Kip Thorne
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Kip Thorne
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Kip S. Thorne durante la conferencia de prensa del Premio Nobel en Estocolmo, diciembre de 2017
Nació
Kip Stephen Thorne

( 01/06/1940 )1 de junio de 1940 (81 años)
Logan, Utah , Estados Unidos
EducaciónInstituto de Tecnología de California ( BS )
Universidad de Princeton ( MS , Ph.D. )
Conocido porObjeto Thorne-Żytkow
Arco romano
Thorne-Hawking-Preskill apuesta
LIGO
Ondas
gravitacionales Gravitación
Esposos)
Linda Jean Peterson
​
​
( M.  1960; div.  1977)

Carolee Joyce Winstein
​
​
( M.  1984)
Niños2
PremiosPremio Lilienfeld (1996)
Medalla Albert Einstein (2009) [1]
Premio Especial Avance en Física Fundamental (2016)
Premio Gruber de Cosmología (2016)
Premio Shaw (2016)
Premio Kavli (2016)
Premio Harvey (2016) Premio
Princesa de Asturias ( 2017)
Premio Nobel de Física (2017)
Premio Lewis Thomas (2018)
Carrera científica
Los camposAstrofísica
Física gravitacional
InstitucionesInstituto de Tecnología de California de
la Universidad de Cornell
TesisGeometrodinámica de sistemas cilíndricos  (1965)
Asesor de doctoradoJohn Archibald Wheeler
Estudiantes de doctoradoWilliam L. Burke [2]
Carlton M. Caves
Lee Samuel Finn
Sándor J. Kovács
David L. Lee
Alan Lightman
Don N. Page
William H. Press
Richard H. Price
Bernard F. Schutz
Saul Teukolsky
Clifford Martin Will

Kip Stephen Thorne (nacido el 1 de junio de 1940) es un físico teórico estadounidense conocido por sus contribuciones a la física gravitacional y la astrofísica . Amigo y colega de Stephen Hawking y Carl Sagan desde hace mucho tiempo , fue profesor de Física Teórica Richard P. Feynman en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) hasta 2009 [3] y es uno de los principales expertos mundiales en las implicaciones astrofísicas de de Einstein teoría general de la relatividad . Continúa haciendo investigación científica y consultoría científica, sobre todo para Christopher Nolanpelícula interestelar . [4] [5] Thorne fue galardonado con el Premio Nobel de Física 2017 junto con Rainer Weiss y Barry C. Barish "por contribuciones decisivas al detector LIGO y la observación de ondas gravitacionales ". [6] [7] [8] [9]

Vida y carrera

Discusión en la sala de conferencias principal de la École de Physique des Houches (Escuela de Física Les Houches), 1972. De izquierda a derecha, Yuval Ne'eman , Bryce DeWitt , Thorne, Demetrios Christodoulou .

Thorne nació el 1 de junio de 1940 en Logan, Utah . [ cita requerida ] Su padre, D. Wynne Thorne (1908-1979), fue profesor de química del suelo en la Universidad Estatal de Utah , y su madre, Alison (de soltera Comish; 1914-2004), fue economista y la primera mujer en recibir un doctorado en la disciplina de Iowa State College . [10] [11] Criado en un entorno académico, dos de sus cuatro hermanos también se convirtieron en profesores. [12] [13] Los padres de Thorne eran miembros de La Iglesia de Jesucristo de los Santos de los Últimos Días (mormones) y criaron a Thorne en la fe SUD, aunque ahora se describe a sí mismo comoateo . Con respecto a sus puntos de vista sobre la ciencia y la religión, Thorne ha declarado: "Hay un gran número de mis mejores colegas que son bastante devotos y creen en Dios ... No existe una incompatibilidad fundamental entre la ciencia y la religión. No creo en Dios. . " [14]

Thorne se destacó rápidamente en lo académico temprano en la vida, ganando reconocimiento en Westinghouse Science Talent Search como estudiante de último año en Logan High School . [15] Recibió su BS grado del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en 1962, y su Ph.D. de la Universidad de Princeton en 1965 bajo la supervisión de John Archibald Wheeler con una tesis doctoral titulada " Geometrodinámica de sistemas cilíndricos". [dieciséis]

