Cunoașteți mai multe despre unul dintre pilonii științei în această scurtă postare pe blog.
Care a fost povestea lui Stephen Hawking?
Stephen Hawking este un fizician teoretician britanic de renume mondial, cunoscut pentru contribuțiile sale la domeniile cosmologiei, relativității generale și gravitației cuantice, în special în contextul găurilor negre. În anii 1960 și 1970, a lucrat la teoreme revoluționare privind singularitățile în relativitatea generală și a făcut predicția teoretică conform căreia găurile negre ar trebui să emită radiații (cunoscute în prezent sub denumirea de radiația Hawking). De asemenea, a publicat mai multe cărți de popularizare a științei în care discută despre teoriile sale și despre cosmologie în general, inclusiv bestsellerul “O scurtă istorie a timpului”, și este considerat una dintre cele mai mari minți din fizică de la Albert Einstein încoace. În propriile sale cuvinte: “Scopul meu este simplu. Este să înțeleg universul în întregime, de ce este așa cum este și de ce există.”
Stephen William Hawking s-a născut pe 8 ianuarie 1942 în Oxford, Anglia, în plin al Doilea Război Mondial. După nașterea sa în siguranța relativă a Oxfordului, familia s-a întors la Londra, unde tatăl său a condus divizia de parazitologie a Institutului Național de Cercetare Medicală, în ciuda riscului constant de bombardament din partea aviației germane. În 1950, Hawking s-a mutat cu familia la St. Albans, unde a urmat cursurile liceului de fete St. Albans High School for Girls din 1950 până în 1953 (băieții puteau urma cursurile până la vârsta de 10 ani), iar de la vârsta de 11 ani a urmat cursurile școlii St. Albans School, unde a fost un elev bun, deși nu excepțional.
În 1959 a câștigat o bursă la University College, Oxford, vechiul colegiu al tatălui său, unde a studiat fizica sub îndrumarea lui Robert Berman (în principal pentru că preferința sa, matematica, nu era oferită acolo) și unde a devenit interesat în special de termodinamică, relativitate și mecanică cuantică. În ciuda obiceiurilor sale de studiu uneori laxe și a plictiselii față de viața universitară, a absolvit în 1962 cu o diplomă de primă clasă.
După absolvire, a petrecut o scurtă perioadă studiind petele solare la Observatorul Universității Oxford. Cu toate acestea, și-a dat seama curând că era mai interesat de teorie decât de observație și a părăsit Oxfordul pentru Trinity Hall, Cambridge, unde a studiat o perioadă sub îndrumarea lui Fred Hoyle, cel mai distins astronom englez al momentului.
La scurt timp după ce a ajuns la Cambridge, la vârsta de 21 de ani, Hawking a început să dezvolte primele simptome ale sclerozei laterale amiotrofice (ALS sau “boala Lou Gehrig”), un tip de boală a neuronilor motori care avea să îi provoace în cele din urmă pierderea aproape totală a controlului neuromuscular. Deși medicii au prezis (greșit) că Hawking nu va supraviețui mai mult de doi sau trei ani, acesta și-a pierdut treptat uzul brațelor, picioarelor și vocii, până când a devenit aproape complet paralizat și tetraplegic.
În 1965, a asistat la o prelegere a matematicianului englez Roger Penrose, care tocmai publicase un articol revoluționar despre singularitățile spațiu-timp (evenimente în care legile fizicii par să cedeze). Hawking și-a recăpătat energia și s-a angajat cu o vigoare reînnoită în studiul astronomiei și cosmologiei teoretice, în special în domeniul găurilor negre și al singularităților. Ulterior, va colabora cu Penrose la mai multe lucrări importante pe aceste teme.
Un alt moment de cotitură în viața sa a avut loc în 1965, odată cu căsătoria sa cu o studentă la limbi străine, Jane Wilde. Cu ajutorul acesteia și al îndrumătorului său de doctorat, Dennis Sciama, Hawking și-a finalizat doctoratul și a devenit cercetător și apoi profesor la Gonville and Caius College, Cambridge.
