Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року)

Нобелівську премію з фізики у 2020 р. присуджено відомому британському фізику, математику, філософу науки Роджеру Пенроузу (Roger Penrose) за «відкриття того, що утворення чорної діри є впевненим передбаченням загальної теорії відносності», а також німецькому астрофізику Райнгарду Генцелю (Reinhar...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2020
Автор:	Парновський, С.Л.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2020
Назва видання:	Вісник НАН України
Теми:	Статті та огляди
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/174301
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року) / С.Л. Парновський // Вісник Національної академії наук України. — 2020. — № 12. — С. 21-30. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-174301
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1743012021-01-13T01:25:50Z Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року) Парновський, С.Л. Статті та огляди Нобелівську премію з фізики у 2020 р. присуджено відомому британському фізику, математику, філософу науки Роджеру Пенроузу (Roger Penrose) за «відкриття того, що утворення чорної діри є впевненим передбаченням загальної теорії відносності», а також німецькому астрофізику Райнгарду Генцелю (Reinhard Genzel) та американському астроному Андреа Гез (Andrea Ghez) — «за відкриття надмасивного компактного об'єкта в центрі нашої Галактики». The Nobel Prize in Physics in 2020 was awarded to the famous British physicist, mathematician, philosopher of science Roger Penrose “for the discovery that black hole formation is a robust prediction of the general theory of relativity” as well as German astrophysicist Reinhard Genzel and American astronomer Andrea Ghez “for the discovery of a supermassive compact object at the center of our galaxy.” 2020 Article Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року) / С.Л. Парновський // Вісник Національної академії наук України. — 2020. — № 12. — С. 21-30. — укр. 0372-6436 DOI: doi.org/10.15407/visn2020.12.021 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/174301 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Парновський, С.Л. Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року) Вісник НАН України
description	Нобелівську премію з фізики у 2020 р. присуджено відомому британському фізику, математику, філософу науки Роджеру Пенроузу (Roger Penrose) за «відкриття того, що утворення чорної діри є впевненим передбаченням загальної теорії відносності», а також німецькому астрофізику Райнгарду Генцелю (Reinhard Genzel) та американському астроному Андреа Гез (Andrea Ghez) — «за відкриття надмасивного компактного об'єкта в центрі нашої Галактики».
format	Article
author	Парновський, С.Л.
author_facet	Парновський, С.Л.
author_sort	Парновський, С.Л.
title	Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року)
title_short	Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року)
title_full	Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року)
title_fullStr	Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року)
title_full_unstemmed	Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року)
title_sort	нобелівський комітет продовжує віддавати борги (деякі думки з приводу нобелівської премії з фізики 2020 року)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2020
topic_facet	Статті та огляди
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/174301
citation_txt	Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року) / С.Л. Парновський // Вісник Національної академії наук України. — 2020. — № 12. — С. 21-30. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT parnovsʹkijsl nobelívsʹkijkomítetprodovžuêvíddavatiborgideâkídumkizprivodunobelívsʹkoípremíízfíziki2020roku
first_indexed	2025-07-15T11:14:28Z
last_indexed	2025-07-15T11:14:28Z
_version_	1837711301386698752
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2020, № 12 21 НОБЕЛІВСЬКИЙ КОМІТЕТ ПРОДОВЖУЄ ВІДДАВАТИ БОРГИ Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року Нобелівську премію з фізики у 2020 р. присуджено відомому британському фізику, математику, філософу науки Роджеру Пенроузу (Roger Penrose) за «відкриття того, що утворення чорної діри є впевненим передбаченням за- гальної теорії відносності», а також німецькому астрофізику Райнгарду Генцелю (Reinhard Genzel) та американському астроному Андреа Гез (Andrea Ghez) — «за відкриття надмасивного компактного об’єкта в цен- трі нашої Галактики». Думка, винесена у заголовок статті, виникла у мене одразу, що- йно я дізнався, кому присудили Нобелівську премію з фізики за 2020 рік. Рішення Нобелівського комітету було одночасно і очікуваним, і несподіваним. Спробую пояснити, чому я так вважаю і про які борги йдеться. Насамперед маю на увазі бор- ги Нобелівського комітету перед фахівцями із