Ο Stephen Hawking, ο φυσικός που επανεξέπνευσε το σύμπαν και τα αποβουτυρωμένα ενισχυμένα σωματίδια από τις θερμές οριακές περιοχές των μαύρων τρυπών, στρώνεται σήμερα σήμερα (8 Ιανουαρίου).
Εκτός από το γεγονός ότι είναι παγκοσμίως γνωστός κοσμολόγος, ο Hawking έχει γίνει κάτι σαν μια εικόνα λαϊκού πολιτισμού. Είναι μια εντυπωσιακή φιγούρα: μια μεγαλοφυία γεμάτη σε ένα σώμα ακινητοποιημένο σε μεγάλο βαθμό από αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση ή ALS. Υποστηρίζεται από μια προηγμένη αναπηρική καρέκλα και επικοινωνεί στον κόσμο μέσω ενός σπάνιου και εξειδικευμένου συστήματος που μετατρέπει τις κινήσεις ενός μόνο μυς στο μάγουλο του στην ομιλία του. Σε αυτόν τον τρόπο, εμφανίστηκε στο "Star Trek: Η επόμενη γενιά", "The Simpsons" και "The Big Bang Theory".
Αλλά η πιο μόνιμη κληρονομιά του Χόκινγκ θα είναι ο πιο σημαντικός φυσικός του δεύτερου μισού του 20ού αιώνα - ένας ερευνητής που πήρε τα παλαιότερα έργα μορφών όπως ο Albert Einstein και ο Werner Heisenberg και τα πλέκωσε μαζί σε κάτι που προσεγγίζει μια συνεκτική εξήγηση για τη συμπεριφορά το σύμπαν.
"Υπάρχει μια μοναδικότητα στο παρελθόν μας"
Καμία ιστορία καλής ιδιοφυΐας δεν ξεκινά με τίποτα λιγότερο από ένα κτύπημα, οπότε είναι κατάλληλο ότι το πρώτο μεγάλο επίτευγμα του Hawking ήταν και η διδακτορική του διατριβή στο Πανεπιστήμιο του Cambridge.
Η διατριβή του Hawking, που εγκρίθηκε το 1966, έκανε ένα δραματικό επιχείρημα: ότι ολόκληρο το σύμπαν ξεκίνησε ως ένα ενιαίο σημείο, απείρως μικρό και πυκνό και καμπυλωμένο επάνω στον εαυτό του - ένα σημείο στην αρχή όλων. Ή, όπως θα γράφει αργότερα, συνοπτικά: «Υπάρχει μια μοναδικότητα στο παρελθόν μας».
Ήταν η πρώτη περιγραφή του Μεγάλου Τραγουδιού, όπως είναι σήμερα κοινά κατανοητό: ένα απείρως μικρό σημείο στην άκρη του χρόνου που έσκασε στον σύγχρονο, συνεχώς διευρυνόμενο κόσμο μας.
Όπως περιέγραψε ο Hawking στη διάλεξη του 2005 «Η προέλευση του σύμπαντος», η διατριβή του έφθασε σε μια στιγμή που οι επιστήμονες είχαν δει ότι οι τεράστιες άδειες περιοχές του χώρου, τα χάσματα μεταξύ των γαλαξιών, επεκτείνονταν. Αλλά δεν ήταν σίγουροι γιατί. Ορισμένοι φυσικοί πρότειναν πιο αδύναμες εκδοχές της ιδέας του Big Bang, μείον την ιδιαιτερότητα. Αλλά μια άλλη θεωρία, που ονομάζεται Σύμπαν σταθερής κατάστασης, ήταν κυρίαρχη.
"Καθώς οι γαλαξίες κινούνται χωριστά", δήλωσε ο Hawking για το σύμπαν σταθερού κράτους, "η ιδέα ήταν ότι νέοι γαλαξίες θα σχηματίστηκαν από ύλη που υποτίθεται ότι θα δημιουργούταν διαρκώς σε όλο το διάστημα.Το σύμπαν θα υπήρχε για πάντα και θα φαινόταν το ίδιο όλες τις ώρες. "
Με άλλα λόγια, πολλοί επιστήμονες πίστευαν ότι το σύμπαν επεκτεινόταν, αλλά με έναν τρόπο που δεν του έδωσε καμία αρχή ούτε τέλος.
