Billedet af Stephen Hawking – der er død i en alder af 76 år – i sin motoriserede kørestol med hovedet let foroverbøjet til den ene side og hænderne krydset for at betjene betjeningen, fangede offentlighedens fantasi som et sandt symbol på tankens triumf over materien. Ligesom med det delfiske orakel i det gamle Grækenland syntes hans fysiske handicap at blive kompenseret af næsten overnaturlige evner, som gjorde det muligt for hans sind at vandre frit rundt i universet og ved lejlighed på gådefuld vis afsløre nogle af dets hemmeligheder, der var skjult for almindelige dødelige.
Naturligvis kan et sådant romantiseret billede kun repræsentere en del af sandheden. De, der kendte Hawking, ville helt klart sætte pris på den dominerende tilstedeværelse af et virkeligt menneske med en enorm livsglæde, stor humor og enorm beslutsomhed, men med normale menneskelige svagheder såvel som hans mere indlysende styrker. Det synes klart, at han havde stor glæde af sin almindeligt opfattede rolle som “den mest kendte videnskabsmand”; et enormt publikum deltog i hans offentlige foredrag, måske ikke altid kun for at blive videnskabeligt opbygget.
Det videnskabelige samfund kunne godt danne sig en mere nøgtern vurdering. Han var yderst højt anset på grund af sine mange meget imponerende, til tider revolutionerende bidrag til forståelsen af universets fysik og geometri.
Hawking havde kort efter sin 21-års fødselsdag fået konstateret, at han led af en uspecificeret uhelbredelig sygdom, som senere blev identificeret som den dødelige degenerative motorneuronsygdom amyotrofisk lateralsklerose eller ALS. Kort efter begyndte han, i stedet for at bukke under for depression, som andre måske ville have gjort, at sætte sig ind i nogle af de mest grundlæggende spørgsmål om universets fysiske natur. Efterhånden ville han opnå ekstraordinære succeser på trods af de alvorligste fysiske handicaps. Trods den etablerede medicinske opfattelse lykkedes det ham at leve yderligere 55 år.
Hans baggrund var akademisk, men ikke direkte inden for matematik eller fysik. Hans far, Frank, var ekspert i tropiske sygdomme, og hans mor, Isobel (født Walker), var en fritænkende radikal, som havde stor indflydelse på ham. Han blev født i Oxford og flyttede til St Albans, Hertfordshire, da han var otte år gammel. Han gik i skole i St Albans og fik et stipendium til at studere fysik på University College i Oxford. Han blev anerkendt som usædvanlig dygtig af sine lærere, men han tog ikke sit arbejde helt alvorligt. Selv om han opnåede en førsteklasses eksamen i 1962, var den ikke særlig fremragende.
Han besluttede at fortsætte sin karriere inden for fysik på Trinity Hall i Cambridge, hvor han foreslog at studere under den fremtrædende kosmolog Fred Hoyle. Han blev skuffet over at finde ud af, at Hoyle ikke kunne tage ham, idet den person, der var ledig på det område, var Dennis Sciama, som Hawking ikke kendte på det tidspunkt. Det viste sig faktisk at være en tilfældighed, for Sciama var ved at blive en yderst stimulerende figur inden for britisk kosmologi, og han skulle vejlede flere studerende, som senere skulle få imponerende navne (bl.a. den fremtidige astronom og kongelige Lord Rees of Ludlow).
Sciama syntes at vide alt, hvad der foregik inden for fysikken på det tidspunkt, især inden for kosmologien, og han overbeviste alle, der mødte ham, med en smittende begejstring. Han var også meget effektiv til at samle folk, der kunne have ting af betydning at kommunikere med hinanden.
