Кип Торн

Кип Торн (полное имя — Кип Стивен Торн, англ. Kip Stephen Thorne; род. 1 июня 1940, Логан, штат Юта, США) — американский физик-теоретик, специалист в области гравитации, астрофизики и теории относительности. Лауреат Нобелевской премии по физике (2017, совместно с Райнером Вайссом и Барри Бэришем) за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн. Член Национальной академии наук США (с 1973), иностранный член Российской академии наук (с 1999). Профессор Калифорнийского технологического института (Калтех) в отставке (с 2009).

Биография

Кип Торн родился в семье профессоров: его отец, Д. Уэсли Торн, преподавал агрономию в Университете штата Юта, мать, Элисон Комсток Торн, была профессором экономики. В 1962 году Торн окончил Калтех со степенью бакалавра наук, а в 1965 году получил докторскую степень (Ph.D.) по физике в Принстонском университете под руководством Джона Арчибальда Уилера — одного из крупнейших специалистов по общей теории относительности.

В 1967 году Торн вернулся в Калтех в качестве доцента, а в 1970 году стал профессором. В Калтехе он основал и возглавил одну из первых в мире исследовательских групп по гравитационной физике и астрофизике. В 1981 году Торн стал профессором имени Уильяма Р. Кинана, а в 1991 году — профессором имени Ричарда П. Фейнмана. В 2009 году он вышел на пенсию, сохранив статус почётного профессора.

Научная деятельность

Основные направления исследований Кипа Торна включают общую теорию относительности, релятивистскую астрофизику, физику чёрных дыр, гравитационные волны и квантовую гравитацию. Торн внёс фундаментальный вклад в теоретическое описание процессов, сопровождающих образование и слияние чёрных дыр, а также в разработку методов детектирования гравитационных волн.

Теория чёрных дыр

В 1970-х годах Торн совместно со Стивеном Хокингом и другими учёными разработал теоретическую основу для понимания свойств чёрных дыр. В частности, он доказал, что чёрные дыры не могут иметь «волос» — то есть их состояние полностью определяется всего тремя параметрами: массой, электрическим зарядом и угловым моментом (теорема об отсутствии волос). Торн также внёс вклад в теорию аккреционных дисков — вращающихся потоков вещества, падающих на чёрную дыру, и предсказал, что такие диски могут излучать рентгеновские лучи.

Гравитационные волны

Начиная с 1970-х годов Торн активно участвовал в разработке концепции детектирования гравитационных волн — колебаний пространства-времени, предсказанных общей теорией относительности. Он стал одним из инициаторов создания лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Торн разработал теоретические модели источников гравитационных волн, в первую очередь слияний чёрных дыр и нейтронных звёзд, а также участвовал в проектировании интерферометров.

14 сентября 2015 года детекторы LIGO впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух чёрных дыр (событие GW150914). За это открытие Торн, Райнер Вайсс и Барри Бэриш были удостоены Нобелевской премии по физике 2017 года. Торн также внёс вклад в создание европейского гравитационно-волнового детектора VIRGO.

Квантовая гравитация и кротовые норы

В 1980-х годах Торн совместно с учениками исследовал возможность существования кротовых нор — гипотетических туннелей в пространстве-времени, которые могли бы соединять удалённые области Вселенной. Он показал, что для поддержания кротовой норы в открытом состоянии требуется экзотическая материя с отрицательной плотностью энергии, что делает такие объекты маловероятными, но не исключает их существования в рамках квантовой теории поля. Торн также занимался проблемами квантовой гравитации, в частности, квантовой теорией чёрных дыр и информационным парадоксом.

Научно-популярная деятельность и консультации в кино

Кип Торн известен как популяризатор науки. Он автор нескольких научно-популярных книг, в том числе «Интерстеллар: наука за кадром» (2014, в соавторстве с Кристофером Ноланом), в которой подробно объясняет физические принципы, лёгшие в основу фильма «Интерстеллар». Торн выступил научным консультантом этого фильма, обеспечив достоверное изображение чёрных дыр, гравитационного замедления времени и других релятивистских эффектов. Его работа над визуализацией чёрной дыры Гаргантюа в фильме привела к созданию реалистичной компьютерной модели, которая позже использовалась в научных исследованиях.

Торн также консультировал фильм «Звёздный путь: Следующее поколение» (эпизод «Горизонт событий») и участвовал в создании документального сериала «Космос: возможные миры» (2020).

Награды и признание

Кип Торн удостоен многочисленных научных наград, включая:

• Премия Лилиенфельда Американского физического общества (1996)
• Премия Вольфа по физике (1992, совместно с Райнером Вайссом)
• Медаль Альберта Эйнштейна (2009)
• Премия Кавли по астрофизике (2016, совместно с Райнером Вайссом и Рональдом Древером)
• Нобелевская премия по физике (2017)
• Премия принцессы Астурийской (2017)

Он является членом Национальной академии наук США, Американского физического общества, Американской академии искусств и наук, а также иностранным членом Российской академии наук (1999) и Лондонского королевского общества (2008).

Личная жизнь

Кип Торн был женат на Линде Джин Питерсон (1960–1977), от брака с которой у него двое детей. В 1984 году он женился на Кэролайн Уинстенли, преподавателе английского языка и писательнице. Торн известен своим увлечением альпинизмом и горными лыжами.

Критика и дискуссии

Научные работы Торна редко подвергались прямой критике, однако его участие в популяризации гипотетических концепций (кротовые норы, путешествия во времени) вызывало споры среди части физиков, считающих такие темы спекулятивными. В 1990-х годах Торн участвовал в дискуссии с философом Джоном Эрманом о природе времени и причинности. В 2000-х годах его роль в проекте LIGO была оспорена некоторыми учёными, утверждавшими, что основной вклад в создание детектора внёс Райнер Вайсс; однако Нобелевский комитет признал заслуги всех трёх лауреатов.

Основные публикации

Кип Торн является автором или соавтором более 200 научных статей и нескольких книг, в том числе:

• «Гравитация» (1973, совместно с Чарльзом Мизнером и Джоном Уилером) — классический учебник по общей теории относительности
• «Чёрные дыры и искривление времени: дерзкое наследие Эйнштейна» (1994) — научно-популярная книга
• «Интерстеллар: наука за кадром» (2014)
• «Современная классическая физика: оптика, жидкости, плазма, эластичность, относительность и статистическая физика» (2017, совместно с Роджером Блэндфордом)

Источники

• Нобелевская лекция Кипа Торна (2017)
• Биография на сайте Калифорнийского технологического института
• Kip Thorne. Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy. — W. W. Norton & Company, 1994
• Kip Thorne, Christopher Nolan. The Science of Interstellar. — W. W. Norton & Company, 2014
• Charles W. Misner, Kip S. Thorne, John Archibald Wheeler. Gravitation. — W. H. Freeman, 1973