Kip Thorne - Kip Thorne
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Kip Stephen Thorne (nascido em 1 de junho de 1940) é um físico teórico americano conhecido por suas contribuições em física gravitacional e astrofísica . Amigo e colega de longa data de Stephen Hawking e Carl Sagan , ele foi Richard P. Feynman Professor de Física Teórica no California Institute of Technology (Caltech) até 2009 e é um dos maiores especialistas mundiais nas implicações astrofísicas da teoria geral de Einstein da relatividade . Ele continua a fazer pesquisas científicas e consultoria científica, principalmente para o filme Interestelar de Christopher Nolan . Thorne recebeu o Prêmio Nobel de Física 2017 junto com Rainer Weiss e Barry C. Barish "por contribuições decisivas para o detector LIGO e a observação de ondas gravitacionais ".
vida e carreira
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Thorne nasceu em 1º de junho de 1940, em Logan, Utah . Seu pai, D. Wynne Thorne (1908–1979), foi professor de química do solo na Universidade Estadual de Utah , e sua mãe, Alison (nascida Comish; 1914–2004), foi economista e a primeira mulher a receber um Ph. D. em economia pela Iowa State College . Criado em ambiente acadêmico, dois de seus quatro irmãos também se tornaram professores. Os pais de Thorne eram membros de A Igreja de Jesus Cristo dos Santos dos Últimos Dias (Mórmons) e criaram Thorne na fé SUD, embora ele agora se descreva como ateu . Com relação às suas opiniões sobre ciência e religião, Thorne afirmou: "Há um grande número de meus melhores colegas que são bastante devotos e acreditam em Deus ... Não há incompatibilidade fundamental entre ciência e religião. Acontece que eu não acredito em Deus . "
Thorne rapidamente se destacou em acadêmicos cedo na vida, ganhando reconhecimento na Westinghouse Science Talent Search como um veterano na Logan High School . Ele recebeu seu diploma de BS do California Institute of Technology (Caltech) em 1962, e seu Ph.D. da Princeton University em 1965 sob a supervisão de John Archibald Wheeler com uma dissertação de doutorado intitulada " Geometrodynamics of Cylindrical Systems".
Thorne retornou ao Caltech como professor associado em 1967 e tornou-se professor de física teórica em 1970, tornando-se um dos mais jovens professores titulares da história do Caltech aos 30 anos. Ele se tornou o William R. Kenan, Jr. Professor em 1981, e o Professor Feynman de Física Teórica em 1991. Ele foi professor adjunto na University of Utah de 1971 a 1998 e Andrew D. White Professor at Large na Cornell University de 1986 a 1992. Em junho de 2009, ele renunciou ao cargo de professor Feynman ( ele agora é o Professor Feynman de Física Teórica, Emérito) para seguir uma carreira de escritor e cinema. Seu primeiro projeto cinematográfico foi Interestelar , no qual trabalhou com Christopher Nolan e Jonathan Nolan .
Ao longo dos anos, Thorne serviu como mentor e orientador de teses para muitos teóricos importantes que agora trabalham em aspectos observacionais, experimentais ou astrofísicos da relatividade geral. Aproximadamente 50 físicos receberam Ph.Ds na Caltech sob a orientação pessoal de Thorne.
Thorne é conhecido por sua capacidade de transmitir a emoção e o significado das descobertas na gravitação e na astrofísica tanto para o público profissional quanto para o leigo. Suas apresentações sobre assuntos como buracos negros , radiação gravitacional , relatividade , viagem no tempo e buracos de minhoca foram incluídas em programas da PBS nos Estados Unidos e na BBC no Reino Unido.
Thorne e Linda Jean Peterson se casaram em 1960. Seus filhos são Kares Anne e Bret Carter, um arquiteto. Thorne e Peterson se divorciaram em 1977. Thorne e sua segunda esposa, Carolee Joyce Winstein, professora de biocinesiologia e fisioterapia na USC , se casaram em 1984.
Pesquisar
A pesquisa de Thorne se concentrou principalmente na astrofísica relativística e na física gravitacional , com ênfase em estrelas relativísticas , buracos negros e especialmente ondas gravitacionais . Ele é talvez mais conhecido do público por sua teoria controversa de que buracos de minhoca podem ser usados para viagens no tempo. No entanto, as contribuições científicas de Thorne, que se concentram na natureza geral do espaço , tempo e gravidade , abrangem toda a gama de tópicos da relatividade geral.