Όπως ο βιογράφος Kitty Ferguson έγραψε στο βιβλίο της "Stephen Hawking: Unfettered Mind" (Griffin του Στ. Μάρτιν, 2012), ο Hawking αντιμετώπισε κατάθλιψη τους μήνες που ακολούθησαν τη διάγνωση του 1963 ALS στην ηλικία των 21 ετών. ποτέ δεν έφτασε στη διατριβή του. Αλλά η κατάθλιψή του υποχώρησε καθώς κατέστη σαφές ότι έζησε τις προσδοκίες και όταν του χορηγήθηκε μια εξαίρεση από τους κανόνες του Cambridge που διέπουν μεταπτυχιακούς φοιτητές, επιτρέποντάς του να παντρευτεί την πρώτη σύζυγό του, Jane Wilde, σύμφωνα με τον Ferguson.
Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου πριν φτάσει στο θέμα της διδακτορικής του διατριβής, ο Hawking ανέφερε ότι αισθάνθηκε απογοητευμένος με τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές ασχολήθηκαν με το έργο που θεωρούσε τελικά ασήμαντο.
"Οι άνθρωποι ήταν τόσο ευτυχείς να βρουν κάποια λύση στις εξισώσεις πεδίων, δεν αναρωτιόντουσαν ποια φυσική σημασία, αν υπήρχε, είχε", δήλωσε αργότερα στη διάλεξη του για τα γενέθλια του 2002.
Αυτή η απογοήτευση τον οδήγησε στην πρώτη του βούρτσα με φήμη. Όπως εξιστόρησε ο Φέργκιουσον, ο Χόκινγκ ταξίδεψε τον Ιούνιο του 1964 για να ακούσει μια διάλεξη από τον Fred Hoyle, έναν διάσημο αστρονόμο και υποστηρικτή της θεωρίας του Σταθερού Κόσμου. Κατά τη διάρκεια της διάλεξης, ο Hawking έγινε τόσο απογοητευμένος που σηκώθηκε στα πόδια του, ακουμπώντας στο καλάμι του, για να αμφισβητήσει ένα από τα αποτελέσματα του Hoyle.
"Ένας εκπληκτικός Hoyle ρώτησε τον Hawking πώς θα μπορούσε να κρίνει αν το αποτέλεσμα ήταν σωστό ή λάθος", έγραψε ο Ferguson. "Ο Hawking απάντησε ότι το είχε« επεξεργαστεί ».
Το κοινό εντυπωσιάστηκε και ο Hoyle "εξοργίστηκε" από αυτόν τον άγνωστο μεταπτυχιακό φοιτητή που είχε φανεί να αποκόψει την έρευνα του καθηγητή στο κεφάλι του στη διάλεξη, έγραψε ο Ferguson. (Στην πραγματικότητα, ο Hawking είχε συγγράψει έναν από τους μαθητές του Hoyle και άρχισε να επιτίθεται στην ιδέα πολύ πριν τη διάλεξη.)
Λίγο αργότερα, ο Φέργκουσον έγραψε ότι ο Hawking έμαθε για μια κοσμολογική θεωρία που ανέπτυξε ο μαθηματικός Roger Penrose: ότι οι ιδιομορφίες, τα σημεία της άπειρης πυκνότητας και της καμπυλότητας του χωροχρόνου θεωρημένα στη γενική σχετικότητα, θα μπορούσαν να εμφανιστούν όταν αρκετά μεγάλα αστέρια καταρρέουν στον εαυτό τους.
