Альберту Эйнштейну было всего двадцать шесть, когда он заложил основы специальной теории относительности. Исаак Ньютон не достиг и двадцатипятилетия, сформулировав закон всемирного тяготения. Наша сегодняшняя героиня в неполные 22 года представила научному сообществу исследование о спиновой памяти гравитационных волн, а затем описала концепцию, известную как «треугольник Пастерски — Строминджера — Жибоедова», на которую впоследствии ссылался сам Стивен Хокинг. Еще раньше, в подростковом возрасте, она привлекла внимание общественности своим феноменальным увлечением: в 14 лет девушка самостоятельно сконструировала самолет и совершила на нем одиночный полет.
Сабрину Гонсалес Пастерски наперебой приглашали в Blue Origin и NASA, однако она предпочла посвятить себя фундаментальной физике элементарных частиц. Если бы сериал «Теория Большого взрыва» решили возродить, ее биография определенно заслуживала бы отдельной сюжетной линии. В преддверии 8 Марта предлагаем разобраться, каких высот достигла эта американка кубинского происхождения и над чем она работает сегодня.
Кем может стать ребенок в семье двух юристов? Вариантов множество: от продолжателя династии до рок-звезды или ученого. В случае с Сабриной, родившейся в 1993 году, мир получил уникальное сочетание пилота и физика-теоретика. В шесть лет она поступила в Чикагскую школу для одаренных детей имени Эдисона, а к десяти годам уже грезила авиацией. Решающее влияние на ее интересы оказали отец и дедушка, оба профессиональные летчики.
Благодаря поддержке близких Сабрина уже в десятилетнем возрасте попробовала себя в роли второго пилота и тогда же приступила к сборке авиационного двигателя. К 14 годам она завершила строительство Zenith CH 601 XL (Zodiac) — легкого двухместного одномоторного судна с трехопорным шасси, которое поставляется в виде комплектов для самостоятельной сборки. На этом аппарате школьница совершила перелет над озером Мичиган, официально став самым молодым пилотом, поднявшимся в небо на самолете собственной конструкции.
История с самолетом фигурирует практически в каждой публикации о Пастерски. Это яркий медийный образ, сделавший ее жизнь объектом внимания прессы. Однако для самой Сабрины техническое творчество было не просто хобби, а стратегическим шагом для поступления в Массачусетский технологический институт (MIT). Демонстрация навыков конструирования и пилотирования должна была существенно усилить ее портфолио. С ранних лет она начала документировать свои успехи в видеороликах и общаться со СМИ, завоевав репутацию вундеркинда в инженерной области.
Авиация как пропуск в мир большой науки
Медийная узнаваемость действительно сыграла свою роль при поступлении в MIT. Изначально Сабрина оказалась в списке ожидания, однако после того, как приемная комиссия ознакомилась с видеоматериалами о сборке самолета, решение было пересмотрено в ее пользу.
Несмотря на то что путь в университет начался с яркого самопиара, обучение Сабрина проходила блестяще. В 20 лет она получила диплом бакалавра физики с максимальным средним баллом 5.0, став лучшей на своем курсе. В 21 год она продолжила академический путь в аспирантуре Гарварда, где впоследствии защитила докторскую диссертацию (PhD) по физике.
Любопытная деталь об обучении в MIT: студенты университета могут освоить стрельбу из лука, фехтование, стрельбу из пистолета и парусный спорт, за что получают шуточный «пиратский сертификат». Пастерски не упустила возможности стать дипломированным «пиратом». На сайте вуза подчеркивается, что документ выдается исключительно в развлекательных целях и не дает права на занятие каперством.
Но вернемся к научным поискам. С детства Сабрина ориентировалась на таких визионеров, как Джефф Безос, Илон Маск и Ричард Брэнсон, развивающих частную космонавтику. Именно поэтому она изначально целилась в аэрокосмическую инженерию. Почему же в итоге она сменила чертежи ракет на уравнения теоретической физики и отказалась от офферов NASA и Blue Origin?
Первой причиной стало разочарование в текущем состоянии индустрии.
— Я шла в MIT с намерением заниматься аэрокосмическим проектированием, но реальность оказалась иной: все вокруг были увлечены лишь бесконечной игрой с дронами, — признавалась Пастерски в интервью Wired.
Конструирование квадрокоптеров казалось ей слишком мелкой задачей; она пришла к выводу, что отрасль находится в состоянии стагнации. Когда коллеги-физики шутят о застое в теории струн, она с иронией замечает: «Вы просто не видели, что происходит в аэрокосмической инженерии!»