Thorne regresó a Caltech como profesor asociado en 1967 y se convirtió en profesor de física teórica en 1970, convirtiéndose en uno de los profesores titulares más jóvenes en la historia de Caltech a los 30 años. Se convirtió en profesor William R. Kenan, Jr. en 1981, y el profesor Feynman de física teórica en 1991. Fue profesor adjunto en la Universidad de Utah de 1971 a 1998 y profesor Andrew D. White en general en la Universidad de Cornell de 1986 a 1992. [17] En junio de 2009, renunció a su Cátedra Feynman (ahora es Profesor Feynman de Física Teórica, Emérito) para seguir una carrera de escritura y realización de películas. [ cita requerida ] Su primer proyecto cinematográfico fueInterstellar , en la que trabajó con Christopher Nolan y Jonathan Nolan . [3]

A lo largo de los años, Thorne se ha desempeñado como mentor y asesor de tesis para muchos teóricos destacados que ahora trabajan en aspectos observacionales, experimentales o astrofísicos de la relatividad general. Aproximadamente 50 físicos han recibido doctorados en Caltech bajo la tutela personal de Thorne. [3]

Thorne es conocido por su capacidad para transmitir la emoción y la importancia de los descubrimientos en gravitación y astrofísica tanto a un público profesional como a un público no especializado. Sus presentaciones sobre temas como agujeros negros , radiación gravitacional , relatividad , viajes en el tiempo y agujeros de gusano se han incluido en programas de PBS en los EE. UU. Y en la BBC del Reino Unido.

Thorne y Linda Jean Peterson se casaron en 1960. Sus hijos son Kares Anne y Bret Carter, arquitecto. Thorne y Peterson se divorciaron en 1977. Thorne y su segunda esposa, Carolee Joyce Winstein, profesora de bioquinesiología y fisioterapia en la USC , se casaron en 1984. [18]

Investigar

Thorne en 1972

La investigación de Thorne se ha centrado principalmente en la astrofísica relativista y la física de la gravitación , con énfasis en las estrellas relativistas , los agujeros negros y especialmente las ondas gravitacionales . [3] Es quizás más conocido por el público por su controvertida teoría de que los agujeros de gusano pueden usarse para viajar en el tiempo. [19] Sin embargo, las contribuciones científicas de Thorne, que se centran en la naturaleza general del espacio , el tiempo y la gravedad , abarcan toda la gama de temas de la relatividad general.

Ondas gravitacionales y LIGO

El trabajo de Thorne se ha ocupado de la predicción de la fuerza de las ondas gravitacionales y sus firmas temporales observadas en la Tierra. Estas "firmas" son de gran relevancia para LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser), un experimento de ondas gravitacionales de múltiples instituciones del que Thorne ha sido uno de los principales proponentes: en 1984, cofundó el Proyecto LIGO (el proyecto más grande jamás financiado por el NSF [20] ) para discernir y medir cualquier fluctuación entre dos o más puntos 'estáticos'; tales fluctuaciones serían evidencia de ondas gravitacionales, como describen los cálculos. Un aspecto significativo de su investigación es el desarrollo de las matemáticas necesarias para analizar estos objetos. [21] Thorne también lleva a caboEl diseño de ingeniería analiza las características del LIGO que no se pueden desarrollar sobre la base de un experimento y da consejos sobre los algoritmos de análisis de datos mediante los cuales se buscarán las ondas. Ha proporcionado apoyo teórico para LIGO, incluida la identificación de fuentes de ondas gravitacionales a las que LIGO debería apuntar, el diseño de deflectores para controlar la luz dispersa en los tubos de haz LIGO y, en colaboración con el grupo de investigación de Vladimir Braginsky (Moscú, Rusia), inventando diseños de no demolición cuántica. para detectores avanzados de ondas de gravedad y formas de reducir el tipo de ruido más grave en detectores avanzados: ruido termoelástico . ConCarlton M. Caves , Thorne inventó el enfoque de evasión de acción inversa para las mediciones de no demolición cuántica de los osciladores armónicos , una técnica aplicable tanto en la detección de ondas gravitacionales como en la óptica cuántica . [3]

El 11 de febrero de 2016, un equipo de cuatro físicos [a] que representan a la Colaboración Científica LIGO , anunció que en septiembre de 2015, LIGO registró la firma de dos agujeros negros que colisionan a 1.300 millones de años luz de distancia. Esta detección registrada fue la primera observación directa del chirrido fugaz de una onda gravitacional y confirmó una predicción importante de la teoría general de la relatividad de Einstein. [22] [23] [24] [25] [26]

Cosmología del agujero negro

Artículo principal: Conjetura del aro
Un haz cilíndrico de líneas de campo magnético.

