Якоб Бекенштейн

Якоб Бекенштейн

Якоб Давид Бекенштейн (иврит: יעקב דוד בקנשטיין; 1 мая 1947 – 16 августа 2015) был мексиканским, американским и израильским физиком-теоретиком, который внес фундаментальный вклад в основы термодинамики черных дыр и в другие аспекты связи между информацией и гравитацией.

Ранняя жизнь и образование

Якоб Бекенштейн родился в Мехико в семье Джозефа и Эстер (урожденной Владаславоцки), польских евреев, иммигрировавших в Мексику. В юности он переехал в Соединенные Штаты, получив гражданство США в 1968 году. Он также был гражданином Израиля.

Бекенштейн учился в Бруклинском политехническом институте, ныне известном как Инженерная школа Тандона Нью-Йоркского университета, где в 1969 году получил степень бакалавра и магистра наук. В 1972 году он получил докторскую степень в Принстонском университете, работая под руководством Джона Арчибальда Уилера.

У Бекенштейна было трое детей от жены Бильхи. Все трое детей, Йехонадав, Урия и Ривка Бекенштейн, стали учеными. Бекенштейн был известен как религиозный и верующий человек, и его цитируют так: «Я смотрю на мир как на продукт Бога; Он установил очень специфические законы, и мы радуемся, открывая их с помощью научной работы».

Научная карьера

К 1972 году Бекенштейн опубликовал три влиятельные статьи о звездном феномене черных дыр, постулировав теорему об «отсутствии волос» и представив теорию термодинамики черных дыр. В последующие годы Бекенштейн продолжил исследование черных дыр, публикуя статьи об их энтропии и квантовой массе.

С 1972 по 1974 год Бекенштейн был постдокторантом в Техасском университете в Остине. Затем он иммигрировал в Израиль, чтобы читать лекции и преподавать в Университете имени Бен-Гуриона в Негеве в Беэр-Шеве. В 1978 году он стал профессором, а в 1983 году — заведующим кафедрой астрофизики.

В 1990 году он стал профессором Еврейского университета в Иерусалиме, а три года спустя был назначен заведующим кафедрой теоретической физики. В 1997 году он был избран членом Израильской академии естественных и гуманитарных наук. В 2009 и 2010 годах он был приглашенным ученым в Институте перспективных исследований.

Помимо лекций и работы по всему миру, Бекенштейн продолжал работать профессором теоретической физики имени Полака в Еврейском университете до своей смерти в возрасте 68 лет в Хельсинки, Финляндия. Он неожиданно скончался 16 августа 2015 года, всего через несколько месяцев после получения премии Эйнштейна Американского физического общества «за его новаторскую работу по энтропии черных дыр, которая положила начало области термодинамики черных дыр и преобразовала давние усилия по объединению квантовой механики и гравитации». Он умер во время визита в Хельсинки.

Вклад в физику

В 1972 году Бекенштейн первым предположил, что черные дыры должны обладать четко определенной энтропией. Он написал, что энтропия черной дыры пропорциональна площади ее горизонта событий. Бекенштейн также сформулировал обобщенный второй закон термодинамики, термодинамику черных дыр, для систем, включающих черные дыры. Оба вклада были подтверждены, когда Стивен Хокинг (и независимо от него Зельдович и другие) два года спустя предложили существование излучения Хокинга. Хокинг поначалу возражал против идеи Бекенштейна на том основании, что черная дыра не может излучать энергию и, следовательно, не может иметь энтропии. Однако в 1974 году Хокинг провел длительные вычисления, которые убедили его в том, что частицы действительно могут испускаться черными дырами. Сегодня это известно как излучение Хокинга. Научный руководитель Бекенштейна, Джон Арчибальд Уилер, также работал с ним над развитием теоремы об «отсутствии волос» — отсылка к высказыванию Уилера о том, что «у черных дыр нет волос» — в начале 1970-х годов. Предложение Бекенштейна оказалось нестабильным, но оно оказало влияние на развитие этой области.

Основываясь на своей работе по термодинамике черных дыр, Бекенштейн также продемонстрировал предел Бекенштейна: существует максимум количества информации, которую потенциально можно хранить в данной конечной области пространства, обладающей конечным количеством энергии (что похоже на голографический принцип).

В 1982 году Бекенштейн разработал строгую основу для обобщения законов электромагнетизма для работы с непостоянными физическими константами. Его основа заменяет постоянную тонкой структуры скалярным полем. Однако эта основа для изменяющихся констант не включала гравитацию.

В 2004 году Бекенштейн усилил теорию модифицированной ньютоновской динамики (MOND) Мордехая Милгрома, разработав релятивистскую версию. Она известна как TeVeS (тензорно-векторно-скалярная гравитация) и вводит три различных поля в пространстве-времени для замены одного гравитационного поля.

Награды и признание

- Премия Эрнста Давида Бергмана за науку (Израиль) в 1977 году

- Премия Ландау за исследования в области физики (Израиль) в 1981 году

- Первая премия за эссе Фонда исследования гравитации (США) в 1981 году

- Премия Ротшильда в области физических наук в 1988 году

- Избран членом Израильской академии естественных и гуманитарных наук в 1997 году

- Вторая премия за эссе Фонда исследования гравитации в 2001 году

- Избран членом Всемирной еврейской академии наук в 2003 году

- Премия Вейцмана в области точных наук (Тель-Авив, Израиль) в 2011 году

- Премия Эйнштейна Американского физического общества в 2015 году

Опубликованные работы

- J. D. Bekenstein, Information in the Holographic Universe. Scientific American, том 289, номер 2, август 2003 г., стр. 61.

- J. D. Bekenstein and M. Schiffer, Quantum Limitations on the Storage and Transmission of Information, Int. J. of Modern Physics 1:355–422 (1990).

- J. D. Bekenstein, Entropy content and information flow in systems with limited energy, Phys. Rev. D 30:1669–1679 (1984) . [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Communication and energy, Phys. Rev A 37(9):3437–3449 (1988) . [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Entropy bounds and the second law for black holes, Phys. Rev. D 27(10):2262–2270 (1983). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Specific entropy and the sign of the energy, Phys. Rev. D 26(4):950–953 (1982). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Black holes and everyday physics, General Relativity and Gravitation, 14(4):355–359 (1982). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Universal upper bound to entropy-to-energy ratio for bounded systems, Phys. Rev. D 23:287–298 (1981). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Energy cost of information transfer, Phys. Rev. Lett 46:623–626. (1981). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Black-hole thermodynamics, Physics Today, 24–31 (янв. 1980).

- J. D. Bekenstein, Statistical black hole thermodynamics, Phys. Rev. D 12:3077–3085 (1975). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Generalized second law of thermodynamics in black hole physics, Phys. Rev. D 9:3292–3300 (1974) . [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Black holes and entropy, Phys. Rev. D 7:2333–2346 (1973). [citeseer]

- J. D. Bekenstein, Black holes and the second law, Nuovo Cimento Letters 4:737–740 (1972).

- J. D. Bekenstein, Nonexistence of baryon number of static black holes, Phys. Rev. D 5:2403–2412 (1972). [citeseer]