"Ο Hawking έφυγε από εκεί", έγραψε ο Φέργκιουσον, "αντιστρέφοντας την κατεύθυνση του χρόνου και σκεφτόταν τι θα συνέβαινε εάν ένα σημείο της πυκνότητας και της άπειρης καμπυλότητας του χωροχρόνου - μια μοναδικότητα - εξερράγη προς τα έξω και επεκτάθηκε. Ας υποθέσουμε ότι ο χώρος-χρόνος, στρογγυλεμένος σφιχτά σε ένα μικροσκοπικό, αδιάστατο σημείο, εξερράγη σε αυτό που αποκαλούμε Big Bang και επεκτάθηκε μέχρι να φανεί ο τρόπος που το κάνει σήμερα. Πρέπει αυτό συνέβη έτσι; "
Ο Χόκινγκ έμεινε στη δουλειά, υποστηρίζοντας το τρένο της κερδοσκοπίας με ισχυρούς υποστηρικτικούς υπολογισμούς. Η διδακτορική του διατριβή, με βάση αυτούς τους υπολογισμούς, εγκρίθηκε το 1966. Αυτοί οι υπολογισμοί, μαζί με την έρευνα παρακολούθησης που διεξήχθη σε συνεργασία με την Penrose κατά τη διάρκεια της δεκαετίας που ακολούθησε, αποτέλεσαν το θεμέλιο για τη σύγχρονη κατανόηση των επιστημόνων για το Big Bang.
Την ίδια εποχή, ορισμένες βασικές προβλέψεις της θεωρίας του Σταθερού Κόσμου άρχισαν να αποτυγχάνουν πειραματικών δοκιμών, ενισχύοντας την ιδιότητα του Hawking ως ανακαλύπτω της πραγματικής ιστορίας του πρώιμου σύμπαντος.
Εκρήξεις μαύρης τρύπας;
Αν το μοναδικό επίτευγμα της Hawking στην καριέρα του ήταν να ανακαλύψει το ιστορικό σχήμα του σύμπαντος, θα ήταν ακόμα ένας γίγαντας - το είδος του ατόμου που αναφέρθηκε μαζί με τον Rosalind Franklin, ο οποίος ανακάλυψε το σχήμα διπλής έλικας του DNA ή ο Nicolaus Copernicus ηλιοκεντρικό μοντέλο του ηλιακού συστήματος. Αλλά αυτό ήταν μόνο το πρώτο από τα δύο καθοριστικά επιτεύγματα του Χόκινγκ.
Η δεύτερη, ακτινοβολία Hawking, απαιτεί μια μικρή κατανόηση δύο πράξεων: μαύρες τρύπες και κβαντική μηχανική του κενού χώρου.
Πρώτον, σχετικά με τις μαύρες τρύπες: Μια μαύρη τρύπα είναι ένα αστέρι που έχει καταρρεύσει και είναι τόσο έντονα βαρυτικό, ώστε ούτε φως δεν μπορεί να ξεφύγει από μια περιοχή γύρω από το κέντρο της. Πέρα από αυτό το σημείο, που ονομάζεται ορίζοντας γεγονότος, ο χωροχρόνος είναι τόσο καμπύλος ώστε όλα που πέφτουν πίσω από το περίβλημα χάνονται για πάντα. Μια μαύρη τρύπα, σύμφωνα με αυτή την κατανόηση στις αρχές της δεκαετίας του 1970, ποτέ δεν εκπέμπει φως, ποτέ δεν συρρικνώνεται, δεν χάνει ποτέ μάζα. κερδίζει μόνο μάζα και αντλεί περισσότερο χώρο στο περιβόλι της περιοχής.
Δεύτερον, στην κβαντική μηχανική: Μέχρι τη σταδιοδρομία του Χόκινγκ, οι επιστήμονες γνώριζαν εδώ και πολύ καιρό ότι η αβεβαιότητα του Heisenberg υπονοούσε ότι ο άδειος χώρος δεν είναι πραγματικά άδειος. Αντίθετα, περιστρέφεται με ζεύγη "εικονικών" σωματιδίων - αντικειμένων-αντιύλης που εμφανίζονται μαζί, ξεχωριστά και στη συνέχεια συντρίβονται μεταξύ τους και εκμηδενίζονται σε ένα χρονικό διάστημα που είναι πολύ μικρό για να μετρηθεί. (Οι επιστήμονες υποστηρίζουν μέχρι σήμερα αν αυτά τα εικονικά σωματίδια υπάρχουν πραγματικά ή εμφανίζονται μόνο στις κβαντικές εξισώσεις λόγω της περίεργης, πιθανολογικής τους φύσης.)
