационных. Это волны ещё от Большого взрыва, и они несут информацию о том, как всё началось. Из-за поиска ответа на этот вопрос Галилей в 1633 году имел неприятности со Святой инквизицией. Кипу Торну в 2017-м дали за это Нобелевскую премию.
О времени на раздумья
[Кот Шрёдингера] Если бы вы жили в Средние века, кем бы вы были: рыцарем, пиратом или алхимиком?
[Кип Торн] Я был бы отшельником (смеётся). Было бы достаточно времени на раздумья.
[КШ] Что вообще для вас время? Не с физической точки зрения, а для вас — ощущаете ли вы его?
[КТ] Ещё как! Я думаю, каждый из нас ощущает время многими способами. Время для меня очень ценно, поскольку есть много всего, что я бы хотел сделать. И не успеваю — оно летит так быстро! Течение времени я определённо чувствую.
[КШ] Но, наверное, есть моменты, когда оно останавливается?
[КТ] Да. Каждый раз, когда я неожиданно что-то понимаю, осознаю и ухватываю эту мысль, я чувствую чрезвычайное волнение — и время замирает. А в те периоды, когда я бьюсь, чтобы что-то понять, время, наоборот, летит очень быстро. Я работаю над какими- то уравнениями, напряжённо размышляю, я настолько сконцентрирован, что не замечаю, как проходит день.
[КШ] Так как к вам приходят идеи? Это медленный и постепенный процесс или неожиданные озарения?
[КТ] И то и другое. Я бьюсь над решением проблемы долгое время: многие дни, иногда годы. Но решение, идея почти всегда приходят неожиданно. Обычно это происходит ночью, когда я лежу в кровати и не думаю специально о проблеме. Но у моего подсознания есть все кусочки пазла, и они как-то складываются. Самые яркие озарения происходили именно так. В моём случае подсознание играет важную роль на последнем этапе.
[КШ] В свободное время смотрите сериалы?
[КТ] Регулярно ничего не смотрю, но есть несколько вещей, которые я включаю время от времени для расслабления. Это «Мир Дикого запада», созданный моими близкими друзьями Джонатаном Ноланом и Лизой Джой, и «Теория Большого взрыва» — опять-таки моих друзей Чака Лорри и Билла Прейди. Я ведь живу одной ногой в Голливуде, а другой в мире науки — у меня много знакомых в творческой среде. Но вообще мне интереснее развивать собственные проекты, чем смотреть на творчество других.
О судьбе учёного
[КШ] Какое научное достижение заставит вас подумать: «Я сделал всё, что хотел, теперь я могу отдохнуть»?
[КТ] В моём случае команда LIGO — проекта, который я помог создать, — уже достигла такой цели. Существуют всего два вида волн, которые могут путешествовать через Вселенную и нести информацию о других её частях. Это электромагнитные и гравитационные волны.
Галилей стал родоначальником электромагнитной астрономии, когда построил свой маленький телескоп, направил его в небо и открыл четыре крупнейшие луны Юпитера. С LIGO у нас была цель сделать то же самое с гравитационными волнами — создать гравитационную астрономию. Я шёл к этому 50 лет. Принимал участие в разработке оборудования, технологий, детекторов для обнаружения гравитационных волн. И сейчас, когда мы достигли своей цели, астрофизики изучают столкновение чёрных дыр и звёзд, успешно работают с другими типами детекторов — некоторые из них будут наблюдать гравитационные волны, пришедшие к нам с момента зарождения Вселенной.
Я рад передать эстафету молодым. Теперь всё в их руках: они располагают замечательными приборами, которые помогут ответить на вопрос, как зародилась Вселенная.
[КШ] Это вас воодушевляет?
[КТ] Мне приятно думать, что люди вашего возраста [тридцатилетние] будут развивать то, основу чего заложили я и мои коллеги. Вообще, мне всегда нравилось быть наставником молодых учёных. Было интересно наблюдать, как быстро они проходят путь от поверхностного понимания науки к глубоким знаниям о той сфере, где могут совершить великие открытия. Удовольствие от обучения следующего поколения исследователей — одна из самых захватывающих частей моей научной карьеры.