Mientras estudiaba su doctorado. en la Universidad de Princeton, su mentor John Wheeler le dio un problema de asignación para que lo pensara: averiguar si un haz cilíndrico de repulsivas líneas de campo magnético implosionará bajo su propia fuerza gravitacional atractiva. Después de varios meses luchando con el problema, demostró que era imposible que las líneas cilíndricas del campo magnético implosionaran . [27] : 262–265

¿Por qué un haz cilíndrico de líneas de campo magnético no implosionará, mientras que las estrellas esféricas implosionarán bajo su propia fuerza gravitacional? Thorne intentó explorar la cresta teórica entre los dos fenómenos. Finalmente, descubrió que la fuerza gravitacional puede superar toda la presión interior solo cuando un objeto se ha comprimido en todas las direcciones. Para expresar esta comprensión, Thorne propuso su conjetura del aro , que describe una estrella en implosión que se convierte en un agujero negro cuando la circunferencia crítica del aro diseñado se puede colocar a su alrededor y poner en rotación. Es decir, cualquier objeto de masa M alrededor del cual se pueda girar un aro de circunferencia debe ser un agujero negro. [27] : 266–267 [28] : 189–190

Como herramienta para ser utilizada en ambas empresas, la astrofísica y la física teórica, Thorne y sus estudiantes han desarrollado un enfoque inusual, llamado el " paradigma de la membrana ", a la teoría de los agujeros negros y lo han utilizado para aclarar el mecanismo "Blandford-Znajek". por el cual los agujeros negros pueden alimentar algunos quásares y núcleos galácticos activos . [27] : 405–411

Thorne ha investigado el origen mecánico estadístico cuántico de la entropía de un agujero negro. Con su postdoctorado Wojciech Zurek, demostró que la entropía de un agujero negro es el logaritmo del número de formas en que se podría haber hecho el agujero. [27] : 445–446

Con Igor Novikov y Don Page , desarrolló la teoría relativista general de los discos delgados de acreción alrededor de los agujeros negros, y utilizando esta teoría dedujo que con una duplicación de su masa por tal acreción, un agujero negro se hará girar hasta 0,998 del giro máximo. permitido por la relatividad general, pero no más allá. Este es probablemente el giro máximo de agujero negro permitido en la naturaleza. [3]

Agujeros de gusano y viajes en el tiempo

Un agujero de gusano es un atajo que conecta dos regiones separadas en el espacio. En la figura, la línea verde muestra el camino corto a través del agujero de gusano y la línea roja muestra el camino largo a través del espacio normal.

Thorne y sus compañeros de trabajo en Caltech llevaron a cabo una investigación científica sobre si las leyes de la física permiten que el espacio y el tiempo estén conectados de forma múltiple (¿pueden existir agujeros de gusano y "máquinas del tiempo" clásicas y transitables ?). [29] Con Sung-Won Kim, Thorne identificó un mecanismo físico universal (el crecimiento explosivo de la polarización en el vacío de los campos cuánticos ), que siempre puede evitar que el espacio-tiempo desarrolle curvas cerradas en forma de tiempo (es decir, evitar los viajes en el tiempo hacia atrás ). [30]

Con Mike Morris y Ulvi Yurtsever, mostró que los agujeros de gusano atravesables pueden existir en la estructura del espacio-tiempo solo si están enhebrados por campos cuánticos en estados cuánticos que violan la condición de energía nula promediada (es decir, tienen energía renormalizada negativa distribuida en una región suficientemente grande) . [31] Esto ha desencadenado investigaciones para explorar la capacidad de los campos cuánticos para poseer una energía negativa tan extendida . Cálculos recientes de Thorne indican que las masas simples que atraviesan agujeros de gusano atravesables nunca podrían engendrar paradojas : no haycondiciones iniciales que conducen a la paradoja una vez que se introduce el viaje en el tiempo. Si sus resultados pueden generalizarse, sugerirían que ninguna de las supuestas paradojas formuladas en las historias de viajes en el tiempo puede formularse realmente a un nivel físico preciso: es decir, que cualquier situación en una historia de viajes en el tiempo resulta permitir muchas soluciones consistentes. [ cita requerida ]