Στα τέλη του καλοκαιριού του 1973, ο Stephen και η Jane Hawking παρακολούθησαν μια σειρά διαλέξεων στη Βαρσοβία της Πολωνίας, γιορτάζοντας τα 500α γενέθλια του Copernicus, έγραψε ο Φέργκιουσον. Εκεί, ο Hawking συναντήθηκε με δύο Σοβιετικούς φυσικούς, τον Yakov Borisovich Zel'dovich και τον μαθητή του Alexei Alexandrovich Starobinsky, ο οποίος είχε δείξει ότι η ενέργεια των περιστροφικών μαύρων τρυπών θα δημιουργούσε σωματίδια λίγο έξω από τους ορίζοντες γεγονότων. Αυτά τα σωματίδια θα έπρεπε να απομακρύνονται στο διάστημα, όπως είπε ο Ζελντόβιτς και ο Στάτικομπινσκι στη διάλεξή τους, σπάζοντας μέρος της περιστροφής της μαύρης τρύπας καθώς πήγαν. Τελικά, οι Zel'dovich και Starobinsky είπαν ότι οι μαύρες τρύπες θα σταματούσαν να γυρίζουν.
Η ιδέα ήταν κολλημένη στο κεφάλι του Hawking, έγραψε ο Ferguson και επέστρεψε στο Cambridge για να επαναλάβει και να βελτιώσει τους υπολογισμούς του Zel'dovich και του Starobinksy. Αλλά όταν πήρε τα πρώτα του stubbs στα αποτελέσματα τους, κάτι νέο ξεδιπλώθηκε.
«Βρήκα, προς έκπληξή μου και ενόχληση μου, ότι ακόμη και οι μη μαργαρίτες μαύρες τρύπες θα πρέπει να δημιουργούν και να εκπέμπουν σωματίδια με σταθερό ρυθμό», γράφει αργότερα στο βιβλίο του 1988 «Μια σύντομη ιστορία του χρόνου».
Εδώ γιατί, όπως εξήγησε σε αυτό το βιβλίο:
Εάν υπάρχουν μαύρες τρύπες στο διάστημα και έχουν καθορισμένους ορίζοντες γεγονότων και αν ο χώρος κυλάει συνεχώς με εικονικά "ζεύγη αυτοκαταστροφικών σωματιδίων, τότε μερικές φορές αυτά τα σωματίδια πρέπει να εμφανίζονται στην άκρη των οριζόντων γεγονότων των μαύρων τρυπών. των ζευγαριών σωματιδίων πρέπει να εμφανίζονται τέλεια τοποθετημένα με ένα σωματίδιο αντιύλης αρνητικής μάζας που χωρίζεται στη μία πλευρά του ορίζοντα συμβάντος και το άλλο σωματίδιο θετικής μάζας διαχωρίζεται στην άλλη πλευρά.
Αυτή η περίεργη περίσταση θα μπορούσε πραγματικά να "ωθήσει" τα σωματίδια από την εικονική ημιδιάκτησή τους σε πλήρη πραγματικότητα, όπως συνειδητοποίησε ο Hawking, καθώς θα χωρούσαν αρκετά ώστε να μην εξαφανιστούν. Αυτό σήμαινε ότι τα σωματίδια ενέργειας και μάζας φαίνεται να ρέουν από την επιφάνεια των ορίζοντων γεγονότων των μαύρων τρυπών. Και αυτό το ρεύμα ενέργειας, που ακτινοβολεί προς τα έξω από αυτό που οι παθολόγοι πίστευαν στο παρελθόν, ήταν αιώνια σκοτεινά σώματα, πήρε το όνομα Hawking radiation, αφού το περιέγραψε σε μια εργασία του 1974 στην Φύση με τίτλο "Εκρήξεις Μαύρης Τρύπας;"
Η ακτινοβολία Hawking άλλαξε βαθιά τον τρόπο που οι φυσικοί κατανοούσαν το σύμπαν. Πριν από τη συνειδητοποίηση του Χόκινγκ, οι επιστήμονες πίστευαν ότι οποιαδήποτε ύλη ή ενέργεια που χάθηκε σε μια μαύρη τρύπα έφυγε για πάντα από το ευρύτερο σύμπαν, έτσι ώστε οι ορίζοντες των γεγονότων των μαύρων τρυπών να λειτουργούν ως τοίχοι από τις οποίες δεν θα επέστρεφαν ποτέ κάποια πράγματα του σύμπαντος.