загальної теорії відносності (ЗТВ) та астрономами. Але почну по порядку. У тому, що Нобелівською премією відзначили відразу трьох учених, немає нічого незвичайного, у наш час це стало майже стандартом. Як відомо, за заповітом померлого в 1896 р. Аль- фреда Нобеля, премії його імені за досягнення в галузі фізіоло- гії та медицини, фізики, хімії, літератури, а також за видатний внесок у зміцнення миру вручаються щороку, і в кожній з цих категорій нагорода може дістатися як одній людині (найчасті- ше так трапляється з преміями в галузі літератури), так і двом чи трьом ученим. Якщо їх троє, то можна також половину пре- мії віддати одному лауреату, а другу половину розділити між двома іншими. Проте не можна присудити премію відразу чо- тирьом науковцям. Востаннє Нобелівську премію з фізики одному вченому присуджували в далекому вже 1992 р. Цікаво, що ним був Жорж (Георгій) Шарпак — французький фізик єврейського походження, який народився на території нинішньої України, а тоді — Польщі, в містечку Дубровиця Рівненської області. Но- белівським лауреатом він став за відкриття і розвиток детек- ПАРНОВСЬКИЙ Сергій Людомирович — доктор фізико-математичних наук, професор, провідний науковий співробітник Астрономічної обсерваторії Київського національного університету імені Тараса Шевченка doi: https://doi.org/10.15407/visn2020.12.021 22 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ торів елементарних частинок, зокрема багато- дротової пропорційної камери (MWPC), яку частіше називають камерою Шарпака. З усіх «фізичних» Нобелівських премій, присуджених у XXI ст., тільки шість разів її отримали двоє вчених, у решті випадків лау- реатів було троє. Причину такої тенденції по- яснити легко. На момент смерті Альфреда Но- беля засновану ним премію було забезпечено без перебільшення величезною грошовою ви- нагородою, особливо для рівня статків учених. І хоча з роками сума премії зростала, зараз це не такі вже й великі гроші. Сьогодні гольфіст чи тенісист, здобувши перемогу у великому турнірі, може заробити й більшу суму, а профе- сійний боксер отримує її лише за участь у бою, навіть якщо він його програє. Куди важливі- шими в Нобелівській премії є слава і повага, що супроводжують лауреатів цієї найціннішої і найпрестижнішої наукової нагороди. Ось Но- белівський комітет і користується своїм пра- вом роздавати цю славу. Отже, розібравшись з кількістю лауреатів, подивимося, за що саме англійцю серу Родже- ру Пенроузу дали половину Нобелівської пре- мії з формулюванням: «за відкриття того, що утворення чорної діри є впевненим (або «на- дійним», «строгим» — в англійському тексті вжито слово robust, яке можна перекладати по-різному) передбаченням загальної теорії відносності». І тут криються цілих дві неспо- діванки. Перша полягає в тому, що премія пов’язана із загальною теорією відносності. Всі знають, що цю теорію розробив Альберт Ейнштейн, але, можливо, не всім відомо, що Нобелівську премію за це він не отримав. Нобелівським ла- уреатом А. Ейнштейн став у 1921 р. «за заслу- ги перед теоретичною фізикою й особливо за відкриття закону фотоелектричного ефекту». При цьому всі розуміли, що хоча квантування світла, а саме це мається на увазі в офіційному формулюванні Нобелівського комітету, і важ- ливе, загальна теорія відносності все ж набага- то більш вагоме досягнення. Дійсно, на основі передбаченого Ейнштейном вимушеного ви- промінювання працюють лазери, які увійшли в наше повсякденне життя, але ЗТВ — це одна з вершин теоретичної фізики. Тому всім було ясно, що премію Альберту Ейнштейну прису- дили саме за загальну теорію відносності, по- при те, що формально вказали інше досягнен- ня, адже їх у Ейнштейна вистачало. Колись у журналі Європейського фізичного товариства було надруковано статтю, в якій докладно роз- повідалося, хто з членів Нобелівського коміте- ту «пробив» цю премію і як нелегко йому було це зробити. У чому ж причина такого «небажання» Но- белівського комітету? Річ у тім, що тоді Но- белівські премії давали не за теоретичні до- сягнення, а за щось конкретне, що можна було «помацати руками» і в чому не було жодних сумнівів. Наприклад, премію за попередній, 1920, рік було присуджено Шарлю Гійому з формулюванням: «як визнання його заслуг перед точними вимірами у фізиці — відкрит- тя аномалій у нікелевих сталевих сплавах». Сплави — вони ось, лежать на столі, тоді як на користь справедливості загальної теорії від- носності на початку 1920-х років було ще дуже мало аргументів, і навіть ті, які були, не можна було вважати незаперечними доказами. З ін- шого боку, з’явилися рекордні за точністю на той час вимірювання, пов’язані з фотоефектом. От і вирішили премію все ж дати, але за фото- ефект. Минали роки. У загальній теорії відносності з’явилися розв’язки, які описують чорні діри, виникнення Всесвіту, утворення елементів у перші хвилини його існування та багато