[КШ] Самый важный вопрос, который вы задали себе в течение жизни, — какой он?
[КТ] Я не уверен, что самое важное — это вопрос. Важнее было вырабатывать собственное видение, куда я и область науки, в которой я работаю, должны двигаться. В 1972 году это вылилось в понимание того, что делать с гравитационными волнами и что мы можем открыть, исследуя их. В итоге мы на десятилетия вперёд определили направление, в котором будет развиваться гравитационно-волновая астрономия.
О главных загадках
[КШ] Какая неразрешённая научная загадка волнует вас больше всего?
[КТ] Загадка рождения Вселенной. Как это произошло? Как появились пространство и время? Как образовалась материя? Что предшествовало Вселенной? Физики давно уже задаются этими вопросами, но совсем скоро у нас будут инструменты, чтобы найти на них ответы. Вероятно, они появятся в течение следующих 20–30 лет.
[КШ] Какие это инструменты?
[КТ] Во-первых, изучение гравитационных волн — примерно то, что делает LIGO, но с гораздо большей длиной волны. Эти гравитационные волны — единственный вид излучения, который родился при Большом взрыве и смог двигаться через густую горячую материю ранней Вселенной без потерь. Они несут информацию о рождении мира. В течение следующих десятилетий эти волны будут наблюдать с помощью трёх разных видов телескопов. Это проект eLISA — Evolved Laser Interferometer Space Antenna (улучшенная космическая антенна, использующая принцип лазерного интерферометра), космическая миссия Big Bang Observer и телескопы, измеряющие поляризацию космического микроволнового излучения, которую производят изначальные гравитационные волны.
[КТ] Второй необходимый шаг — понять законы квантовой гравитации, которые контролировали процесс рождения Вселенной. Над ними бьются теоретики. Вероятнее всего, это будет некий вариант теории струн или М-теории.
[КШ] К чему это приведёт?
[КТ] Я думаю, что развитие этой теории и данные наблюдений за гравитационными волнами помогут понять законы квантовой гравитации и расскажут о Большом взрыве. Понадобится несколько десятилетий тяжёлой работы как над регистрацией волн, так и в теоретической области. Именно за это, на мой взгляд, будут давать Нобелевские премии в следующие 30–40 лет. Но в конце концов мы узнаем, как всё началось.
О будущем
[КШ] Есть несколько тем из области научной фантастики, которые обычно обсуждают с именитыми физиками. Если точнее, три: телепортация, путешествия во времени и преодоление скорости света. Что из этого списка достижимо?
[КТ] Ну, телепортация квантовой информации уже возможна. И я верю, что когда-нибудь мы сможем телепортировать всю информацию о человеке и воссоздать его в другом месте. Это достижимо. Но я не уверен, что получится телепортировать самого человека, а не информацию о нём с последующей реконструкцией.
[КШ] А путешествия во времени?
[КТ] Вы и я постоянно путешествуем в будущее в обыденной жизни. Физики могут запускать в будущее фундаментальные частицы с куда большей скоростью, близкой к световой. А путешествия в прошлое, возможно, противоречат законам природы. Но мы не узнаем этого, пока не поймём законы квантовой гравитации. К этому выводу мы пришли после долгих дебатов, написав и прочитав множество научных работ. Мы со Стивеном Хокингом и другими учёными занимались этой проблемой в 1990-е годы.
[КШ] Что вы думаете о полётах со скоростью света и выше?
[КТ] Ну, если мы говорим о движении двух объектов относительно друг друга быстрее скорости света, когда объекты находятся рядом, то это невозможно, я в этом уверен. Но если между вами и мной существует значительное искривление пространства-времени, тогда мы сможем двигаться значительно быстрее скорости света относительно друг друга. Части Вселенной по отношению друг к другу движутся быстрее скорости света, поскольку между ними существует множество искривлений пространства-времени.
[КШ] Если отвлечься от фундаментальной науки, какие технологии, на ваш взгляд, больше всего повлияют на нашу жизнь в следующие несколько десятилетий?
