Торн, Кип
Кип Сти́вен Торн (англ. Kip Stephen Thorne; род. 1 июня 1940, Логан, штат Юта) — американский физик и астроном, один из главных мировых экспертов по общей теории относительности. Лауреат Нобелевской премии по физике 2017 года — за экспериментальную регистрацию гравитационных волн.
Член Национальной академии наук США (1973), иностранный член РАН (1999).
Специалист в области теории гравитации, астрофизики, квантовой теории измерений. Близкий друг и коллега покойного Стивена Хокинга. Один из основателей международного проекта поиска гравитационных волн LIGO.
Общие сведения
| Кип Торн | |
|---|---|
| англ. Kip Thorne | |
| Имя при рождении | Кип Стивен Торн[1] |
| Дата рождения | 01.06.1940[2] |
| Место рождения | Логан, штат Юта, США |
| Страна | США[3] |
| Научная сфера | физика, астрономия |
| Место работы | Калифорнийский технологический институт[4] |
| Образование | |
| Учёная степень | PhD по физике[5] |
| Учёное звание |
Член Национальной академии наук США (1973) Иностранный член РАН (1999)[4] |
| Научный руководитель | Джон Арчибальд Уилер[6] |
| Известен как | один из основателей LIGO[7] |
| Награды и премии |
Медаль Альберта Эйнштейна (2009) Премия Кавли по астрофизике (2016) |
Биография
В 1962 году получил степень бакалавра в Калифорнийском технологическом институте. Затем продолжил обучение в Принстонском университете, где в 1963 году получил степень магистра, а в 1965 году — степень доктора философии (PhD) под руководством Джона Арчибальда Уилера. В 1981 году стал почётным доктором МГУ[9].
С 1991 года Фейнмановский профессор Калифорнийского технологического института, член Американской академии искусств и наук (1972), член учёного совета НАСА. В 2009 году ушёл в отставку, оставаясь почётным Фейнмановским профессором Калтеха, сосредоточившись на работе над учебником общей физики, популярными книгами и фильмами[10].
11 февраля 2016 года одним из четырёх физиков представлял коллаборацию LIGO на пресс-конференции, посвящённой открытию гравитационных волн.
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[11].
В 1977 году совместно с Анной Житков из Кембриджского университета выдвинул предположение о существовании гипотетического звёздного объекта: красного гиганта с нейтронной звездой в качестве ядра — так называемый объект Торна — Житков[12]. Первый кандидат в такие объекты, получивший обозначение HV 2112, был открыт в 2014 году.
В 1988 году опубликовал с соавторами в журнале Physical Review Letters статью «Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition»[13], в которой показал, что построение машины времени не противоречит теориям, принятым в настоящее время научным сообществом.
В 1994 году опубликовал книгу для широкого круга читателей «Чёрные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна», переведённую на шесть языков, в частности на русский[14].
Автор идеи (совместно с Линдой Обст) и научный консультант 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[15][16]. Впоследствии Торн написал книгу «Наука за кадром „Интерстеллара“», в которой объяснил научные концепции фильма. Также появился в качестве камео в телесериале «Теория Большого взрыва»[17].
В октябре 2018 года был почётным гостем на Всероссийском фестивале науки «NAUKA 0+» в Москве, где выступил с лекцией[18].
После получения Нобелевской премии Торн продолжил активную деятельность по популяризации науки. В 2022 году был одним из ключевых гостей на международном фестивале науки и искусства Starmus в Армении[19]. В 2023 году совместно с художницей Лией Хэллоран выпустил книгу «The Warped Side of Our Universe» («Искривлённая сторона нашей Вселенной»), в которой научные концепции объясняются через поэзию и живопись[20]. В июне 2024 года был удостоен степени почётного доктора наук Кембриджского университета[21], а в ноябре того же года посетил Китай для участия в научных мероприятиях[22].
Научная деятельность
Научные интересы Кипа Торна сосредоточены в области релятивистской астрофизики, теории гравитации и квантовой теории измерений. Его работа охватывает теоретические и экспериментальные аспекты общей теории относительности и является фундаментальной для современной гравитационно-волновой астрономии[23].