іншо- го, але жодне з цих досягнень не було удосто- єно Нобелівської премії, хоча загальна теорія відносності витримувала все нові й нові пере- вірки з точністю, яка постійно збільшувалася. Першою Нобелівською премією, хоч якось пов’язаною із загальною теорією відносності, стала премія за 1978 р., половину якої при- судили Арно Аллану Пензіасу і Роберту Ву- дро Вільсону «за відкриття мікрохвильового реліктового випромінювання». Як бачимо, в офіційному пресрелізі Нобелівського коміте- ту не згадано ані загальну теорію відносності, ані космологію. Премію дали за конкретне від- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2020, № 12 23 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ криття двом інженерам-практикам і нікому з теоретиків, які передбачили існування цього самого реліктового випромінювання. Щоправ- да, головний кандидат на цю роль — уродже- нець Одеси Георгій Гамов — на той час уже по- мер, а Нобелівську премію не дають посмерт- но, однак можна було включити когось з інших космологів, що займаються цією проблемою. Так, зрештою, і сталося, коли в 2019 р. по- ловину Нобелівської премії отримав відомий теоретик Джеймс Піблс з формулюванням «за теоретичні відкриття у фізичній космо- логії», що стосувалося, зокрема, і реліктового випромінювання. Тобто борги космологам Но- белівський комітет почав віддавати ще мину- лого року. Чому ж тоді Георгій Гамов за жит- тя не отримав Нобелівську премію, на яку він безсумнівно заслуговував? Ще в 1933 р. він з дружиною втекли з СРСР, ставши неповер- ненцями, а сваритися з Радянським Союзом у післявоєнні роки Нобелівський комітет не мав бажання. Крім того, експериментального під- твердження теорії не було до самого відкриття реліктового випромінювання. Однак продовжимо вивчати список Нобе- лівських премій з фізики, шукаючи в ньому номінації, пов’язані із загальною теорією від- носності. У 1993 р. премію було присуджено з формулюванням: «за відкриття нового типу пульсарів, що відкрило нові можливості у ви- вченні гравітації». Тут уперше згадано граві- тацію, але не загальну теорію відносності, та й премію дали не за теоретичні дослідження, а за відкриття пульсарів. Проте це дуже вагомий аргумент на користь існування гравітаційних хвиль і справедливості формул загальної тео- рії відносності, що їх передбачила. У XXI ст. ситуація кардинально змінилася. У 2006 р. Нобелівський комітет присудив пре- мію «за відкриття анізотропії і чорнотільної структури енергетичного спектра космічного фонового випромінювання». Це інша назва того самого реліктового випромінювання, і знову премію дали за спостереження, а загаль- ну теорію відносності не згадали. Офіційне формулювання премії за 2011 р. — «за відкриття прискореного розширення Все- світу за допомогою спостережень далеких над- нових». Це відкриття безпосередньо пов’язане з космологією і загальною теорією відносності, хоча ці слова знову не прозвучали. Премію 2017 р. присуджено «за вирішаль- ний внесок у розроблення детектора LIGO та спостереження гравітаційних хвиль». Однак, як і в попередні роки, нагорода стосується експериментів та спостережень, пов’язаних з об’єктами та явищами, які пояснює загальна теорія відносності. Про премію 2019 р. Джейм- су Піблсу я вже згадував вище. І ось нарешті цього року премію присуди- ли з формулюванням, яке я повторю ще раз: «за відкриття того, що утворення чорної діри є впевненим передбаченням загальної теорії відносності». У цих словах багато незвичайно- го. Передусім уперше названо загальну теорію відносності, а також чорні діри. І це при тому, що існування самих чорних дір доведено ще не на сто відсотків. Швидше за все вони існують, але раніше подібний рівень аргументів на ко- ристь існування будь-чого для Нобелівсько- го комітету вважався недостатнім. Крім того, премію вперше дали за чисту теорію. Минуло- річна премія теоретика Джеймса Піблса все ж таки була пов’язана не лише з теорією, а й з об- робкою спостережень. Після такого довгого вступу я переходжу до того, за що ж саме Роджера Пенроуза було удо- стоєно Нобелівської премії з фізики. Спочатку слід сказати кілька слів про чорні діри. Загалом про них можна розповідати довго і багато, на- віть на популярному рівні, але я просто про- цитую один фрагмент з книги «Як влаштовано Всесвіт. Вступ до сучасної космології»: «Чорна діра — це об’єкт, густина якого є настільки ви- сокою, що кривина простору-часу та припливні сили в її центрі стають нескінченно великими. Така ситуація називається просторово-часовою сингулярністю, спрощено — просто сингуляр- ністю. Ця сингулярність оточена горизонтом подій, який є певним аналогом «поверхні» Парновський С., Парновський О. Як влаштовано Все світ. Вступ до сучасної космології. Львів: Вид-во Старого лева, 2019. 24 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ чорної діри. Будь-яке тіло, зокрема світло, що проходить крізь горизонт подій, не може вийти назовні і мусить рухатися в напрямку до цен- тральної сингулярності. <...