[КТ] Это будут две вещи: искусственный интеллект — он уже достаточно заметно влияет на нашу жизнь — и использование квантовой информации в технологиях. Например, в квантовых компьютерах или в квантовом шифровании данных.
О человеке
[КШ] Насколько человек — физический объект и насколько нечто большее?
[КТ] Я не религиозен и не думаю, что есть что-то вроде души, на существовании которой настаивает множество религий. Люди — физические объекты. Но эти объекты могут думать и творить! Мы развили в себе способность познавать Вселенную, создавать инструменты для её познания, манипулировать Вселенной — и можем улучшить жизнь всего человечества. Я не верю в душу, но это действительно удивительно, что, эволюционировав из атомов и молекул, мы стали настолько сложными созданиями. Созданиями, одарёнными невероятной способностью понимать Вселенную.
[КШ] Что отличает обычного человека от великого учёного?
[КТ] Количество специализированного обучения. А интерес к миру и желание выяснить, как вещи работают, — это всё абсолютно одинаково. Мы рождаемся любопытными, и многие с возрастом не утрачивают это качество. Другое дело, что обычно любознательность бывает направлена на всё подряд. А учёный фокусируется на узкой теме и в совершенстве овладевает инструментами, позволяющими получать однозначные ответы на его вопросы. Кроме того, у учёного есть моральное обязательство делиться своими открытиями с остальным человечеством.
Об искусстве
[КШ] Представьте, что вы на пляже в Майами. Вы лежите на песке, закрываете глаза. О чём вы думаете?
[КТ] Сейчас я, наверное, буду думать о проектах, в которых сочетаются наука и искусство, я в них полностью погружён. Работаю над новым фильмом в Голливуде, пишу книгу совместно с художницей Лией Хэллоран, работаю над мультимедийными концертами с композитором и музыкантом Хансом Циммером.
[КШ] «Интерстеллар» — фильм, созданный с вашим участием, — был очень популярен. В основе нового фильма тоже научные теории?
[КТ] Да. Когда я работаю над фильмом, я делаю это не так, как другие учёные. Вместе с коллегами мы создаём настоящий сценарный план, где описаны идеи, сюжет и в нашем случае наука, переплетённая с историей. Это больше похоже на научный документ, чем на классический голливудский сценарий. Над новым фильмом мы работали с Линдой Обст, научным редактором газеты New York Times, и Стивеном Хокингом. Мы успели закончить до смерти Стивена, сейчас сценарий почти готов. Студия, в которую мы обратились для съёмок, ведёт переговоры с возможным режиссёром. Фильм должен выйти года через три, и я думаю, он воодушевит многих молодых людей.
[КШ] Чем вас так привлекает кинематограф?
[КТ] Во-первых, через научно-фантастические фильмы легко вдохновлять людей, влиять на их умы. «Интерстеллар» посмотрели сто миллионов человек, а мне как профессору физики другим способом доступа к такой аудитории не получить. А во-вторых, это очень весело, в киноиндустрии работают замечательные люди. Очень креативные, яркие, отличные собеседники. Работа с теми, кто не имеет отношения к науке, приносит много удовольствия.
[КТ] Они интересные люди. Предлагают прекрасные идеи, задают вопросы и заставляют взглянуть на вещи с совершенно другой стороны. А на пересечении разных точек зрения рождаются удивительные проекты. Благодаря этому я могу творить в областях, о которых раньше и не подумал бы.
[КШ] Кроме кино есть области творчества, в которых вы себя пробуете?
[КТ] Сейчас почти все своё время и энергию я посвящаю книге. У меня есть подруга, Лия Хэллоран, одна их лучших молодых художниц США. Её отец физик, поэтому она росла среди разговоров о науке. И сейчас мы делаем книгу на основе её картин и моих стихотворений — про источники гравитационных волн, рождение Вселенной, чёрные дыры, которые разрывают звёзды на части. Про вещи, которые появились в первые моменты существования Вселенной…
[КШ] Вы пишете про это стихи?!