Da Hawking var i sit andet forskningsår på Cambridge, havde jeg (dengang på Birkbeck College i London) opstillet et vist matematisk teorem af relevans. Dette viste på grundlag af nogle få plausible antagelser (ved brug af globale/topologiske teknikker, der stort set var ukendte for fysikere på det tidspunkt), at en kollapserende overmassiv stjerne ville resultere i en singularitet i rumtiden – et sted, hvor det kunne forventes, at tætheder og rumtidens krumninger ville blive uendelige – hvilket giver os billedet af det, vi i dag betegner som et “sort hul”. En sådan rumtidssingularitet ville ligge dybt inde i en “horisont”, som intet signal eller materielt legeme kan slippe igennem. (Dette billede var blevet fremsat af J. Robert Oppenheimer og Hartland Snyder i 1939, men kun i det særlige tilfælde, hvor der blev antaget nøjagtig sfærisk symmetri. Formålet med dette nye teorem var at undgå sådanne urealistiske symmetriantagelser). Ved denne centrale singularitet ville Einsteins klassiske generelle relativitetsteori have nået sine grænser.
I mellemtiden havde Hawking også tænkt over denne slags problemer sammen med George Ellis, som arbejdede på en ph.d.-grad på St John’s College i Cambridge. De to mænd havde arbejdet med en mere begrænset type “singularitetsteorem”, der krævede en urimeligt restriktiv antagelse. Sciama gjorde en dyd ud af at bringe Hawking og mig sammen, og det tog ikke Hawking lang tid at finde en måde at bruge mit teorem på en uventet måde, så det kunne anvendes (i en tidsomvendt form) i en kosmologisk sammenhæng for at vise, at den rum-tidssingularitet, der omtales som “big bang”, også var et træk, ikke blot i de meget symmetriske kosmologiske standardmodeller, men også i enhver kvalitativt lignende, men asymmetrisk model.
Nogle af antagelserne i min oprindelige sætning virker mindre naturlige i den kosmologiske sammenhæng, end de gør i forbindelse med kollaps til et sort hul. For at generalisere det matematiske resultat, så sådanne antagelser fjernes, gik Hawking i gang med en undersøgelse af nye matematiske teknikker, der viste sig at være relevante for problemet.
Et kraftfuldt matematisk arbejde, kendt som Morseteori, havde været en del af maskineriet hos matematikere, der var aktive inden for den globale (topologiske) undersøgelse af Riemannske rum. De rum, der anvendes i Einsteins teori, er imidlertid i virkeligheden pseudo-Riemannske rum, og den relevante Morse-teori adskiller sig på subtile, men vigtige måder. Hawking udviklede selv den nødvendige teori (i visse henseender hjulpet af Charles Misner, Robert Geroch og Brandon Carter) og var i stand til at bruge den til at fremstille nye sætninger af en kraftigere karakter, hvor antagelserne i min sætning kunne svækkes betydeligt, hvilket viste, at en singularitet af big-bang-typen var en nødvendig implikation af Einsteins generelle relativitetsteori under vide omstændigheder.
Få år senere (i en artikel offentliggjort af Royal Society i 1970, hvor Hawking var blevet stipendiat “for distinction in science” ved Gonville and Caius College, Cambridge), slog han og jeg os sammen for at offentliggøre en endnu mere kraftfuld sætning, som inddrog næsten alt det tidligere arbejde på dette område.
I 1967 offentliggjorde Werner Israel en bemærkelsesværdig artikel, som havde den konsekvens, at ikke-roterende sorte huller, når de endelig havde sat sig til ro og blev stationære, nødvendigvis ville blive fuldstændig sfærisk symmetriske. Efterfølgende resultater af Carter, David Robinson og andre generaliserede dette til også at omfatte roterende sorte huller, hvilket indebærer, at den endelige rumtidsgeometri nødvendigvis må være i overensstemmelse med en eksplicit familie af løsninger på Einsteins ligninger, som Roy Kerr fandt i 1963. En vigtig ingrediens i det samlede argument var, at hvis der er nogen form for rotation, skal der være fuldstændig aksial symmetri. Denne ingrediens blev grundlæggende leveret af Hawking i 1972.
Den meget bemærkelsesværdige konklusion af alt dette er, at de sorte huller, som vi forventer at finde i naturen, skal være i overensstemmelse med denne Kerr-geometri. Som den store teoretiske astrofysiker Subrahmanyan Chandrasekhar efterfølgende har kommenteret, er sorte huller de mest perfekte makroskopiske objekter i universet, idet de er konstrueret blot ud fra rum og tid; desuden er de også de enkleste, da de kan beskrives nøjagtigt ved en eksplicit kendt geometri (Kerr-geometrien).