Estrellas relativistas, momentos multipolares y otros esfuerzos

Con Anna Żytkow , Thorne predijo la existencia de estrellas supergigantes rojas con núcleos de estrellas de neutrones ( objetos Thorne-Żytkow ). [32] Él sentó las bases para la teoría de las pulsaciones de las estrellas relativistas y la radiación gravitacional que emiten. Con James Hartle , Thorne derivó de la relatividad general las leyes del movimiento y la precesión de los agujeros negros y otros cuerpos relativistas, incluida la influencia del acoplamiento de sus momentos multipolares a la curvatura del espacio-tiempo de los objetos cercanos, [33] así como anotando el Métrica de Hartle-Thorne, una solución aproximada que describe el exterior de un cuerpo que gira lenta y rígidamente, estacionario y simétrico axialmente.

Thorne también ha predicho teóricamente la existencia de " materia exótica " universalmente antigravitante : el elemento necesario para acelerar la tasa de expansión del universo, mantener abiertas las "puertas estelares" de agujeros de gusano atravesables y mantener en funcionamiento los " impulsos warp " geodésicos de flotación libre temporal . Con Clifford Will [34] y otros de sus estudiantes, sentó las bases para la interpretación teórica de las pruebas experimentales de las teorías relativistas de la gravedad , fundamentos sobre los que Will y otros construyeron luego. En 2005 , Thorne estaba interesado en el origen del espacio y el tiempo clásicos a partir de la espuma cuántica de la teoría de la gravedad cuántica . [cita requerida ]

Publicaciones

Thorne ha escrito y editado libros sobre temas de teoría gravitacional y astrofísica de altas energías . En 1973, fue coautor del libro de texto Gravitation con Charles Misner y John Wheeler; [35] que según John C. Baez y Chris Hillman, es uno de los grandes libros científicos de todos los tiempos y ha inspirado a dos generaciones de estudiantes. [36] En 1994, publicó Black Holes and Time Warps: Einstein's Outrageous Legacy , un libro para no científicos por el que recibió numerosos premios. Este libro ha sido publicado en seis idiomas y están en prensa ediciones en chino, italiano, checo y polaco. [ cuando? ]En 2014, Thorne publicó The Science of Interstellar en la que explica la ciencia detrás de la película Interstellar de Christopher Nolan ; Nolan escribió el prólogo del libro. En septiembre de 2017, Thorne y Roger D. Blandford publicaron Física clásica moderna: óptica, fluidos, plasmas, elasticidad, relatividad y física estadística , un libro de texto para graduados que cubre las seis áreas principales de la física enumeradas en el título. [37]

Los artículos de Thorne han aparecido en publicaciones como:

  • Scientific American , [38]
  • Anuario de ciencia y tecnología de McGraw-Hill , [39] y
  • Enciclopedia de Collier [40] entre otros.

Thorne ha publicado más de 150 artículos en revistas académicas. [ cita requerida ]

Honores y premios

Thorne ha sido elegido para: [41]

  • la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias (1972) [42]
  • la Academia Nacional de Ciencias ,
  • la Academia de Ciencias de Rusia , y
  • la Sociedad Filosófica Estadounidense .

Ha sido reconocido por numerosos premios que incluyen:

  • el premio de escritura científica del Instituto Americano de Física en Física y Astronomía,
  • el premio Phi Beta Kappa Science Writing Award,
  • la Sociedad Americana de Física 's Premio Lilienfeld ,
  • la Sociedad Alemana astronómica 's Medalla Karl Schwarzschild (1996),
  • el Premio Robinson de Cosmología de la Universidad de Newcastle , Inglaterra,
  • el Sigma Xi: La Sociedad de Investigación Científica 's Premios Common Wealth para la Ciencia y la invención , y
  • el Centro de Ciencias de California 's California Científico del Año (2003).
  • la Medalla Albert Einstein en 2009 de la Sociedad Albert Einstein , Berna, Suiza
  • la Medalla UNESCO Niels Bohr de la UNESCO (2010) [43]
  • el Premio Especial Avance en Física Fundamental (2016)
  • el Premio Gruber de Cosmología (2016)
  • el premio Shaw (2016) (junto con Ronald Drever y Rainer Weiss ). [44]
  • el Premio Kavli de Astrofísica (2016) (junto con Ronald Drever y Rainer Weiss). [45]
  • el Premio Tomalla (2016) por contribuciones extraordinarias a la relatividad general y la gravedad. [46]
  • el premio Georges Lemaître (2016)
  • el Premio Harvey (2016) (junto con Ronald Drever y Rainer Weiss). [47]
  • el Premio al Ingenio Estadounidense de la Revista Smithsonian en Ciencias Físicas (2016) [48]
  • la princesa de Asturias (2017) (conjuntamente con Rainer Weiss y Barry Barish ). [49]
  • el Premio Nobel de Física (2017) (junto con Rainer Weiss y Barry Barish )
  • el premio Lewis Thomas (2018)
  • el premio Golden Plate de la Academia Estadounidense de Logros (2019) [50]