Αλλά η ανακάλυψη του Hawking έδειξε ότι οι μαύρες τρύπες θα αποσυντεθούν γρηγορότερα και ταχύτερα με την πάροδο του χρόνου. Για κάθε θετικό σωματίδιο που ρέει από την επιφάνεια ενός ορίζοντα γεγονότος μέσα στο ευρύτερο σύμπαν, ένα αρνητικό σωματίδιο με αρνητική ενέργεια και μάζα θα πέσει πίσω στον χώρο πέρα από τον ορίζοντα συμβάντος, μειώνοντας τη συνολική μάζα και την ενέργεια κλειδωμένη εκεί. Με την πάροδο του χρόνου, η διαδικασία αυτή θα προκαλέσει συρρίκνωση των μαύρων οπών. Και καθώς συρρέουν, θα γίνουν πιο ενεργά με την ακτινοβολία Hawking και θα συρρικνωθούν γρηγορότερα.
Ο Χόκινγκ πρόβλεψε ότι το σύμπαν πρέπει να περιέχει «αρχέγονες μαύρες τρύπες» που δεν προέκυψαν από την κατάρρευση των άστρων αλλά από τις ακραίες πιέσεις του πρώιμου σύμπαντος. Αυτές οι μαύρες τρύπες, όπως ισχυριζόταν, θα είχαν συρρικνωθεί σημαντικά κατά τη διάρκεια των παρεμβάσεων των δισεκατομμυρίων ετών και οι μικροί τους ορίζοντες γεγονότων θα εκραγούσαν ισχυρές ακτίνες ακτινοβολίας Hawking.
"Τέτοιες τρύπες δύσκολα άξιζαν μαύρος: είναι πραγματικά λευκοπυρακτωμένος, "έγραψε σε" Μια Σύντομη Ιστορία του Χρόνου ".
Τελικά, ο Hawking αποφάσισε ότι θα εκραγούν.
Καθώς ο Χόκινγκ άρχισε να μοιράζεται αυτή την ιδέα, ο Φέργκιουσον έγραψε στο "Ένα άτρωτο μυαλό", οι συνομήλικοί του έλαβαν είτε λαμπρή είτε αιρετική. Όταν ο Penrose άκουσε ψίθυρους γι 'αυτό, κάλεσε τον Hawking, ακριβώς όπως ο φυσικός καθόταν στο δείπνο του για τα γενέθλια του 1974 και τον συγχάρησε για τόσο πολύ καιρό που το δείπνο του είχε κρυώσει. Αλλά μήνες αργότερα, ο συντονιστής στο συμπόσιο, όπου ο Hawking παρουσίασε την πρότασή του, αυξήθηκε για να το δηλώσει "σούπερ σκουπίδια".
Σήμερα θεωρείται βασικό επιστημονικό γεγονός.
Πέρα από τις μαύρες τρύπες
Τις τέσσερις και μισές δεκαετίες από τότε που ξέσπασε η "Έκρηξη της Μαύρης Τρύπας;" Ο Hawking συνέχισε να δημοσιεύει έρευνα που απομακρύνει τα θεμέλια του σύμπαντος - συμπεριλαμβανομένων των ιδεών που προσβάλλουν τις προηγούμενες συνεισφορές του. (Βλέπε, για παράδειγμα, τον εντυπωσιακό τίτλο του 2014 στο Nature, "Stephen Hawking: There are no Black Holes".)
Ο Hawking έχει γίνει πιο γνωστός στην μεταγενέστερη καριέρα του ως επιστήμονας επικοινωνίας. Έχει παρακολουθήσει το κλασσικό του 1988 "Μια Σύντομη Ιστορία του Χρόνου" με 10 ακόμα έργα λαϊκής επιστήμης και ένα μνημείο, με τίτλο "Σύντομη ιστορία μου" (Random House, 2013).