> Відстань від син- гулярності до горизонту подій називається ра- діусом Шварцшильда, який є пропорційним до маси чорної діри. Він є достатньо малим: раді- ус Шварцшильда Сонця становить приблизно 3 км, а радіус Шварцшильда Землі — 9 мм <...>. Упродовж тривалого часу, з отримання пер- ших розв’язків до перших спостережень чор- них дір, ставлення до них серед астрономів змі- нювалося від цілковитого заперечення до про- голошення будь-якого незрозумілого об’єкта чорною дірою. Проблема з їх спостереженням полягає в тому, що саму чорну діру неможливо побачити, адже вона випромінює лише надзви- чайно слабке квантове випромінювання Гокін- га. Більш-менш прямі спостереження можливі лише у двох випадках: або це надмасивна чор- на діра, і ми можемо спостерігати орбітальний рух довколишніх зірок навколо неї (так було відкрито чорну діру Стрілець A* в центрі нашої Галактики), або ця чорна діра є компонентом подвійної зоряної системи, і ми можемо спо- стерігати випромінювання матерії, що падає на неї (так званий акреційний диск)». Додам, що астрономи знайшли на небі бага- то об’єктів, які скоріш за все є чорними діра- ми. Так, на фото, зробленому американською космічною рентгенівською обсерваторією «Чандра» (рис. 1), можна побачити безліч та- ких об’єктів. Для отримання цього зображен- ня знадобилося понад 7 мільйонів секунд екс- позиції, адже на знімку є дуже далекі і слабкі джерела рентгенівського випромінювання. Концентрація чорних дір на ньому величезна: на ділянці неба, яку займає повний Місяць, по- містилося б близько 5000 чорних дір. До речі, у згаданій вище книзі окремий і до- сить великий розділ присвячено властивос- тям чорних дір, ефектам поблизу них, опису падіння матеріального об’єкта на діру тощо. І це тільки основні відомості про ці об’єкти. Не буду тут вдаватися в подробиці, хоча ці поки що загадкові об’єкти, без сумніву, заслуговують на ближче знайомство, проте відзначу дві най- важливіші деталі. По-перше, чорні діри опису- ються точними розв’язками рівнянь загальної теорії відносності, виведених А. Ейнштейном більш як століття тому. Ці розв’язки отримали різні науковці, такі як Карл Шварцшильд, Рой Керр, Ганс Райснер, Гуннар Нордстрьом, Езра Ньюмен. По-друге, в космосі є багато масив- них компактних об’єктів, які за всіма ознаками можуть бути чорними дірами. Їх знайшли та дослідили астрономи у різних країнах світу. Тепер детальніше про внесок Роджера Пен- роуза. Я пишу цю статтю наступного дня після оголошення нобелівських лауреатів з фізики і мав можливість прочитати, що пишуть про це в різних ЗМІ. Практично ніхто з тих, хто тор- кався цієї теми, так і не спромігся чітко сфор- мулювати, що саме зробив Р. Пенроуз, бо не він знайшов розв’язки, не він виявив їх фізичний зміст. Це зробили його попередники. Деякі за- соби масової інформації натякають або прямо пишуть, що він довів, що чорні діри утворю- ються при колапсі зір. Колапс — це стискання матерії докупи, своєрідний «вибух навпаки», коли речовина летить до центра і якась її час- тина може утворити чорну діру. Таке час від Рис. 1. Фотографія ділянки неба з чорними дірами, зроблена американським рентгенівським супутником «Чандра» ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2020, № 12 25 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ часу трапляється при спалахах наднових зір. На жаль, це твердження (що саме Р. Пенроуз довів, що чорні діри утворюються при колап- сі) також невірне. Роджер Пенроуз не вивчав деталі колапсу зорі, але він зробив дещо більш загальне. Р. Пенроуз займався математичними аспек- тами загальної теорії відносності і довів, що всередині горизонту будь-якої чорної діри за- вжди має бути сингулярність. Теорему про це він оприлюднив ще у 1965 р. Тоді фізики ви- вчили поведінку простору-часу зовні та все- редині горизонту (або горизонтів, бо їх може бути декілька) чорних дір, яка описується одним із відомих розв’язків загальної теорії відносності, і у всіх випадках виявили там сингулярність. Але ніщо не заважає припус- тити, що в інших розв’язках її може не бути. Роджер Пенроуз спростував таку можливість. Сингулярність є невід’ємною ознакою кожної чорної діри. Практично одночасно подібну теорему до- вів Стівен Гокінг. Тільки за його висновками сингулярність мала існувати не всередині ді- ри, а в минулому або майбутньому будь-якого Всесвіту. Зрозуміло, що внесок Роджера Пенроуза у загальну теорію відносності не обмежується лише цією теоремою, він зробив багато чого іншого, але Нобелівську премію здобув саме за це. З інших його результатів та припущень хочу згадати гіпотезу, яка дістала назву «прин- цип космічної цензури Пенроуза». Серед точ- них розв’язків загальної теорії відносності є такі, що описують об’єкти, ще більш загадкові, ніж чорні діри. Вони звуться