Ondas gravitacionais e LIGO
O trabalho de Thorne lidou com a previsão da intensidade das ondas gravitacionais e suas assinaturas temporais observadas na Terra. Essas "assinaturas" são de grande relevância para o LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory), um experimento de ondas gravitacionais multi-instituições para o qual Thorne tem sido um dos principais proponentes - em 1984, ele cofundou o Projeto LIGO (o maior projeto já financiado pelo NSF ) para discernir e medir quaisquer flutuações entre dois ou mais pontos 'estáticos'; tais flutuações seriam evidências de ondas gravitacionais, como os cálculos descrevem. Um aspecto significativo de sua pesquisa é o desenvolvimento da matemática necessária para analisar esses objetos. Thorne também realiza análises de projeto de engenharia para recursos do LIGO que não podem ser desenvolvidos com base em experimentos e dá conselhos sobre algoritmos de análise de dados pelos quais as ondas serão buscadas. Ele forneceu suporte teórico para o LIGO, incluindo a identificação de fontes de ondas gravitacionais que o LIGO deveria visar, projetando os defletores para controlar a luz espalhada nos tubos de feixe do LIGO e - em colaboração com o grupo de pesquisa de Vladimir Braginsky (Moscou, Rússia) - inventando projetos de não demolição quântica para detectores de ondas gravitacionais avançados e maneiras de reduzir o tipo de ruído mais grave em detectores avançados: o ruído termoelástico . Com Carlton M. Caves , Thorne inventou a abordagem de evasão de ação reversa para medições de não demolição quântica dos osciladores harmônicos - uma técnica aplicável tanto na detecção de ondas gravitacionais quanto na óptica quântica .
Em 11 de fevereiro de 2016, uma equipe de quatro físicos representando a Colaboração Científica LIGO , anunciou que em setembro de 2015, o LIGO registrou a assinatura de dois buracos negros colidindo 1,3 bilhões de anos-luz de distância. Esta detecção registrada foi a primeira observação direta do chilrear fugaz de uma onda gravitacional e confirmou uma previsão importante da teoria geral da relatividade de Einstein.
Cosmologia do buraco negro
Enquanto ele estava estudando para seu doutorado, na Universidade de Princeton, seu mentor John Wheeler deu-lhe um problema de atribuição para ele refletir: descobrir se um feixe cilíndrico de linhas de campo magnético repulsivo implodirá sob sua própria força gravitacional atrativa. Depois de vários meses lutando com o problema, ele provou que era impossível que as linhas de campo magnético cilíndricas implodissem .
Por que um feixe cilíndrico de linhas de campo magnético não implodirá, enquanto estrelas esféricas implodirão sob sua própria força gravitacional? Thorne tentou explorar a crista teórica entre os dois fenômenos. Ele descobriu eventualmente que a força gravitacional pode superar toda a pressão interna apenas quando um objeto foi comprimido em todas as direções. Para expressar essa percepção, Thorne propôs sua conjectura de arco , que descreve uma estrela implodindo se transformando em um buraco negro quando a circunferência crítica do arco projetado pode ser colocado em torno dele e colocado em rotação. Ou seja, qualquer objeto de massa M em torno do qual um arco de circunferência pode ser girado deve ser um buraco negro.
Como uma ferramenta a ser usada em ambas as empresas, astrofísica e física teórica, Thorne e seus alunos desenvolveram uma abordagem incomum, chamada de " paradigma da membrana ", para a teoria dos buracos negros e a usaram para esclarecer o mecanismo "Blandford-Znajek" pelo qual os buracos negros podem alimentar alguns quasares e núcleos galácticos ativos .
Thorne investigou a origem mecânica estatística quântica da entropia de um buraco negro. Com seu pós-doutorado Wojciech Zurek, ele mostrou que a entropia de um buraco negro é o logaritmo do número de maneiras pelas quais o buraco poderia ter sido feito.
Com Igor Novikov e Don Page , ele desenvolveu a teoria relativística geral dos discos de acreção delgados ao redor dos buracos negros e, usando essa teoria, deduziu que, com a duplicação de sua massa por tal acreção, um buraco negro giraria até 0,998 do giro máximo permitido pela relatividade geral, mas não mais longe. Esta é provavelmente a rotação máxima de um buraco negro permitida na natureza.
Buracos de minhoca e viagem no tempo
Thorne e seus colegas de trabalho na Caltech conduziram pesquisas científicas sobre se as leis da física permitem que o espaço e o tempo sejam multiplamente conectados (podem existir buracos de minhoca clássicos e atravessáveis e "máquinas do tempo"?). Com Sung-Won Kim, Thorne identificou um mecanismo físico universal (o crescimento explosivo da polarização do vácuo dos campos quânticos ), que pode sempre impedir que o espaço-tempo desenvolva curvas fechadas como o tempo (ou seja, evita a viagem no tempo para trás ).