Ha sido becario Woodrow Wilson , becario Danforth , becario Guggenheim y becario Fulbright . También recibió el grado honorario de doctor en humanidades de la Claremont Graduate University y un doctorado honorario del Departamento de Física de la Aristotle University of Thessaloniki .

Fue elegido para ocupar la cátedra Lorentz para el año 2009 de la Universidad de Leiden, Países Bajos .

Thorne ha trabajado en:

  • el Comité Internacional de Relatividad General y Gravitación ,
  • el Comité de Cooperación en Física Estados Unidos-URSS , y
  • la Junta de Ciencias Espaciales de la Academia Nacional de Ciencias , que ha asesorado a la NASA y al Congreso sobre políticas de ciencia espacial .

Kip Thorne fue seleccionado por la revista Time en una lista anual de las 100 personas más influyentes del mundo estadounidense en 2016 [51].

Adaptación en medios

  • Thorne contribuyó con ideas sobre viajes por agujeros de gusano a Carl Sagan para que las utilizara en su novela Contact . [52]
  • Thorne y su amiga, la productora Lynda Obst , también desarrollaron el concepto de la película Interstellar de Christopher Nolan . [53] También escribió un libro complementario, The Science of Interstellar . Thorne luego aconsejó a Nolan sobre la física de su película Tenet . [54]
  • En la novela Rainbow Mars de Larry Niven , la tecnología de viaje en el tiempo utilizada en la novela se basa en las teorías de los agujeros de gusano de Thorne, que en el contexto de la novela fue cuando el viaje en el tiempo se hizo posible por primera vez, en lugar de solo una fantasía. Como resultado, cualquier intento de viajar en el tiempo antes del desarrollo de Thorne de la teoría del agujero de gusano da como resultado que el viajero del tiempo ingrese a una versión fantástica de la realidad, en lugar del pasado real. [55]
  • En la película La teoría del todo , Thorne fue interpretado por el actor Enzo Cilenti . [56]
  • Thorne se interpretó a sí mismo en el episodio de The Big Bang Theory titulado "The Laureate Accumulation", episodio 18 de la temporada 12.

Bibliografía parcial

  • Misner, Charles W., Thorne, KS y Wheeler, John Archibald, Gravitation 1973, (WH Freeman & Co)
  • Thorne, KS, en 300 Years of Gravitation, (Eds.) SW Hawking y W. Israel, 1987, (Chicago: Univ. De Chicago Press), Radiación gravitacional .
  • Thorne, KS, Price, RH y 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 y Yurtsever, U., Physical Review D., 1990, (en prensa), Problema de Cauchy en Spacetimes con Closed Curvas temporales .
  • Thorne, KS y Blandford, RD, Física clásica moderna: óptica, fluidos, plasmas, elasticidad, relatividad y física estadística , 2017, (Princeton: Princeton University Press).

Ver también

  • La paradoja de Polchinski

Notas

  1. ^ El equipo del anuncio estaba formado por Thorne, David Reitze , Gabriela González , Rainer Weiss y France A. Córdova .

Referencias

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enlaces externos

  • Medios relacionados con Kip Thorne en Wikimedia Commons
  • Kip Thorne en IMDb
  • Pagina de inicio
  • Kip Thorne en el Proyecto de genealogía matemática
  • Hora de la verdad
  • Padres fundadores de la relatividad
  • Kip S. Thorne en Nobelprize.org
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