Είναι αδύνατο να μιλήσουμε για την τεράστια συμβολή του Hawking στην ανθρώπινη κατανόηση του σύμπαντος, χωρίς να αναγνωρίσουμε το πλαίσιο της μακρόχρονης πτώσης της υγείας του. Οι δύο βασικές συμβολές του Hawking στη φυσική ήρθαν κατά τη διάρκεια της ίδιας περιόδου κατά την οποία μεταμορφώθηκε από έναν νεαρό που ήταν σε θέση να περπατήσει μόνος του σε έναν άνθρωπο που περιοριζόταν σε μια αναπηρική καρέκλα, έσπασε την ομιλία του και βασιζόταν στη γυναίκα του για να μεταγράψει τις σκέψεις του .
Το ALS παραλύει το σώμα, αλλά - τουλάχιστον στην περίπτωση του Hawking - δεν βλάπτει το μυαλό. Και γι 'αυτό, ο Φέργκιουσον έγραψε, ο Χόκινγκ είχε πολύ καιρό τον εαυτό του "υπερβολικά τυχερός".
"Ήταν αλήθεια το 1964 και σήμερα," λέει ο Ferguson, "ότι όσον αφορά τον Hawking, το λιγότερο από τα σωματικά του προβλήματα, τόσο το καλύτερο. Αναγνωρίζω το 1989, κατά τη διάρκεια συνεντεύξεων για το πρώτο βιβλίο μου γι ' ότι αν ήμουν να γράψω για το επιστημονικό έργο του και να μην αναφερθώ εξ ολοκλήρου ότι η εκτέλεση τέτοιου έργου ίσως αντιπροσώπευε περισσότερο από ένα επίτευγμα γι 'αυτόν από ό, τι θα ήταν για τους περισσότερους ανθρώπους, αυτό θα τον ταιριάζει καλά ».
Ο Hawking εμφανίστηκε πιο άνετα συζητώντας την αναπηρία στο πλαίσιο του ακτιβισμού του, κάτι που ήταν σημαντικό. Το 1999, προσχώρησε σε μια ομάδα 12 σημαντικών προσωπικοτήτων, μεταξύ των οποίων και ο Νοτιοαφρικανός ακτιβιστής Desmond Tutu, υπογράφοντας ένα χάρτη που καλεί τις κυβερνήσεις του κόσμου να μεταμορφώσουν τις σχέσεις τους με τους ανθρώπους με ειδικές ανάγκες και να επεκτείνουν υπηρεσίες που βελτιώνουν τη ζωή των ατόμων με αναπηρίες.
Ο Hawking υπήρξε επίσης εξέχων υπερασπιστής της καθολικής υγειονομικής περίθαλψης και της Εθνικής Υπηρεσίας Υγείας του Ηνωμένου Βασιλείου (NHS), φθάνοντας μέχρι να επιτεθεί στον υπουργό Υγείας του Συντηρητικού Κόμματος Jeremy Hunt σε ομιλία του Αύγουστο του 2017 για ανεπαρκή χρηματοδότηση και υποστήριξη του προγράμματος.
«Δεν θα ήμουν εδώ χωρίς το NHS», είπε ο Hawking.
Ο Hawking τείνει να τραβήξει την προσοχή στις ιδέες του για το μέλλον της ανθρωπότητας όταν σχολιάζει την τεχνητή νοημοσύνη ή τους εξωγήινους. Όμως, το μεγαλύτερο μέρος των δηλώσεών του σχετικά με το θέμα ήταν πιο κάτω προς τη γη: αντιτιθέμενοι πόλεμοι, ανησυχώντας για το γεγονός ότι η απόλυση της αλλαγής του κλίματος από τον Πρόεδρο του Ντόναλντ Τρόμμ θα μπορούσε να βλάψει τον πλανήτη και να ενταχθεί στο παγκόσμιο ακαδημαϊκό μποϋκοτάζ του Ισραήλ.
Η Live Science επιθυμεί τον Hawking να είναι πολύ ευτυχισμένος και πολλά άλλα.