Com Mike Morris e Ulvi Yurtsever, ele mostrou que buracos de minhoca percorríveis podem existir na estrutura do espaço-tempo apenas se forem encadeados por campos quânticos em estados quânticos que violam a condição de energia nula média (ou seja, têm energia renormalizada negativa espalhada por uma região suficientemente grande) . Isso desencadeou pesquisas para explorar a capacidade dos campos quânticos de possuir essa energia negativa estendida . Cálculos recentes de Thorne indicam que massas simples passando por buracos de minhoca atravessáveis nunca poderiam gerar paradoxos - não há condições iniciais que levem ao paradoxo uma vez que a viagem no tempo seja introduzida. Se seus resultados pudessem ser generalizados, eles sugeririam que nenhum dos supostos paradoxos formulados em histórias de viagem no tempo pode realmente ser formulado em um nível físico preciso: isto é, que qualquer situação em uma história de viagem no tempo acaba permitindo muitas soluções consistentes.
Estrelas relativísticas, momentos multipolares e outros empreendimentos
Com Anna Żytkow , Thorne previu a existência de estrelas supergigantes vermelhas com núcleos de estrela de nêutrons ( objetos Thorne-Żytkow ). Ele lançou as bases para a teoria das pulsações das estrelas relativísticas e da radiação gravitacional que elas emitem. Com James Hartle , Thorne derivou da relatividade geral as leis do movimento e precessão dos buracos negros e outros corpos relativísticos, incluindo a influência do acoplamento de seus momentos multipolares à curvatura do espaço-tempo de objetos próximos, bem como anotando o Hartle-Thorne métrica , uma solução aproximada que descreve o exterior de um corpo de rotação lenta e rígida, estacionário e axialmente simétrico.
Thorne também previu teoricamente a existência de " matéria exótica " universalmente antigravitante - o elemento necessário para acelerar a taxa de expansão do universo, manter os buracos de minhoca "Portões Estelares" abertos e manter os " motores de dobra " de flutuação livre geodésica do tempo funcionando. Com Clifford Will e outros de seus alunos, ele lançou as bases para a interpretação teórica de testes experimentais de teorias relativísticas da gravidade - bases sobre as quais Will e outros então construíram. Em 2005, Thorne estava interessado na origem do espaço e tempo clássicos a partir da espuma quântica da teoria da gravidade quântica .
Publicações
Thorne escreveu e editou livros sobre tópicos de teoria gravitacional e astrofísica de alta energia . Em 1973, ele foi coautor do livro Gravitation com Charles Misner e John Wheeler; que, de acordo com John C. Baez e Chris Hillman, é um dos maiores livros científicos de todos os tempos e inspirou duas gerações de estudantes. Em 1994, publicou Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy , um livro para não-cientistas pelo qual recebeu vários prêmios. Este livro foi publicado em seis idiomas e as edições em chinês, italiano, tcheco e polonês estão no prelo. Em 2014, Thorne publicou The Science of Interstellar, no qual explica a ciência por trás do filme Interestelar de Christopher Nolan ; Nolan escreveu o prefácio do livro. Em setembro de 2017, Thorne e Roger D. Blandford publicaram Física Clássica Moderna: Óptica, Fluidos, Plasmas, Elasticidade, Relatividade e Física Estatística , um livro didático de pós-graduação que cobre as seis principais áreas da física listadas no título.
Os artigos de Thorne apareceram em publicações como:
- Scientific American ,
- Anuário de Ciência e Tecnologia McGraw-Hill e
- Collier's Encyclopedia, entre outros.
Thorne publicou mais de 150 artigos em periódicos acadêmicos.
Honras e prêmios
Thorne foi eleito para:
- a Academia Americana de Artes e Ciências (1972)
- a Academia Nacional de Ciências ,
- a Academia Russa de Ciências , e
- a Sociedade Filosófica Americana .
Ele foi reconhecido por vários prêmios, incluindo:
- o Prêmio de Redação em Física e Ciência do Instituto Americano de Física em Física e Astronomia,
- o Prêmio Phi Beta Kappa de Redação Científica,
- a Sociedade Americana de Física do Prêmio Lilienfeld ,
- a Sociedade Alemã Astronomical de Karl Schwarzschild Medal (1996),
- o Prêmio Robinson de Cosmologia da Universidade de Newcastle , Inglaterra,
- o Sigma Xi: A Sociedade de Pesquisa Científica da riqueza Prêmios comuns para a Ciência e Invenção e
- o Centro de Ciência da Califórnia 's Califórnia Scientist of the Year Award (2003).