Второй важный момент произошел во время стажировок в Boeing Phantom Works и Космическом центре НАСА. Там Сабрина осознала, что ее больше влечет фундаментальная природа явлений.
— Собирая самолет, ты видишь, как детали складываются в единое целое, но это не дает глубокого ответа на вопрос о научных первопричинах полета, — поясняла она.
Этот интеллектуальный запрос и привел ее в мир теоретической физики.
Преемница Эйнштейна?
На втором курсе аспирантуры Гарварда Сабрина в соавторстве с Эндрю Строминджером и Александром Жибоедовым внесла весомый вклад в развитие физики, описав концепцию «инфракрасного треугольника». Их работа, известная как «треугольник Пастерски — Строминджера — Жибоедова», выявила фундаментальную взаимосвязь между тремя разрозненными областями: квантовой теорией поля, геометрией пространства-времени и классическими наблюдаемыми эффектами.
В чем суть этого открытия?
Первая вершина — «мягкие» частицы и теоремы. Речь идет о фотонах или гравитонах с предельно низкой энергией и колоссальной длиной волны, которые сопровождают любые процессы рассеяния. Мягкие теоремы (впервые описанные Стивеном Вайнбергом) устанавливают, как наличие таких «невидимых» частиц корректирует вероятность квантовых событий.
Вторая вершина — асимптотические симметрии. На удаленной границе пространства-времени действуют особые симметрии (группа BMS), представляющие собой специфические сдвиги и повороты полей. Они сохраняются даже вдали от источников и переводят физическую систему между различными состояниями вакуума.
Третья вершина — эффект памяти. Представьте, что сквозь область пространства прошла гравитационная волна. Волна исчезает, но два покоившихся объекта оказываются необратимо смещены друг относительно друга, «запомнив» прохождение возмущения. Аналогичный эффект существует и в электромагнетизме.
Значимость «треугольника» состоит в доказательстве того, что квантовые эффекты (мягкие теоремы), структура пространства (симметрии) и классические измерения (эффект памяти) являются гранями одного и того же явления. Это открытие стало важным шагом на пути к созданию теории квантовой гравитации.
С 2021 года Сабрина работает в Институте Периметра в Канаде — ведущем центре теоретической физики. Там она координирует проект по небесной голографии. Идея заключается в возможности описания трехмерной Вселенной через информацию на ее двумерной границе (небесной сфере), подобно тому как энтропия черной дыры привязана к площади ее горизонта событий.
— Мы стремимся применить инструментарий теории струн и данные о черных дырах к пониманию реального мироустройства, — отмечает Пастерски.
Внимание со стороны Стивена Хокинга
Новая волна интереса к Сабрине поднялась в 2016 году, хотя к тому моменту она уже была отмечена в рейтинге Forbes «30 до 30». Поводом стало упоминание ее работ в статье Стивена Хокинга и Эндрю Строминджера «Мягкие волосы черных дыр». В ней рассматривается гипотеза о том, что информация может кодироваться непосредственно на горизонте событий, что потенциально разрешает знаменитый информационный парадокс.
СМИ мгновенно подхватили эту тему, наделив Сабрину титулом «нового Эйнштейна». Примечательно, что, несмотря на раннюю популярность, Пастерски игнорирует социальные сети, предпочитая вести лаконичный персональный сайт https://www.physicsgirl.com/.
Награды и мировое признание
Список достижений Сабрины впечатляет.
В 2018 году фонд Альберта Эйнштейна включил ее в проект Genius 100 Visions, назвав в числе ста выдающихся новаторов и визионеров современности.
Она является лауреатом стипендии Фонда Герца (2015) — одной из самых почетных наград для молодых ученых в США. В 2013 году она была удостоена премии Европейского физического общества (EPS) за вклад в работу коллаборации CMS на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе.
Вместо заключения
Станет ли Сабрина Пастерски величайшим физиком нашего столетия — покажет время. Пока же она продолжает штурмовать одну из самых неприступных крепостей науки — проблему объединения гравитации и квантового мира.
Знакомы ли вы с научными публикациями Сабрины? Нам будет крайне интересно узнать мнение профессиональных физиков и всех, кто увлечен наукой, в комментариях. Если вы можете предложить еще более доступное объяснение ее открытий — присоединяйтесь к обсуждению!