голими сингуляр- ностями, оскільки мають сингулярність, але не мають горизонту подій, що її оточує. Наведу ще одну цитату з книги «Як влашто- вано Всесвіт. Вступ до сучасної космології»: «Гола сингулярність є своєрідним краєм світу, оскільки ми можемо наблизитися до неї як за- вгодно близько та повернутися, якщо не згаду- вати про припливні сили, які намагатимуться роздерти нас на шматки. Це також означає, що будь-що — НЛО чи космічні мацальця цикло- пічних пропорцій — можуть так само вилізти звідти. На щастя для нас, припливні сили по- шматують будь-яких прибульців, так що звід- ти виходитимуть насамперед фотони та інші елементарні частинки. Звідки вони беруться, якщо взагалі беруться? Ніхто не знає. Роман- тично кажучи, голі сингулярності є дверми, чи принаймні кватиркою, між нашим світом і якимось іншим, тобто вони є двобічними пор- талами в інший світ, на відміну від однобічних чорних дір або кротячих нір. Існування хоча б однієї голої сингулярності становить фундаментальну проблему для су- часної фізики. По-перше, ми не впевнені, що відомі нам закони фізики працюють в їхньо- му околі. По-друге, енергія та інформація, що передаються з голих сингулярностей, можуть впливати на еволюцію нашого Всесвіту, що унеможливлює прогнозування його майбут- нього. Для уникнення цієї проблеми Р. Пенро- уз запропонував так званий принцип «косміч- ної цензури», згідно з яким, кожна сингуляр- ність, що утворилася під час колапсу, має бути цнотливо прикрита горизонтом подій». Однак повернемося до боргу, який нібито сплачує Нобелівський комітет. Це своєрід- Рис. 2. Орбіти зір, що обертаються навколо надмасив- ного компактного об’єкта Стрілець А* з періодом по- рядку десяти років 26 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ ний борг перед фахівцями із загальної теорії відносності, які не отримували премій майже сторіччя, а саму ЗТВ не згадували в офіційних формулюваннях. Борг перед тими самими чор- ними дірами, про які науковці багато чого вже дізналися. У певному сенсі можна говорити і про борг перед Стівеном Гокінгом, який без- перечно заслуговував на Нобелівську премію не менше, ніж Роджер Пенроуз, але так і не отримав її. Тепер настав час згадати і про другу полови- ну цьогорічної Нобелівської премії з фізики. І тут також можна вести мову про борг, але вже перед астрономами. У своєму заповіті Альфред Нобель подбав про те, щоб премію не давали за роботи з математики та астрономії. Є по- ширена легенда про причини такого рішення, хоча шведські математики і наполягають на її хибності. Як би там не було, впродовж століт- тя астрономи залишалися без Нобелівських премій (за винятком згаданої раніше премії за відкриття нового виду пульсарів, пов’язаної з гравітаційними хвилями). Відкриття квазарів, звичайних пульсарів, магнетарів, нейтронних зір та іншої «екзотики» не розтопило лід у серцях членів Нобелівського комітету, які по- важали і неухильно виконували волю засно- вника премії. Однак, чим далі розвивалася наука, тим тон- шою ставала грань між фізикою та астроно- мією. Скажіть, до якої з цих галузей слід від- носити астрофізиків або космологів? А в остан- нє десятиліття почав активно розвиватися напрям, який пов’язує астрономію з фізикою полів і фізикою елементарних частинок. Ан- глійською він називається astroparticle physics, а у нас з легкої руки Андрія Сахарова — кос- момікрофізикою. І досягнення астрофізики, космології та космомікрофізики вже не можна було ігнорувати. Саме за них і було присудже- но згадані мною премії. А минулого року спра- ва дійшла вже до чистої астрономії. Частину Нобелівської премії з фізики 2019 р. дали за розроблення деяких методів дослідження екзо- планет, тобто планет в інших зоряних системах. Цьогоріч також відзначили астрономів. По- ловину премії розділили між двома дослідни- ками — Райнгардом Генцелем з Німеччини та Андреа Гез зі Сполучених Штатів Америки з формулюванням: «за відкриття надмасивно- го компактного об’єкта в центрі нашої Галак- тики». Цей об’єкт зветься Стрілець А, або Sagittarius A. Скоріш за все, це надмасивна чорна діра з масою 4,15 мільйона мас Сонця, розташована справді в центрі Молочного (або Чумацького) Шляху, де світло швидко погли- нається газом і пилом. Тому спостереження слід проводити в інфрачервоному або радіоді- апазоні. Відповідне випромінювання з центра Галактики було виявлено давно, але групи, в які входили лауреати, змогли виявити зорі, що обертаються за еліптичними орбітами на- Рис. 3. Зображення надмасивної чорної діри в галактиці Мессьє 87 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2020, № 12 27 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ вколо центрального компактного масивного об’єкта (рис. 2), і впродовж десятиліть вивча- ли їх рух. Аналізуючи параметри орбіти та пе- ріод обертання, вони встановили масу об’єкта Sagittarius A. Подібні та набагато масивніші об’єкти