Эйнштейн в 26 лет сформулировал специальную теорию относительности. Ньютону не исполнилось и 25 лет, когда он сформулировал закон всемирного тяготения. А наша сегодняшняя героиня в неполные 22 года опубликовала работу о спин‑памяти гравитационных волн, а затем описала так называемый «треугольник Пастерски‑Стромингера‑Жибоедова» — и эту работу цитировал Стивен Хокинг. А ещё раньше, в своём детстве, она обрела популярность благодаря необычному для школьницы техническому хобби — в 14 лет она сама собрала самолёт и совершила на нём одиночный полёт.
Сабрину Гонсалес звали в Blue Origin и NASA, но она посвятила себя физике частиц. Если когда‑нибудь начнут вновь снимать «Теорию Большого взрыва», для неё точно должны найти место в сюжете. К 8 марта разберёмся, что сделала эта американская девушка кубинского происхождения и чем занимается сейчас!
Кого могли воспитать два юриста? В принципе, кого угодно — третьего юриста, рок‑музыканта, пилота, учёного… В нашем случае получилась сразу пилот и учёная. Сабрина Пастерски родилась в 1993 году. В шесть лет её отдали в школу одарённых детей Эдисона в Чикаго, и ещё до своего десятилетия девочка начала увлекаться самолётами. Большую роль в этом сыграли отец и дедушка Сабрины — оба пилоты.
Благодаря семье она получила возможность в десять лет полетать в качестве второго пилота, тогда же она начала собирать двигатель самолёта. А к 14-ти, она собрала самолёт Zenith CH 601 XL (Zodiac). Это двухместный одномоторный лёгкий самолёт с трёхточечным шасси. Он выпускается в виде наборов для домашней сборки. На этом небольшом аппарате школьница пролетела над озером Мичиган, став таким образом самым молодым пилотом, летавшем на самолёте собственной сборки.
Факты на тему самолётов вы можете найти, пожалуй, в любой статье о Сабрине. Это по сути тот якорь, который сделал её жизнь интересной для журналистов и широкой публики. Но техническое хобби нужно было Пастерски не только ради удовольствия. Сабрина собиралась поступить в Массачусетский технологический институт (MIT). И полёты, и сборка самолёта могли помочь сделать резюме более привлекательным для приёмной комиссии. Когда ей было лет 10–14, она начала выкладывать видео о своём увлечении, общаться с журналистами и вскоре стала немного известна как одарённый ребёнок с технарским хобби.
Cамолёты открыли двери в MIT
Эта небольшая популярность действительно помогла ей поступить в MIT. При подаче документов Сабрину сначала поставили в лист ожидания, но позже преподаватели увидели видео с самолётом и добились пересмотра решения.
Хотя поступить в MIT Пастерски отчасти помог пиар, училась она добросовестно. В 20 лет получила степень бакалавра по физике. Причём сделала она это со средним баллом 5.0 — высшим в классе. В 21 год она поступила в аспирантуру Гарварда, где впоследствии получила PhD по физике.
Короткое отступление про MIT. Благодаря Сабрине, точнее, изучению её истории, я узнала забавный факт — в Массачусетском технологическом университете студенты могут пройти школу по стрельбе из лука, фехтованию, стрельбе из пистолета (пневматического или боевого) и парусному спорту и получить сертификат пирата:). У Пастерски есть такой пиратский сертификат. На сайте указано, что он «выдаётся исключительно в развлекательных целях и не дает права заниматься пиратской деятельностью» ).
Но вернёмся к науке. Вообще, с детства Сабрина вдохновлялась такими примерами для подражания, как Джефф Безос, Илон Маск и Ричард Брэнсон, которые запустили свои частные космические компании. Благодаря им девочка заинтересовалась космической инженерией. В том числе поэтому она и стремилась в MIT. Но почему в итоге она стала заниматься именно теоретической физикой вместо того, чтобы стать крутым инженером и принять приглашение NASA или Blue Origin?
Во‑первых, она слегка разочаровалась в аэрокосмической отрасли во время учёбы.
— Я поступила в Массачусетский технологический институт, думая, что буду заниматься аэрокосмической инженерией. Но осталась немного разочарована, потому что все вокруг просто хотели играться с беспилотниками. — рассказывала Сабрина Пастерски в интервью Wired.
Создавать квадрокоптеры Пастерски не было интересно и в целом она пришла к выводу, что аэрокосмическая отрасль находится в застое. К слову, когда позже она слышала в научных кругах, что теория струн находится в застое, она отвечала со смехом: «Это вы еще не видели аэрокосмическую инженерию!».
Во‑вторых, будучи студенткой MIT, она стажировалась в Boeing Phantom Works и Космическом центре НАСА. Как раз там Пастерски поняла, что ей хотелось бы узнать побольше о физике полета.
— Когда строишь самолет, ты понимаешь, как всё взаимосвязано, но ты не обязательно знаешь научные основы, почему он вообще может летать, — объясняла она.
И так интересы Пастерски сдвинулась в сторону теоретической физики.
Новый Эйнштейн?