[КТ] Пытаюсь. Давайте просто будем считать, что я пытаюсь. Это необычная книга — в Америке такие называют книгами для журнального столика. Люди покупают их, кладут на стол и время от времени листают: смотрят иллюстрации, пробегают глазами текст. Между тем картины и стихи в нашей книге передают глубокие идеи об устройстве мироздания, описывают явления и понятия, которые сейчас на переднем крае науки.
[КШ] И давно вы занимаетесь поэзией?
[КТ] Это мой первый опыт! С книгой получилось интересно. Изначально мы хотели опубликовать статью — с изображениями и текстом. Но материала было много, и мы решили издать небольшую книгу. Я очень усердно работал над текстом. Мне хотелось сделать его как можно более красивым, чтобы слова складывались в речь, текущую эстетически приятно. Иными словами, я хотел задать ритм, как в поэзии. Верстальщик скомпоновал мою прозу, разделив на строфы, будто это стихи. Я посмотрел и подумал: «А почему бы не сделать это настоящей поэзией?»
Гравитационные волны: за что вручили Нобелевку по физике
МОСКВА, 3 окт — РИА Новости, Ольга Коленцова. Нобелевская премия по физике в 2017 году вручена Кипу Торну, Райнеру Вайссу и Барри Баришу за открытие гравитационных волн. Без преувеличения, это новый этап в науке и огромный шаг в познании Вселенной.
Но пришло время признания нового вида волн — гравитационных! Их существование впервые было предсказано в 1916 году Альбертом Эйнштейном на основании общей теории относительности. А 11 февраля 2016 года участники проекта LIGO, главными действующими лицами которого являются Кип Торн, Райнер Вайсс и Барри Бариш, объявили, что существование гравитационных волн доказано.
Чтобы представить себе гравитационные волны, проведем аналогию с привычными вещами: если бросить в воду камень, пойдут «круги». Вообразим на месте воды пространство-время нашей Вселенной, а черная дыра заменит камень. Эти волны представляют собой рябь пространства, распространяющуюся во времени со скоростью света.
Почти любое событие, сопровождающееся ускоренным передвижением массы, порождает гравитационные волны. При их прохождении между телами, находящимися, например, в состоянии свободного падения, расстояние между ними изменяется. Оно и является мерой амплитуды волны. Их обнаружение затянулось на десятки лет из-за технологических сложностей. Дело в том, что гравитация — очень слабое взаимодействие, амплитуда ее волн чрезвычайно мала. Поэтому для изучения нужно было «поймать» сигнал от массивных объектов. Таковыми являются пульсары, черные дыры, сверхновые. Проблема в том, что их взаимодействие в нашей Галактике — явление довольно редкое, происходит не чаще раза в десять-тридцать лет. А сигнал, идущий издалека, значительно затухает при преодолении огромных расстояний. Поэтому строительство проекта для поиска гравитационных волн заняло немало времени.
Как же были окончательно обнаружены неуловимые и загадочные волны? В лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO был построен детектор размером четыре километра. Он представляет собой четыре больших зеркала (каждое 34 сантиметра в диаметре), которые закреплены на концах двух перпендикулярных труб, — их называют плечами детектора. Чтобы избавить зеркала от вибраций, они помещались на несколько подвесов. Система находится в глубоком вакууме, чтобы свет не мог рассеяться на случайных частицах. При прохождении гравитационной волны зеркала начинают колебаться. Свет отражается от них, потом собирается на разделителе. Фаза света изменяется при воздействии гравитационной волны, что и регистрирует интерферометр.
На данный момент зарегистрировано четыре всплеска гравитационных волн. Введен в эксплуатацию третий детектор, VIRGO. Он позволяет намного точнее определять направление, откуда пришла волна.
Доказательство существования нового типа волн показало правильность геометрического подхода к гравитации, на котором основана общая теория относительности. Возможно, именно благодаря гравитационным волнам мы получим ответы на самые сложные вопросы о Вселенной.
Кип торн нобелевская премия за что
Американский физик и астроном Кип Стивен Торн (Kip Stephen Thorne) родился 1 июня 1940 года в городке Логан, штат Юта.