є в центрах багатьох галактик. Нещодавно група астрономів досліджувала два з них — Стрі- лець А та надмасивну чорну діру в галактиці Мессьє 87 (Messier 87). Зображення останньої (рис. 3) засоби масової інформації поширили як «фото чорної діри», хоча це зовсім не фото, а результат опрацювання даних з радіотелес- копів, об’єднаних в єдину мережу як частини величезного радіоінтерферометра. Втім, важлива не назва, а те, що зображення є додатковим аргументом на користь того, що в галактиці Мессьє 87 є надмасивна чорна діра, а не, припустимо, гола сингулярність. Однак, що б то не було, цей космічний об’єкт неможливо описати без загальної теорії від- носності та досліджувати без використання астрономічних методів. А коли чорна діра, особливо надмасивна, пропонує кандидатів на чергову премію, Нобелівський комітет схиль- ний дослухатися до цих натяків. БІОГРАФІЇ ЛАУРЕАТІВ Сер Роджер Пенроуз Sir Roger Penrose Роджер Пенроуз народився 8 серпня 1931 р. в англій- ському місті Колчестер у графстві Ессекс. Його бать- ко, Лайонел Пенроуз, був відомим генетиком, психіа- тром, чий внесок у розвиток математичної генетики і генетичного аналізу багатьох спадкових захворювань, зокрема синдрому Дауна, відзначено премією Ласкера (1960). Мати, Маргарет Літс, також мала медичну осві- ту і працювала лікарем. Цікаво, що в одному з інтерв’ю Роджер Пенроуз згадав, що його бабка по материн- ській лінії, Сара Натансон, у 1880-х роках переїхала в Англію з Санкт-Петербурга. Вона була піаністкою, походила з єврейської родини, але розірвала зв’язки з родичами після знайомства з майбутнім чоловіком — британським фізіологом, одним з перших біохіміків Джоном Бересфордом Літсом. Шкільні роки Роджера пройшли в Канаді, де напри- кінці 1930-х — на початку 1940-х років працював його батько. Там юнак під впливом батька та свого шкіль- ного вчителя серйозно захопився математикою і після повернення до Великої Британії блискуче закінчив Університетський коледж Лондона, здобувши там сту- пінь бакалавра. У 1956–1957 рр. Р. Пенроуз був асистентом лектора в Бедфорд-коледжі в Лондоні, потім науковим співро- бітником у коледжі Святого Іоанна в Кембриджі. Зго- дом він перейшов до Кембриджського університету, де в 1958 р. захистив дисертацію, присвячену застосуван- ню тензорних методів в алгебраїчній геометрії. Потім отримав стипендію НАТО на дослідження і в 1959– 1961 рр. працював у США, спочатку в Принстоні, а потім у Сіракузькому університеті (штат Нью-Йорк). Повернувшись до Лондона, з 1961 по 1963 р. обіймав посаду дослідника в Королівському коледжі в Лондо- ні, а потім ще на рік поїхав до США як запрошений ад’юнкт-професор у Техаському університеті в Остіні. У 1964 р. Р. Пенроуз перейшов у коледж Беркбека в Лондоні, де спочатку був лектором, а за два роки став професором прикладної математики. У 1973 р. обі- йняв посаду професора математики в Оксфордському університеті і працював на ній до 1998 р., після чого й донині залишається почесним професором. У 1998– 2001 рр. був професором геометрії у Грешемському ко- леджі в Лондоні. Одного разу, ще під час навчання в Кембриджі, Р. Пенроуз відвідав виставку відомого художника-гра- фіка Мауріца Ешера і, захопившись його роботами, розробив дві нині широко відомі топологічні абстрак- ції, так звані неможливі фігури — трикутник Пенроуза і нескінченні сходи Пенроуза. Разом з батьком вони опублікували їх опис у журналі з психології, а копію статті надіслали Ешеру. Ці зображення надихнули майстра оптичних ілюзій на створення знаменитих лі- тографій «Водоспад» і «Сходження та спуск». У Кембриджському університеті Роджер Пенроуз близько зійшовся з молодим космологом Деннісом 28 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Шіамою. Це знайомство без перебільшення стало для нього доленосним, оскільки часті розмови з Д. Ші- амою змістили інтерес Р. Пенроуза від чистої мате- матики до астрофізики. Річ у тім, що вже в перших космологічних моделях на основі загальної теорії від- носності для окремих ідеально впорядкованих об’єктів з’являлася сингулярність, тобто ситуація, коли коефі- цієнти в метриці простору-часу стають нескінченни- ми. Однак їх вважали ідеалізованими об’єктами, які навряд чи могли б існувати в реальності. Роджер Пен- роуз застосував для вирішення цієї проблеми нові на той час підходи, зокрема топологічні інструменти, і по- казав, що сингулярність виникає в результаті гравіта- ційного колапсу масивних об’єктів незалежно від си- метрії, тобто вона є загальною ситуацією, а не просто властивістю якогось конкретного розв’язку. У 1965 р. в журналі Physical Review Letters вийшла його стаття «Гравітаційний колапс і просторово-часові сингуляр- ності» (Gravitational Collapse and Space-Time Singu- larities), яка стала класичною і вважається однією з найважливіших фундаментальних робіт, що вплинули на подальше дослідження проблеми сингулярності в загальній