Когда Пастерски училась на втором курсе аспирантуры в Гарварде, она в сотрудничестве с Эндрю Строминджером и Александром Жибоедовым внесла ключевой вклад в описание так называемого «инфракрасного треугольника». Работа, известная как «треугольник Пастерски‑Строминджера‑Жибоедова» установила глубокую связь между тремя, казалось бы, разными областями физики — квантовой теорией поля, геометрией пространства‑времени и классическими наблюдаемыми эффектами.
Из чего состоит этот «треугольник»?
Первый угол — мягкие частицы и мягкие теоремы. Мягкие частицы — это фотоны или гравитоны с очень низкой энергией и огромной длиной волны. Они присутствуют в любом процессе рассеяния. Мягкие теоремы (впервые выведенные Стивеном Вайнбергом) описывают, как присутствие такой «невидимой» мягкой частицы влияет на вероятность квантового процесса.
Второй угол — асимптотические симметрии. На бесконечной границе пространства‑времени существуют особые симметрии (группа BMS). Они работают как «сдвиги» и «повороты» полей, которые не исчезают даже вдали от всех источников. Эти симметрии переводят сис��ему из одного возможного состояния вакуума в другое.
Третий угол — эффект памяти. Как это можно объяснить популярно: представим, что через космос пролетела гравитационная волна. Волна давно исчезла, но два пробных тела, находившихся в покое, навсегда изменили своё положение друг относительно друга. Они будто «запомнили» прошедшую волну. В электромагнетизме есть похожий эффект: пролетевший импульс может оставить после себя не сдвиг, а толчок — изменить скорость заряженных частиц.
Гениальность «треугольника» в том, что он показал: мягкие теоремы (квантовая физика), асимптотические симметрии (структура пространства) и эффект памяти (классический эксперимент) — это три стороны одного и того же явления. Например, эффект гравитационной памяти можно математически вывести из мягкой теоремы для гравитонов, и наоборот. Это стало фундаментом для современных попыток объединить квантовую механику и гравитацию.
В 2021 году местом своей работы Пастерски выбрала Институт Периметра в Канаде — это крупнейший в мире исследовательский центр, посвященный только теоретической физике. Там она возглавляет инициативу по небесной голографии. Это попытка закодировать физическую Вселенную в виде голограммы на небесной сфере. Суть принципа в следующем: вся информация о материи, содержащаяся в некой области пространства, может быть представлена с помощью информации на границе этой области. Эта идея родилась из парадокса чёрных дыр: о��азалось, что их энтропия пропорциональна площади горизонта, а не объёму.
Применительно к космологии это означает, что информацию о нашей трёхмерной Вселенной, вероятно, можно закодировать на двумерной границе — той самой небесной сфере, которую мы видим над головой.
Мы пытаемся применить идеи теории струн и знания о чёрных дырах к фактическим данным из реального мира, — объяснила Пастерски в беседе с журналистами Wired.
Упоминание от Хокинга
В 2016 году Сабрина Пастерски снова стала популярной в сети благодаря работе Стивена Хокинга. Впрочем, нельзя сказать, что она до этого была совсем незаметной. В 2015 году Сабрина попадала в список Forbes «30 до 30». Но на этот раз всё началось с того, что Стивен Хокинг и Эндрю Строминджер упомянули её в научной статье 2016 года «Мягкие волосы» чёрных дыр. Концепция «мягких волос» в физике чёрных дыр предполагает, что информация может сохраняться прямо на горизонте событий, что потенциально снимает проблему информационного парадокса.
Историю подхватили журналисты — и так появилось очень много популярных и не очень популярных статей с подробностями о её работе. Кстати, интересно, что Сабрина, несмотря на публичность с детства, не ведёт свои социальные сети, зато у неё есть сайт — https://www.physicsgirl.com/.»
Премии и признание
Конечно же, Сабрина Пастерски получала множество премий.
Например, она включена в проект Genius 100 Visions фонда Альберта Эйнштейна (2018) — одна из «100 величайших новаторов, художников, учёных и визионеров нашего времени». Это, пожалуй, самое громкое международное признание.
Также в её послужном списке стипендия Фонда Герца (Hertz Foundation Fellowship, 2015) — одна из самых престижных стипендий для поддержки молодых учёных в США в области прикладных физических наук.
Получала премию Европейского физического общества (EPS) в области физики высоких энергий и частиц (2013) — получена за работу в коллаборации CMS на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе, ещё во время учёбы в MIT.
И это далеко не полный список.
Заключение
Будет ли Сабрина следующим Эйнштейном? Рассудит история. А пока она пытается решить то, над чем бились лучшие умы со времен Эйнштейна и что стало главным вызовом для физиков после Хокинга: как объединить квантовую механику с гравитацией.
Слышали ли вы о Сабрине Пастерски раньше? Может быть, знакомились с её работами? Поделитесь впечатлениями — особенно здорово будет встретить в комментариях физиков или больших любителей физики! А если где‑то закралась неточность или можно объяснить работу Пастерски популярнее — буду признательна, если вы дополните этот тред! Спасибо за интерес к теме!