Гравитационные волны и LIGO
Центральная тема научной карьеры Торна — гравитационные волны. С конца 1960-х годов его исследовательская группа разрабатывала математический аппарат для расчёта волн, излучаемых такими астрофизическими объектами, как чёрные дыры и нейтронные звёзды[23]. Торн является одним из трёх основателей лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), где он выступал главным идеологом и теоретиком. Его группа определила потенциальные источники гравитационных волн для LIGO и разработала методы анализа данных, необходимые для извлечения слабых сигналов из шума[23].
Релятивистская астрофизика и чёрные дыры
Торн внёс значительный вклад в теорию чёрных дыр. Он является одним из авторов «теоремы об отсутствии волос», согласно которой свойства стационарной чёрной дыры полностью определяются её массой, спином и электрическим зарядом[23]. Совместно с Игорем Новиковым и Доном Пейджем разработал релятивистскую теорию тонких аккреционных дисков вокруг чёрных дыр[23]. В 1977 году вместе с Анной Житков выдвинул гипотезу о существовании экзотических звёзд — объектов Торна — Житков, представляющих собой красные гиганты с нейтронной звездой в ядре[12].
Кротовые норы и путешествия во времени
Торн известен своими работами о гипотетической возможности существования кротовых нор (червоточин). В статье 1988 года он с соавторами показал, что для удержания проходимой кротовой норы в открытом состоянии требуется так называемая экзотическая материя с отрицательной плотностью энергии[24][13]. Его исследования также продемонстрировали, что при определённых условиях кротовую нору теоретически можно превратить в машину времени[25]. При этом сам Торн подчёркивал, что законы физики, скорее всего, запрещают существование экзотической материи в необходимых количествах, что делает создание кротовой норы на практике крайне маловероятным[26].
Квантовая теория измерений
Работа Торна в области квантовой теории измерений была тесно связана с практическими задачами LIGO. Для обнаружения чрезвычайно слабых гравитационных сигналов требовалось создание детекторов, чувствительность которых ограничена фундаментальными квантовыми законами. Торн и его коллеги занимались анализом квантового шума и разработкой методов его преодоления в прецизионных измерениях.
Отличия
- 1983 — Силлимановская лекция
- 1992 — Премия памяти Рихтмайера
- 1996 — Медаль Карла Шварцшильда
- 1996 — Премия Юлия Эдгара Лилиенфельда
- 2009 — Медаль Альберта Эйнштейна
- 2010 — Медаль Нильса Бора
- 2016 — Премия по фундаментальной физике
- 2016 — Премия Грубера
- 2016 — Премия Шао
- 2016 — Премия Кавли
- 2016 — Премия Томалла
- 2016 — Премия Харви
- 2016 — Премия Жоржа Леметра
- 2016 — Медаль Оскара Клейна
- 2017 — Премия принцессы Астурийской
- 2017 — Премия Фудань-Чжунчжи
- 2017 — Премия Джузеппе и Ванны Коккони
- 2017 — Нобелевская премия по физике (1/4 премии)
- 2018 — Премия Льюиса Томаса[27]
- 2020 — Медаль Джеймса Мэдисона
- 2021 — Большая золотая медаль Университета Коменского[28]
Почётный доктор Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (1981)[29], Университета Глазго (2001)[30] и Кембриджского университета (2024).
Примечания
Литература
- Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. — М.: Мир, 1977.
- Торн К., Прайс Р., Макдональд Д. Чёрные дыры. Мембранный подход. — М.: Мир, 1988.
- Кип С. Торн. Чёрные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна = Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy / Переводчик: М. Городецкий. — М.: Издательство физико-математической литературы, 2009. — 616 с. — ISBN 9785-94052-172-3.
- Кип С. Торн. Интерстеллар. Наука за кадром = The Science of Interstellar / Переводчик: Станислав Ломакин. — М.: Манн, Иванов и Фербер, 2015. — 336 с. — ISBN 978-5-00057-536-9.