Введение

Мексиканский израильский физик Джейкоб Давид Бекенштейн (; 1 мая 1947 – 16 августа 2015) – мексиканский по рождению американский израильский теоретический физик, внесший фундаментальный вклад в основы термодинамики чёрных дыр и другие аспекты связи между информацией и гравитацией.

Биография

Джейкоб Бекенштейн родился в Мехико в семье Иосифа и Эстер (урождённой Владаславоцкой), польских евреев, эмигрировавших в Мексику. В раннем возрасте он переехал в Соединенные Штаты и получил гражданство США в 1968 году. Он также был гражданином Израиля. Бекенштейн учился в Политехническом институте Бруклина, ныне известном как Инженерная школа Нью-Йоркского университета Тандон, где в 1969 году получил степени бакалавра и магистра наук. В 1972 году он защитил докторскую диссертацию в Принстонском университете под руководством Джона Арчибальда Уилера. У Бекенштейна и его жены, Билхи, было трое детей. Все трое детей – Ионадав, Урия и Ривка Бекенштейн – стали учеными.

Научная карьера

К 1972 году Бекенштейн опубликовал три влиятельных статьи о феномене черных дыр, постулировав теорему об отсутствии волос и представив теорию термодинамики черных дыр. В последующие годы Бекенштейн продолжил изучение черных дыр, опубликовав работы об их энтропии и квантовой массе. В 2009 и 2010 годах он был приглашенным исследователем в Институте перспективных исследований. Помимо лекций и стажировок по всему миру, он неожиданно скончался 16 августа 2015 года, всего через несколько месяцев после получения премии Эйнштейна Американского физического общества "за его новаторские работы в области энтропии черных дыр, которые положили начало развитию термодинамики черных дыр и коренным образом изменили многолетние усилия по объединению квантовой механики и гравитации".

Вклад в физику

В 1972 году Бекенштейн первым предположил, что черные дыры должны обладать чётко определенной энтропией. Он утверждал, что энтропия черной дыры пропорциональна площади её (черной дыры) горизонта событий. Бекенштейн также сформулировал обобщенный второй закон термодинамики, термодинамику черных дыр, для систем, включающих черные дыры. Оба этих вклада получили подтверждение, когда Стивен Хокинг (и независимо от него Зельдович и другие) предложили существование излучения Хокинга два года спустя. Хокинг изначально возражал против идеи Бекенштейна, полагая, что черная дыра не может излучать энергию и, следовательно, не может обладать энтропией. Однако в 1974 году Хокинг провел обширные вычисления, которые убедили его в том, что частицы действительно могут испускаться черными дырами. Сегодня это явление известно как излучение Хокинга. Научный руководитель Бекенштейна, Джон Арчибальд Уилер, также работал с ним над разработкой теоремы об отсутствии волос, отсылая к высказыванию Уилера о том, что "у черных дыр нет волос", в начале 1970-х годов. Предложение Бекенштейна оказалось неустойчивым, но оказало значительное влияние на развитие этой области. На основе своих работ по термодинамике черных дыр, Бекенштейн также продемонстрировал предел Бекенштейна: существует максимальное количество информации, которое потенциально может быть сохранено в заданной конечной области пространства, обладающей конечным количеством энергии (что аналогично голографическому принципу). В 1982 году Бекенштейн разработал строгую математическую основу для обобщения законов электромагнетизма, позволяющую учитывать изменяющиеся физические константы. В его основе лежит замена постоянной тонкой структуры скалярным полем. Однако эта структура для изменяющихся констант не учитывала гравитацию. В 2004 году Бекенштейн усовершенствовал теорию модифицированной ньютоновской динамики (MOND) Мордехая Милгрома, разработав её релятивистскую версию, известную как TeVeS (Tensor/Vector/Scalar). Она вводит три различных поля в пространстве-времени, заменяя одно гравитационное поле.

Опубликованные работы

Дж. Д. Бекенштейн, Информация в голографической Вселенной. Scientific American, том 289, номер 2, август 2003, с. 61. Дж. Д. Бекенштейн и М. Шиффер, Квантовые ограничения на хранение и передачу информации, Int. J. of Modern Physics 1:355–422 (1990). Дж. Д. Бекенштейн, Содержание энтропии и информационный поток в системах с ограниченной энергией, Phys. Rev. D 30:1669–1679 (1984) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Коммуникации и энергия, Phys. Rev. A 37(9):3437–3449 (1988) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Границы энтропии и второй закон для черных дыр, Phys. Rev. D 27(10):2262–2270 (1983) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Удельная энтропия и знак энергии, Phys. Rev. D 26(4):950–953 (1982) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Черные дыры и повседневная физика, General Relativity and Gravitation, 14(4):355–359 (1982) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Универсальная верхняя граница отношения энтропии к энергии для ограниченных систем, Phys. Rev. D 23:287–298 (1981) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Энергетические затраты на передачу информации, Phys. Rev. Lett 46:623–626 (1981) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Термодинамика черных дыр, Physics Today, 24–31 (январь 1980). Дж. Д. Бекенштейн, Статистическая термодинамика черных дыр, Phys. Rev. D 12:3077–3085 (1975) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Обобщенный второй закон термодинамики в физике черных дыр, Phys. Rev. D 9:3292–3300 (1974) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Черные дыры и энтропия, Phys. Rev. D 7:2333–2346 (1973) [citeseer].
Дж. Д. Бекенштейн, Черные дыры и второй закон, Nuovo Cimento Letters 4:737–740 (1972). Дж. Д. Бекенштейн, Несуществование барионного числа статических черных дыр, Phys. Rev. D 5:2403–2412 (1972) [citeseer].