În 1968, s-a alăturat personalului Institutului de Astronomie din Cambridge, unde a rămas până în 1973, și a început să aplice legile termodinamicii găurilor negre folosind matematici extrem de complexe. La sfârșitul anilor 1960, el și prietenul și colegul său de la Cambridge, Roger Penrose, au aplicat un nou model matematic complex pe care l-au creat pe baza teoriei generale a relativității a lui Albert Einstein, ceea ce l-a determinat pe Hawking să demonstreze prima dintre numeroasele teoreme ale singularității în 1970. Această teoremă a furnizat un set de condiții suficiente pentru existența unei singularități în spațiu-timp și a implicat, de asemenea, că spațiul și timpul ar fi avut într-adevăr un început într-un eveniment de tip Big Bang și un sfârșit în găurile negre. De fapt, el a inversat ideea lui Penrose conform căreia crearea unei găuri negre ar conduce în mod necesar la o singularitate, demonstrând că o singularitate a fost cea care a condus la crearea universului însuși.
În colaborare cu Brandon Carter, Werner Israel și David Robinson, el a furnizat o dovadă matematică a “teoremei fără păr” a lui John Wheeler, conform căreia orice gaură neagră este descrisă în întregime de cele trei proprietăți ale masei, momentului cinetic și sarcinii electrice, și a propus cele patru legi ale mecanicii găurilor negre, similare celor patru legi clasice ale termodinamicii. Pe baza analizei emisiilor de raze gamma, el a sugerat, de asemenea, că găurile negre primordiale sau “mini găurile negre” s-ar fi format după Big Bang.
În 1974, Hawking și Jacob Bekenstein au demonstrat că găurile negre nu sunt, de fapt, complet negre, ci că ele trebuie să creeze și să emită termic particule subatomice, cunoscute astăzi sub denumirea de radiația Hawking, până când, în cele din urmă, își epuizează energia și se evaporă. Acest lucru a dat naștere, de asemenea, la ceea ce este cunoscut sub numele de “paradoxul informației” sau “paradoxul Hawking”, conform căruia informația fizică (care înseamnă, în linii mari, identitatea și proprietățile distincte ale particulelor) pare să fie complet pierdută în univers, în contradicție cu legile acceptate ale fizicii. Hawking a apărat acest paradox împotriva argumentelor lui Leonard Susskind și ale altora timp de treizeci de ani, până când s-a dezis în 2004.
Aceste realizări de ultimă oră au fost obținute în ciuda paraliziei crescânde cauzate de SLA a lui Hawking. În 1974, acesta nu se mai putea hrăni singur sau ridica din pat, iar vorbirea sa era atât de slabă încât nu putea fi înțeles decât de persoanele care îl cunoșteau bine. În 1985, a contractat o pneumonie și a trebuit să fie supus unei traheotomii, care l-a lăsat complet incapabil să vorbească, deși diverși prieteni și binefăcători au colaborat pentru a realiza un dispozitiv care îi permitea să scrie pe un computer folosind mici mișcări ale corpului, iar apoi să pronunțe ceea ce scrisese folosind un sintetizator vocal.
În 1973, a părăsit Institutul de Astronomie pentru Departamentul de Matematică Aplicată și Fizică Teoretică și, în 1979, a fost numit profesor Lucasian de matematică la Universitatea Cambridge, post pe care l-a deținut timp de 30 de ani, până la pensionarea sa în 2009. A avut trei copii cu Jane Wilde: Robert (1967), Lucy (1969) și Timothy (1979), dar cuplul s-a despărțit definitiv în 1991, aparent din cauza presiunii celebrității lui Hawking și a handicapului său tot mai mare.
Cercetările revoluționare ale lui Hawking i-au adus o faimă și o celebritate considerabile. În 1974, la vârsta de 32 de ani, a fost ales unul dintre cei mai tineri membri ai Royal Society. A fost făcut Comandor al Ordinului Imperiului Britanic (CBE) în 1982 și Companion of Honour în 1989. A acumulat douăsprezece diplome onorifice, precum și numeroase alte distincții, medalii și premii, inclusiv Premiul Albert Einstein, cel mai prestigios premiu în domeniul fizicii teoretice. De asemenea, a devenit cunoscut unui public mai larg, în special după cartea sa “O scurtă istorie a timpului” din 1988, bestseller internațional, și secvențele acesteia “Universul pe scurt” (2001) și “O istorie mai scurtă a timpului” (2005).
Și-a continuat cercetările privind explozia găurilor negre, teoria corzilor și nașterea găurilor negre în propria noastră galaxie. Lucrările sale au evidențiat, de asemenea, necesitatea unificării relativității generale și a teoriei cuantice într-o teorie cuprinzătoare a gravitației cuantice, cunoscută sub numele de “teoria întregului”, în special dacă dorim să explicăm ce s-a întâmplat cu adevărat la momentul Big Bang-ului. Încă din 1974, teoria sa privind emisia radiației Hawking de către găurile negre a fost poate unul dintre primele exemple de teorie care sintetizează, cel puțin într-o anumită măsură, mecanica cuantică și relativitatea generală.