теорії відносності, вивчення чорних дір та розвиток астрофізики. Наступні кілька років Роджер Пенроуз тісно спів- працював зі Стівеном Гокінгом — мабуть, найвідомі- шим учнем Д. Шіами. Результатом їхньої роботи стали теореми Пенроуза–Гокінга в загальній теорії віднос- ності, які намагаються дати відповідь на запитання, як саме гравітація породжує сингулярності. У 1969 р. Р. Пенроуз сформулював принцип так зва- ної слабкої космічної цензури, який полягає в тому, що властивості Всесвіту не допускають спостереження голої сингулярності. Десять років потому він запропо- нував гіпотезу сильної космічної цензури. У 1967 р. Р. Пенроуз розробив теорію твісторів, у 1971 р. винайшов спінові мережі (spin network) які широко використовують для опису геометрії просто- ру-часу в петльовій квантовій гравітації, в 1974 р. за- пропонував відому мозаїку Пенроуза, що дозволяє за допомогою всього двох видів плиток досить простої форми замостити нескінченну площину неперіодич- ним самоподібним візерунком. У 1984 р. такі струк- тури було знайдено в розміщенні атомів у квазікрис- талах (Нобелівська премія з хімії 2011 р). У 1990-х роках спільно зі Стюартом Гамероффом (Stuart Hameroff) Р. Пенроуз розробив теорію квантового нейрокомп’ютингу, в якій активність мозку розгляда- ється як переважно квантовий процес. Як і Стівен Гокінг, Роджер Пенроуз став відомим широкому загалу завдяки своїм науково-популярним книжкам. Якщо С. Гокінга у засобах масової інформа- ції прославила книга «Коротка історія часу» (1988), то Р. Пенроуза — «Новий розум імператора» (1989), в якій він стверджує, що відомі нам закони фізики не можуть пояснити феномен свідомості. Ці ідеї він роз- винув надалі в книзі «Тіні розуму. У пошуках науки про свідомість» (1994). У співавторстві зі С. Гокін- гом вийшли книги «Природа простору і часу» (1996) та «Велике, мале і людський розум» (1997). У книзі «Шлях до реальності» (2004) Р. Пенроуз виклав свої погляди на фізичні закони Всесвіту. Роджер Пенроуз є почесним професором багатьох зарубіжних університетів і академій. У 1994 р. за ви- датні заслуги в розвитку науки королева Великої Бри- танії присвоїла йому лицарський титул. Його наукові здобутки відзначено численними нагородами: • премія Денні Хайнемана в галузі математичної фізики від Американського фізичного товариства та Американського інституту фізики (1971); • медаль Еддінгтона Британського королівського астрономічного товариства (спільно зі Стівеном Го- кінгом, 1975); • Королівська медаль Лондонського королівського товариства (1985); • премія Вольфа з фізики (1988); • медаль Дірака від британського Інституту фізики (1988); • медаль Альберта Ейнштейна (1990); • медаль Гельмгольца (1998); • медаль Карла Шварцшильда (2000); • орден Співдружності «За заслуги» (2000); • медаль де Моргана Лондонського математичного товариства (2004); • медаль Коплі (2008). Райнгард Генцель Reinhard Genzel Райнгард Генцель народився 24 березня 1952 р. у ні- мецькому місті Бад-Гомбург, розташованому в землі Гессен, у родині професора фізики твердого тіла Люд- віга Генцеля та Єви-Марії Генцель. Після закінчення гімназії у Фрайбурзі Райнгард вивчав фізику в Рейнському університеті Фрідріха ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2020, № 12 29 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Вільгельма в Бонні, де в 1978 р. захистив дисертацію з фізики. Того самого року в Інституті радіоастрономії Макса Планка він захистив ще одну PhD-дисертацію з радіоастрономії. Потім переїхав до США: спочат- ку працював у Гарвардсько-Смітсонівському центрі астрофізики в Кембриджі (штат Массачусетс), а потім у Каліфорнійському університеті в Берклі (штат Калі- форнія) в групі під керівництвом відомого фізика, лау- реата Нобелівської премії (1964), винахідника лазерів Чарльза Таунса. Згодом став професором кафедри фі- зики в Берклі. У 1986 р. Р. Генцель повернувся до Німеччини, оскільки прийняв запрошення очолити Інститут по- заземної фізики Макса Планка в Гархінзі поблизу Мюнхена. З 1988 р. як почесний професор читає лек- ції в університеті Людвіга–Максиміліана в Мюнхені. З 1999 р. за сумісництвом обіймає посаду повного про- фесора в Каліфорнійському університеті в Берклі. Райнгард Генцель — відомий у світі фахівець з суб- міліметрової та інфрачервоної астрономії, а також у галузі галактичної астрофізики. Крім керівництва проєктами свого Інституту, він зробив значний внесок у розроблення розміщеної на телескопах і космічних платформах апаратури для спостережень у цих ді- лянках електромагнітного спектра, зокрема на Дуже Великому Телескопі (Very Large Telescope), розташо- ваному в Чилі, на Інфрачервоній космічній обсервато- рії (ISO), а також на космічній обсерваторії Гершель. У середині 1990-х років його група використовувала ці інструменти для відстеження руху зір у центрі Чу- мацького Шляху, навколо Стрільця A* і показала, що