- a Medalha Albert Einstein em 2009 da Albert Einstein Society , Bern, Suíça
- a medalha UNESCO Niels Bohr da UNESCO (2010)
- o Prêmio Especial de Revelação em Física Fundamental (2016)
- o Prêmio Gruber de Cosmologia (2016)
- o Prêmio Shaw (2016) (junto com Ronald Drever e Rainer Weiss ).
- o Prêmio Kavli de Astrofísica (2016) (junto com Ronald Drever e Rainer Weiss).
- o Prêmio Tomalla (2016) por contribuições extraordinárias para a relatividade geral e a gravidade.
- o Prêmio Georges Lemaître (2016)
- o Prêmio Harvey (2016) (junto com Ronald Drever e Rainer Weiss).
- Prêmio de Ingenuidade Americana da Smithsonian Magazine para Ciências Físicas (2016)
- a Princesa das Astúrias (2017) (em conjunto com Rainer Weiss e Barry Barish ).
- o Prêmio Nobel de Física (2017) (juntamente com Rainer Weiss e Barry Barish )
- o Prêmio Lewis Thomas (2018)
- o Golden Plate Award da American Academy of Achievement (2019)
Ele foi Woodrow Wilson Fellow , Danforth Fellow , Guggenheim Fellow e Fulbright Fellow . Ele também recebeu o grau honorário de doutor em letras humanas da Claremont Graduate University e um doutorado honorário do Departamento de Física da Universidade Aristóteles de Thessaloniki .
Ele foi eleito para ocupar a cátedra Lorentz no ano de 2009 na Leiden University, Holanda .
Thorne serviu em:
- o Comitê Internacional de Relatividade Geral e Gravitação ,
- o Comitê de Cooperação US-URSS em Física , e
- o Conselho de Ciências Espaciais da Academia Nacional de Ciências , que assessorou a NASA e o Congresso sobre políticas de ciências espaciais .
Kip Thorne foi selecionado pela revista Time em uma lista anual das 100 pessoas mais influentes do mundo americano em 2016.
Adaptação na mídia
- Thorne contribuiu com ideias sobre viagens em buracos de minhoca para Carl Sagan para uso em seu romance Contact .
- Thorne e sua amiga, a produtora Lynda Obst , também desenvolveram o conceito do filme Interestelar de Christopher Nolan . Ele também escreveu um livro relacionado, The Science of Interstellar . Thorne mais tarde aconselhou Nolan sobre a física de seu filme Tenet .
- No romance Rainbow Mars de Larry Niven , a tecnologia de viagem no tempo usada no romance é baseada nas teorias do buraco de minhoca de Thorne, que no contexto do romance foi quando a viagem no tempo se tornou possível, ao invés de apenas fantasia. Como resultado, qualquer tentativa de viajar no tempo antes do desenvolvimento de Thorne da teoria dos buracos de minhoca resulta no viajante do tempo entrando em uma versão fantástica da realidade, em vez do passado real.
- No filme A Teoria de Tudo , Thorne foi retratado pelo ator Enzo Cilenti .
- Thorne interpretou a si mesmo no episódio de The Big Bang Theory intitulado "The Laureate Accumulation", episódio 18 da temporada 12.
Bibliografia parcial
- Misner, Charles W., Thorne, KS e Wheeler, John Archibald, Gravitation 1973, (WH Freeman & Co)
- Thorne, KS, em 300 Years of Gravitation, (Eds.) SW Hawking e W. Israel, 1987, (Chicago: Univ. Of Chicago Press), Gravitational Radiation .
- Thorne, KS, Price, RH e Macdonald, DM, Black Holes, The Membrane Paradigm , 1986, (New Haven: Yale Univ. Press).
- Friedman, J., Morris, MS, Novikov, ID, Echeverria, F., Klinkhammer, G., Thorne, KS e Yurtsever, U., Physical Review D., 1990, (no prelo), Cauchy Problem in Spacetimes with Closed Curvas semelhantes ao tempo .
- Thorne, KS e Blandford, RD, Modern Classical Physics: Optics, Fluids, Plasmas, Elasticity, Relativity, and Statistical Physics , 2017, (Princeton: Princeton University Press).
Veja também
Notas
Referências
links externos
-
Mídia relacionada a Kip Thorne no Wikimedia Commons - Kip Thorne na IMDb
- Pagina inicial
- Kip Thorne no Mathematics Genealogy Project
- Tempo de crise
- Pais Fundadores da Relatividade
-
Kip S. Thorne em Nobelprize.org