Miriadele de alte investigații științifice ale lui Hawking de-a lungul anilor includ studiul cosmologiei cuantice, inflația cosmică, producția de heliu în universurile Big Bang anizotrope, cosmologia “Big N”, matricea densității universului, topologia și structura universului, universurile copil, instantonii Yang-Mills și matricea S, spațiul anti-de Sitter, întrepătrunderea cuantică și entropia, natura spațiului și timpului și săgeata timpului, spuma spațiu-timp, teoria corzilor, supergravitația, gravitația cuantică euclidiană, Hamiltonianul gravitațional, teoriile gravitației Brans-Dicke și Hoyle-Narlikar, radiația gravitațională, holografia, simetria temporală și găurile de vierme.
Niciodată nu s-a temut să stârnească controverse, iar în anii 1980 a început să pună sub semnul întrebării însăși teoria Big Bang-ului, sugerând că este posibil să nu fi existat niciodată un început și că nu ar exista un sfârșit, ci doar schimbări, o tranziție constantă de la un “univers” la altul prin obstacole în spațiu-timp. El și-a dezvoltat “propunerea nemărginită” în colaborare cu fizicianul american Jim Hartle. În cadrul relativității generale clasice, universul trebuie fie să fie infinit de vechi, fie să fi început cu o singularitate, dar propunerea lui Hawking și Hartle ridică o a treia posibilitate: universul este finit, dar nu a avut o singularitate inițială care să producă o limită. Povestea acestui univers nemărginit în “timpul imaginar” poate fi poate cel mai bine considerată folosind analogia cu suprafața Pământului, Big Bang-ul fiind echivalentul Polului Nord al Pământului, iar dimensiunea universului crescând cu timpul imaginar pe măsură ce ne deplasăm la sud de ecuator.
În 1995, Hawking s-a căsătorit cu asistenta sa medicală, Elaine Mason, deși au divorțat în 2006 pe fondul unor zvonuri neconfirmate de abuz fizic, iar de atunci s-a împăcat cu prima sa soție, Jane. În 2003, Hawking s-a îmbolnăvit în mod periculos de pneumonie, înainte de a-și surprinde din nou medicii recuperându-se și dedicându-se din ce în ce mai mult muncii sale.
În 2004, Hawking a revenit radical asupra uneia dintre afirmațiile sale controversate despre găurile negre (acestea distrug tot ceea ce cade în ele și nicio informație nu poate fi recuperată dintr-o gaură neagră), susținând că noile descoperiri ar putea contribui la rezolvarea “paradoxului informației din gaura neagră”. În noua sa definiție a găurilor negre, orizontul evenimentelor nu este la fel de bine delimitat și poate să nu ascundă complet din exterior tot ceea ce se află în interiorul său, iar el a adoptat conceptul de multivers pentru a ajuta la explicarea conservării informațiilor în găurile negre.
Viziunile lui Hawking cu privire la existența lui Dumnezeu au făcut obiectul multor dezbateri, în special de la publicarea, în 1988, a cărții O scurtă istorie a timpului, în care el consideră că descoperirea unei teorii globale a tuturor lucrurilor ne-ar permite să “cunoaștem mintea lui Dumnezeu”, ceea ce unii au interpretat ca fiind literal, iar alții ca fiind literar. Cu toate acestea, în cartea sa din 2010, The Grand Design, el afirmă fără echivoc că “creația spontană este motivul pentru care există ceva în loc de nimic, motivul pentru care universul există, motivul pentru care existăm. Nu trebuie să îl invoci pe Dumnezeu… pentru a pune universul în mișcare.”
Hawking și-a părăsit postul de profesor Lucasian de matematică la Cambridge în 2009, în conformitate cu politica de pensionare a universității, și a acceptat o catedră de cercetare distinsă la Perimeter Institute for Theoretical Physics din Waterloo, Canada. În același an, a primit Medalia Prezidențială a Libertății, cea mai înaltă distincție civilă a Statelor Unite.
Stephen Hawking a murit la vârsta de 76 de ani, la 13 martie 2018.
Descoperiți mai multe în următorul nostru articol: Cine a fost Edwin Hubble?