В 1962 году получил степень бакалавра физики в Калифорнийском технологическом институте (California Institute of Technology) в городе Пасадена, в 1963 году — степень магистра физики в Принстонском университете (Princeton University), а в 1965 — степень доктора по физике в Принстонском университете. С 1965 года по 1966 год был членом Национального научного фонда (National Science Foundation, NSF)
С 1966 года по 1967 год был научным сотрудником по физике. С 1967 по 1970 год — доцентом теоретической физики, а с 1970 по 1981 — профессором теоретической физики в Калифорнийском технологическом институте.
С 1957 года по 1968 год работал лектором в школе физики в Лез-Уш.
В 1968 году стал лектором в международной школе физики Энрико Ферми.
В 1968 году был приглашенным профессором в Чикагском университете, а в 1969 году — в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова.
С 1970 года по 1972 год был членом отдела астрофизики Высоких Энергий в Американском астрономическом обществе (American Astronomical Society, AAS).
С 1971 года по 1998 год был адъюнкт-профессором физики Университета штата Юта.
Автор и редактор книг по теории гравитации и астрономии высоких энергий. В 1973 году написал совместно с Джоном Уилером и Чарльзом Мизнером ставшую классической книгу «Гравитация», учебник-монографию по общей теории относительности.
В 1977 году совместно с Анной Житков Кембриджского университета выдвинул предположение о существовании гипотетического звёздного объекта: красного гиганта с нейтронной звездой в качестве ядра — так называемый объект Торна — Житков. Первый кандидат в такие объекты, получивший обозначение HV 2112, был открыт в 2014 году.
С 1978 года по 1979 год — член комитета по сотрудничеству США и СССР в области физики в Национальной академии наук.
С 1979 года по 1981 год — член консультативного совета Института теоретической физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.
С 1980 года по 1984 год — член совета по космической науке в Национальной академии наук.
C 1981 года по 1982 год работал в Институте теоретической физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.
В 1988 году опубликовал с соавторами в журнале Physical Review Letters статью «Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition» (Phys. Rev. Lett. vol.61, pp. 1446—1449 (1988)), в которой показал, что построение машины времени не противоречит теориям, принятым в настоящее время научным сообществом.
С 1991 года — Фейнмановский профессор Калифорнийского технологического института.
В 1993 году стал сотрудником Института теоретической физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.
Член Американского физического общества, Американской академии искусств и наук, Национальной академии наук, Американской ассоциации содействия развитию науки.
В 1994 году опубликовал книгу для широкого круга читателей «Чёрные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна», переведённую на шесть языков, в том числе на русский.
В 1996 году был награжден Американским физическим обществом премией Юлия Эдгара Лилиенфельда за особый вклад в развитие физики.
В 2009 году награждён медалью Альберта Эйнштейна.
В 2009 году Кип Торн ушел в отставку, оставаясь почётным Фейнмановским профессором Калтеха, сосредоточившись на работе над учебником общей физики, популярными книгами и фильмами.
Автор идеи (совместно с Линдой Обст) научно-фантастического фильма «Интерстеллар» режиссёра Кристофера Нолана, вышедшего на экраны в 2014 году. Идея фильма, в котором современные физические теории становятся основой сюжета, появилась у Торна в середине 2000-х годов. С этой идеей он изначально обратился к Стивену Спилбергу, который заинтересовался идеей фильма и пригласил в качестве сценариста Джонатана Нолана. После разрыва отношений Спилберга со студией Universal режиссёром картины стал Кристофер Нолан, а Торн стал научным консультантом и исполнительным продюсером картины.
Специалист в области теории гравитации, астрофизики, квантовой теории измерений. Близкий друг и коллега Стивена Хокинга. Один из основателей международного проекта поиска гравитационных волн LIGO.
11 февраля 2016 года был одним из четырёх физиков, представляющих коллаборацию LIGO на пресс-конференции, посвящённой открытию гравитационных волн.
В 2017 году Кип Торн совместно с Райнером Вайссом и Барри Бэришем был удостоен Нобелевской премии по физике за «решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн».