Кіріспе

Мексикалық-израильдік физик Джейкоб Дэвид Бекенштейн (1 мамыр 1947 – 16 тамыз 2015) – Мексикада туған американдық-израильдік теориялық физик, қара тесіктер термодинамикасының негізін қалауға және ақпарат пен гравитация арасындағы байланыстың басқа да салаларына маңызды үлес қосты.

Өмірбаян

Якоб Бекенштейн Мексика қаласында Джозеф пен Эстердің (қыз есімі Владаславский) отбасында дүниеге келді, олар Польшадан Мексикаға көшіп келген еврейлер еді. Ол өмірінің басында АҚШ-қа көшіп, 1968 жылы АҚШ азаматтығын алды. Ол сондай-ақ Израильдің азаматы болды. Бекенштейн Бруклин политехникалық институтында оқыды, қазір Нью-Йорк университетінің Тандон инженерия мектебі деп аталады, 1969 жылы бакалавр және ғылым магистрі дәрежелерін алды. Ол 1972 жылы Джон Арчибальд Уилердің жетекшілігімен жұмыс істеп, Принстон университетінен философия докторы ғылымын қорғады. Бекенштейннің әйелі Билхадан үш баласы болды. Үш баласы – Ехонадав, Урия және Ривка Бекенштейн – ғалымдар болып өсті.

Ғылыми мансап

1972 жылы Бекенштейн қара тесік жұлдыз құбылысы туралы үш маңызды мақала жариялады, «шаш жоқтығы» теоремасын ұсынды және қара тесіктер термодинамикасы туралы теория келтірді. Артынша Бекенштейн қара тесіктерді зерттеуін жалғастырып, олардың энтропиясы және кванттық массасы туралы мақалалар жариялады. 2009 және 2010 жылдары ол Жоғары оқу институтында (Institute for Advanced Study) қонақ ғалым болып жұмыс істеді. Әлемдік дәрістер мен тұрақты жұмыстармен қатар, ол 2015 жылдың 16 тамызында, «қара тесік энтропиясы бойынша маңызды еңбегі үшін» Америка физикалық қоғамының Эйнштейн сыйлығын алғаннан кейін бірнеше ай өткен соң күтпеген жерден дүниеден озды. Бұл жұмысы қара тесіктер термодинамикасы саласын дамытуға серпіліс берді және кванттық механика мен гравитацияны біріктіруге жасалған ұзақ жылдарлық тырасты өзгертіп, жаңа бағыт берді.

Физикаға қосқан үлесі

1972 жылы Бекенштейн қара тесіктердің жақсы анықталған ентропияға ие болуы керек екенін алғаш ұсынды. Ол қара тесіктің ентропиясы оның оқиға көкжиегінің ауданына пропорционалды екенін жазды. Бекенштейн сондай-ақ қара тесіктерді қамтитын жүйелер үшін термодинамиканың жалпыланған екінші заңын, қара тесіктер термодинамикасын қалыптастырды. Бұл екі үлесі де Стивен Хокинг (және тәуелсіз түрде Зельдович және басқалар) екі жылдан кейін Хокинг сәулеленуінің бар екенін ұсынғанда расталды. Хокинг бастапқыда қара тесік энергияны сәулелендіре алмайды, демек ентропиясы болмайды деген негізде Бекенштейннің идеясына қарсы болды. Алайда, 1974 жылы Хокинг ұзақ есептеулер жасап, бөлшектердің шынымен де қара тесіктерден шыға алатынына көз жеткізді. Бүгінде бұл Хокинг сәулеленуі деп белгілі. Бекенштейннің докторлық жетекшісі Джон Арчибальд Уилер де 1970 жылдардың басында "қара тесіктердің шашы жоқ" деген Уилердің сөзіне сілтеме жасайтын "шашы жоқ" теоремасын әзірлеуде оған көмектесті. Бекенштейннің ұсынысы тұрақсыз екені дәлелденді, бірақ ол осы саланың дамуына үлкен әсер етті. Бекенштейн қара тесіктер термодинамикасы бойынша жұмыстарының нәтижесінде Бекенштейн шегін көрсетті: белгілі бір шекті энергияға ие кеңістіктің шекті аймағында қанша ақпарат сақталуы мүмкін екенінің максималды шегі бар (бұл голографиялық принципке ұқсас). 1982 жылы Бекенштейн тұрақсыз физикалық тұрақтыларды басқару үшін электромагнетизм заңдарын жалпылауға қатысты қатаң құрылымдық негізді жасады. Оның құрылымы ұсақ құрылым тұрақтысын скалярлық өріспен алмастырады. Алайда, тұрақтылардың өзгеруіне арналған бұл құрылымда гравитациялық күш ескерілмеген. 2004 жылы Бекенштейн Мордехай Милгромның Модификацияланған Ньютон динамикасы (MOND) теориясын релятивистік нұсқасын жасау арқылы дамытты. Ол TeVeS (Тензорлық/Векторлық/Скалярлық) деп аталады және бір гравитациялық өрісті алмастыру үшін кеңістікте үш түрлі өріс енгізеді.

Жарияланған еңбектер

Дж. Д. Бекенштейн, "Голографиялық әлемдегі ақпарат". Scientific American, 289-том, 2-сан, 2003 жылғы тамыз, 61-бет. Дж. Д. Бекенштейн және М. Шиффер, Ақпаратты сақтау және берудің кванттық шектеулері, Int. J. of Modern Physics 1:355–422 (1990). Дж. Д. Бекенштейн, Энтропия мазмұны және энергиясы шектеулі жүйелердегі ақпарат ағыны, Phys. Rev. D 30:1669–1679 (1984) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Коммуникация және энергия, Phys. Rev. A 37(9):3437–3449 (1988) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Энтропия шектері және қара тесіктердің екінші заңы, Phys. Rev. D 27(10):2262–2270 (1983) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Нақты энтропия және энергияның таңбасы, Phys. Rev. D 26(4):950–953 (1982) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Қара тесіктер және күнделікті физика, General Relativity and Gravitation, 14(4):355–359 (1982) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Шектелген жүйелер үшін энтропия мен энергия қатынасының жоғары шегі, Phys. Rev. D 23:287–298 (1981) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Ақпараттық тасымалдаудың энергиялық құны, Phys. Rev. Lett 46:623–626 (1981) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Қара тесік термодинамикасы, Physics Today, 24–31 (1980 жылғы қаңтар). Дж. Д. Бекенштейн, Статистикалық қара тесік термодинамикасы, Phys. Rev. D 12:3077–3085 (1975) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Қара тесік физикасында термодинамиканың жалпыланған екінші заңы, Phys. Rev. D 9:3292–3300 (1974) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Қара тесіктер және энтропия, Phys. Rev. D 7:2333–2346 (1973) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Қара тесіктер және екінші заң, Nuovo Cimento Letters 4:737–740 (1972). Дж. Д. Бекенштейн, Статикалық қара тесіктердің бариондық санының болмауы, Phys. Rev. D 5:2403–2412 (1972) [citeseer].