Вернер Ізраель

Вернер Ізраель
англ. Werner Israel
Народився4 жовтня 1931(1931-10-04)[1]
Берлін, Вільна держава Пруссія
Помер18 травня 2022(2022-05-18)[2] (90 років)
Вікторія, Канада
Країна Канада
Діяльністьфізик, викладач університету
Alma materУніверситет Кейптауна
Триніті-коледж[3]
Галузьфізика[4]
ЗакладАльбертський університет
Університет Вікторії
Науковий керівникДжон Лайтон Сінг
Аспіранти, докторантиEric Poissond[3]
Patrick R Bradyd[3]
ЧленствоЛондонське королівське товариство
Королівське товариство Канади
International Society on General Relativity and Gravitationd[5]
МАС
Нагороди

Вернер Ізраель (4 жовтня 1931 — 18 травня 2022) — фізик-теоретик, найбільш відомий своїм внеском у теорію гравітації, і особливо в розуміння чорних дір.

Біографія

Ізраель народився в Берліні в Німеччині в 1931 році. Виріс в Кейптауні в Південо-Африканській Республіці, куди його родина втекла з нацистської Німеччини в 1936 році. З дитинства цікавився астрономією та космологією. Протягом чотирьох років, поки його батьки тяжко хворіли, Ізраель з братом жили в дитячому будинку.

Здобув ступінь бакалавра та магістра в Університеті Кейптауна, а ступінь доктора філософії — від Триніті-коледжу в Дубліні під керівництвом Джона Сінга. У 1958 році Ізраель обійняв посаду викладача Альбертського університету в Едмонтоні, де він залишався професором до свого виходу на пенсію в 1996 році. Після виходу на пенсію Ізраель працював ад'юнкт-професором фізики та астрономії в Університеті Вікторії у Британській Колумбії. Він залишався активним науковцем ще протягом двох десятиліть.

Під час дублінських років Вернер Ізраель познайомився з Інге Маргуліс і одружився з нею. У них народилися син Марк і дочка Пія.

Наукова робота

Вернер Ізраель відомий насамперед своєю роботою з загальної теорії відносності, особливо з теорії чорних дір.

У 1966 році, на початку своєї кар'єри, Ізраель проаналізував динаміку тонких оболонок матерії в загальній теорії відносності, забезпечивши геометричний опис у термінах другої фундаментальної форми гіперповерхні, на якій підтримується матерія[6]. Частково тому, що за допомогою таких тонких оболонок можна побудувати багато цікавих прикладів, ця стаття стала найбільш цитованою статтею Ізраеля (тисячі посилань). Інтерес до цієї статті зростав з часом, і найбільше цитувань стаття отримала після 2000 року. Через багато років Ізраель знову повернувся до теми тонких оболонок в загальній теорії відносності[7].

Перший важливий внесок Ізраеля в теорію чорних дір відбувся в 1967 році, коли він показав, що метрика Шварцшильда, який описує сферично симетричну чорну діру, є унікальним статичним розв'язком рівнянь Ейнштейна для чорної діри[8]. Ізраель поширив цей результат на теорію Ейнштейна-Максвелла, показавши, що в цьому випадку унікальним статичним розв'язком для чорної діри є метрика Райснера — Нордстрема[en][9]. Невдовзі Картер показав, що подібні твердження справедливі для будь-яких стаціонарних чорних дір, а не тільки статичних[10]. Ці результати були узагальнені виразом «чорні діри не мають волосся». Гіпотезу про те, що гравітаційний колапс у реальному світі завжди призводить до чорної діри Керра — Ньюмена (що вимагає припущення про космічну цензуру на додаток до теорем Ізраеля та Картера про стаціонарні розв'язки), іноді називають гіпотезою Картера-Ізраеля.

У 1972 році Ізраель і Вілсон відкрили новий клас стаціонарних розв'язків теорії Ейнштейна — Максвелла[11], який також був описаний Перхесом[12]. Пізніше було виявлено, що у великому класі теорій супергравітації всі суперсиметричні чорні діри описуються розв'язками Ізраеля — Вілсона — Перхеса[13], узагальненими для включення скалярних полів. Це було важливо в подальшій роботі з підрахунку станів чорних дір у суперсиметричних теоріях.

Можливо, найглибша робота Ізраеля, опублікована в 1976 році, стосувалася чорної діри в рівновазі з випромінюванням Гокінга, яке вона випускає. Квантова система в тепловій рівновазі при відмінній від нуля температурі найточніше описується змішаним станом — матрицею теплової густини. Однак можна «очистити» таку матрицю теплової густини, представивши її як чистий стан подвоєної системи — двох копій вихідної системи. Чистий стан подвоєної системи, який описує теплову рівновагу вихідної системи, тепер зазвичай називають подвійним станом теплового поля. (Термінологія Ізраеля була дещо іншою.) З огляду на фундаментальне відкриття Стівеном Гокінгом квантового випромінювання чорних дір, чорна діра на квантовому рівні є прикладом теплової системи, і можна запитати, як описати чорну діру в тепловій рівновазі з її випромінюванням. Ізраель показав, що стан теплової рівноваги сферично симетричної (шварцшильдівської) чорної діри має природну геометричну інтерпретацію в термінах максимального аналітичного доповнення розв'язку Шварцшильда. Це доповнення є «двостороннім» — воно описує пару асимптотично плоских всесвітів, кожен з яких містить чорну діру, причому дві чорні діри з'єднані «червоточиною». Ізраель інтерпретував дві сторони червоточини як дві копії в подвійному стані теплового поля[14]. Це відбувалося паралельно з добре відомою роботою Гартла і Гокінга[15], а стан чорної діри в рівновазі з випромінюванням тепер іноді називають станом Гартла — Гокінга — Ізраеля.