зорі обертаються навколо дуже масивного об’єкта, який зараз відомий як чорна діра. Р. Генцель також бере активну участь у дослідженнях, пов’язаних з ви- вченням процесів формування та еволюції галактик. Райнгард Генцель є членом багатьох академій і на- укових товариств, зокрема Американського фізичного товариства, Французької академії наук, Національної академії наук США, Академії Леопольдіна, Європей- ської академії, Баварської академії наук, Лондонського королівського товариства. Його наукові здобутки від- значено численними нагородами: • премія Ньютона Лейсі Пірса Американського астрономічного товариства для молодих науковців (1986); • премія Лейбніца Німецького науково-дослідного товариства DFG (1990); • премія Жуля Жансена Французького астрономіч- ного товариства (2000); • премія Бальцана (2003); • медаль Штерна–Герлаха Німецького фізичного товариства DPG (2003); • медаль Альберта Ейнштейна швейцарського То- вариства Альберта Ейнштейна (2007); • премія Шао (2008); • медаль Отто Гана (2008); • медаль Карла Шварцшильда Німецького астро- номічного товариства (2011); • премія Крафорда Шведської королівської акаде- мії наук (2012); • премія Тіхо Браге Європейського астрономічного товариства (2012); • орден «Pour le Mérite» Федерального президента Німеччини (2013); • премія Гарві Техніону (Ізраїль) (2014); • медаль Гершеля Британського королівського астрономічного товариства (2014); • великий хрест ордена «За заслуги перед Федера- тивною Республікою Німеччина» (2014). Андреа Міа Гез Andrea Mia Ghez Андреа Гез народилася 16 червня 1965 р. в Нью-Йорку (США). Її батько, Гілберт Гез, походив з єврейської родини, яка емігрувала в Сполучені Штати з Європи. Мати, Сюзанна Гайтон, була з ірландської католицької родини зі штату Массачусетс. У ранньому дитинстві її сім’я переїхала до Чикаго, де Андреа відвідувала Лабо- раторну школу при Чиказькому університеті. Посадка на Місяць космічної місії «Аполлон» дала їй дитячу мрію стати першою жінкою-астронавтом. У коледжі вона спочатку спеціалізувалася з математики, але зго- дом перейшла на фізику. У 1987 р. Андреа Гез здобула ступінь бакалавра з фізики в Массачусетському технологічному інсти- туті, а в 1992 р. в Каліфорнійському технологічному інституті захистила дисертацію під керівництвом відомого астронома, одного із засновників напряму інфрачервоної астрономії Джеррі Нойгебауера (Gerry Neugebauer). Нині Андреа Гез — професор кафедри фі- зики та астрономії Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі. 30 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (12) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Serge L. Parnovsky ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1855-1404 Astronomical observatory of Taras Shevchenko National University of Kyiv THE NOBEL COMMITTEE CONTINUES TO PAY ITS DEBTS Some thoughts on the Nobel Prize in Physics for 2020 The Nobel Prize in Physics in 2020 was awarded to the famous British physicist, mathematician, philosopher of science Roger Penrose “for the discovery that black hole formation is a robust prediction of the general theory of relativity” as well as German astrophysicist Reinhard Genzel and American astronomer Andrea Ghez “for the discovery of a supermas- sive compact object at the center of our galaxy.” Keywords: Nobel Prize in Physics, Roger Penrose, Reinhard Genzel, Andrea Ghez, black hole, general theory of relativ- ity. У 1998 р. в Обсерваторії Кека, розташованій на Гаваях, група астрофізиків під керівництвом Андреа Гез розпочала дослідження кінематики зірок поблизу центру Чумацького Шляху для визначення меж над- масивного об’єкта, відомого як Стрілець А*. Андреа Гез проводила спостереження незалежно від групи Райнгарда Генцеля, яка працювала на Європейській південній обсерваторії (ESO) Ла-Сілья в Чилі, і та- кож отримала незаперечні докази давно висловленого припущення про наявність у центрі нашої галактики надмасивної чорної діри та максимально точну на сьо- годні оцінку її маси. У 2004 р. Андреа Гез було обрано членом Націо- нальної академії наук США. У 2000 р. вона увійшла до двадцятки найперспективніших молодих учених США за версією журналу «Discover». Внесок Андреа Гез у розвиток астрономії відзначено багатьма нагородами: • премія Енні Кеннон — єдина жіноча нагорода в астрономії, яка щороку присуджується Американ- ським астрономічним товариством (1994); • стипендія Паккарда (1996); • премія Ньютона Лейсі Пірса Американського астрономічного товариства для молодих науковців (1998); • премія Марії Гепперт-Маєр Американського фі- зичного товариства (1999); • премія Секлера Тель-Авівського університету (2004); • стипендія МакАртура (2008); • премія Крафорда Шведської королівської акаде- мії наук (2012).

Нобелівський комітет продовжує віддавати борги (Деякі думки з приводу Нобелівської премії з фізики 2020 року)

Репозитарії

Схожі ресурси