Стандартні формулювання дисипативної термодинаміки несумісні з теорією відносності, оскільки вони передбачають миттєве поширення теплового та в'язкого ефектів. У 1970-х роках Ізраель переформулював дисипативну термодинаміку, щоб вона узгоджувалась з теорією відносності. Як і у випадку з роботою Ізраеля про тонкі оболонки, інтерес до цієї роботи зріс з часом, і роботи Ізраеля в цій галузі[16][17] з 2000 року дуже часто цитуються.

У 1989 році разом з Еріком Пуассоном Ізраель розпочав дослідження внутрішньої частини чорної діри. Слідуючи пропозиції Роджера Пенроуза, він відкрив явище «інфляції маси», яке може відбуватися поблизу внутрішнього горизонту (або горизонту Коші) чорної діри[18][19]. Ця робота має відношення до питання «сильної космічної цензури» в загальній теорії відносності. Вона справила значний вплив на дослідження сильної космічної цензури в наступні десятиліття.

Спільно зі Стівеном Гокінгом Вернер Ізраель був співредактором двох томів з гравітаційної фізики [20][21].

Відзнаки

Примітки

  1. ↑ SNAC — 2010.
  2. ↑ Werner Israel
  3. ↑ а б в Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
  4. ↑ Чеська національна авторитетна база даних
  5. ↑ http://www.isgrg.org/history.php
  6. ↑ W. Israel, «Singular Hypersurfaces and Thin Shells in General Relativity», Nuovo Cim. B44 (1966) 1-14.
  7. ↑ C. Barrabes and W. Israel, «Thin Shells in General Relativity and Cosmology: The Lightlike Limit», Phys. Rev. D43 (1991) 1129—1142.
  8. ↑ W. Israel, «Event Horizons in Static Vacuum Space-Times», Phys. Rev. 164 (1967) 1776—1779.
  9. ↑ W. Israel, «Event Horizons in Static Electrovac Spacetimes», Commun. Math. Phys. 8 (1968) 245-60.
  10. ↑ B. Carter, «Axisymmetric Black Hole Has Only Two Degrees of Freedom», Phys. Rev. Lett. 26 (1971) 331—333.
  11. ↑ W. Israel and G. A. Wilson, «A Class of Stationary Electromagnetic Vacuum Fields», J. Math. Phys. 13 (1972) 865—871.
  12. ↑ Z. Perjés, «Solutions of the Coupled Einstein Equations Concerning the Fields of Spinning Sources», Phys. Rev. Lett. 27 (1971)1668.
  13. ↑ K. P. Tod, «All Metrics Admitting Super-Covariantly Constant Spinors», Phys. Lett. B121 (1983) 241-4.
  14. ↑ W. Israel, «Thermofield Dynamics of Black Holes», Phys. Lett. A57 (1976) 107—110.
  15. ↑ J. Hartle and S. W. Hawking, «Path-Integral Derivation of Black Hole Radiance», Phys Rev. D13 (1976) 2188—2203.
  16. ↑ W. Israel, «Nonstationary Irreversible Thermodynamics: A Causal Relativistic Theory», Ann. Phys. 100 (1976) 310—331.
  17. ↑ W. Israel and J. M. Stewart, «Transient Relativistic Thermodynamics and Kinetic Theory», Ann. Phys. 118 (1979) 341-72.
  18. ↑ E. Poisson and W. Israel, «Inner-Horizon Instability and Mass Inflation in Black Holes», Phys. Rev. Lett. 63 (1989) 1663—1666.
  19. ↑ E. Poisson and  W. Israel, «Internal Structure of Black Holes», Phys. Rev. D41 (1990) 1796—1809.
  20. ↑ S. W. Hawking and W. Israel, General Relativity: an Einstein Centenary Survey (Cambridge University Press, 1979).
  21. ↑ S. W. Hawking and W.  Israel, Three Hundred Years of Gravitation (Cambridge University Press, 1987).

Посилання

  1. «Israel Werner Obituary».  Times Colonist. https://www.legacy.com/ca/obituaries/timescolonist/name/werner-israel-obituary?pid=202128270
  2. Werner Israel. Astronomy, Astrophysics and Space Science. «Physicist and cosmologist: Wrote the first logically precise theory for the simplicity of black holes (1967)», science.ca. https://www.science.ca/scientists/scientistprofile.php?pID=9
  3. In Memoriam: Werner Israel (1931—2022). «Revered as Canada's foremost gravitational physicist, Israel was a key figure in the founding years of CIFAR».  Liz Do, June 1, 2022, CIFAR. https://cifar.ca/cifarnews/2022/06/01/in-memoriam-werner-israel-1931-2022/
  4. Lowering the Flag: Dr. Werner Israel. «The University of Alberta banner is flying at half-mast from August 31 to September 2, 2022 in remembrance of Dr. Werner Israel». August 30, 2022. The Quad, University of Alberta. https://www.ualberta.ca/the-quad/2022/08/lowering-the-flag-werner-israel.html
  5. «Werner Israel Memorial Symposium», University of Victoria. https://meetings.triumf.ca/event/332/timetable/?view=standard