I forlængelse af sit arbejde på dette område opstillede Hawking en række vigtige resultater om sorte huller, f.eks. et argument for, at deres begivenhedshorisont (deres afgrænsende overflade) skal have topologien af en kugle. I samarbejde med Carter og James Bardeen har han i et arbejde, der blev offentliggjort i 1973, etableret nogle bemærkelsesværdige analogier mellem sorte hullers adfærd og termodynamikkens grundlove, hvor horisontens overfladeareal og dens overfladetyngdekraft blev vist at være analoge med henholdsvis de termodynamiske størrelser entropi og temperatur. Man kan med rimelighed sige, at Hawkings forskning i klassisk almen relativitetsteori i hans meget aktive periode forud for dette arbejde var den bedste i verden på det tidspunkt.
Hawking, Bardeen og Carter tog deres “termodynamiske” opførsel af sorte huller for at være lidt mere end blot en analogi, uden noget bogstaveligt fysisk indhold. Et år eller deromkring tidligere havde Jacob Bekenstein vist, at kravene om fysisk konsistens indebærer – i forbindelse med kvantemekanikken – at et sort hul faktisk må have en faktisk fysisk entropi (“entropi” er en fysikers målestok for “uorden”), der er proportional med horisontens overfladeareal, men han var ikke i stand til at fastslå proportionalitetsfaktoren præcist. Alligevel havde det på den anden side set ud til, at den fysiske temperatur i et sort hul må være præcis nul, hvilket ikke stemmer overens med denne analogi, da ingen form for energi kan slippe ud af det, hvorfor Hawking og hans kolleger ikke var villige til at tage deres analogi helt alvorligt.
Hawking havde derefter vendt sin opmærksomhed mod kvanteeffekter i forbindelse med sorte huller, og han gik i gang med en beregning for at afgøre, om små roterende sorte huller, der måske kunne opstå i big bang, ville udstråle deres rotationsenergi. Han blev forbløffet over at opdage, at de uanset rotation ville udstråle deres energi – som ifølge Einsteins E=mc2 betyder deres masse – væk. Følgelig har ethvert sort hul faktisk en temperatur, der ikke er nul, hvilket er i overensstemmelse med Bardeen-Carter-Hawking-analogien. Desuden var Hawking i stand til at give den præcise værdi “en fjerdedel” for entropiproportionalitetskonstanten, som Bekenstein ikke havde været i stand til at bestemme.
Denne stråling fra sorte huller, som Hawking forudsagde, kaldes nu meget passende Hawking-stråling. For ethvert sort hul, som forventes at opstå i normale astrofysiske processer, ville Hawking-strålingen imidlertid være overordentlig lille og helt sikkert ikke kunne observeres direkte med de teknikker, vi kender i dag. Men han hævdede, at meget små sorte huller kunne være opstået i selve big bang’et, og at Hawking-strålingen fra sådanne huller ville blive opbygget til en endelig eksplosion, som kunne observeres. Der synes ikke at være noget bevis for sådanne eksplosioner, hvilket viser, at big bang ikke var så imødekommende, som Hawking havde ønsket, og dette var en stor skuffelse for ham.
Disse resultater var bestemt vigtige på den teoretiske side. De etablerede teorien om termodynamikken for sorte huller: ved at kombinere kvante(felt)teoriens procedurer med den generelle relativitetsteori fastslog Hawking, at det er nødvendigt også at inddrage et tredje emne, nemlig termodynamikken. De anses generelt for at være Hawkings største bidrag. At de har dybe implikationer for fremtidige teorier om grundlæggende fysik er ubestrideligt, men den detaljerede karakter af disse implikationer er stadig genstand for en meget ophedet debat.
Hawking selv kunne ud fra alt dette konkludere (om end ikke med universel accept blandt partikelfysikere), at de grundlæggende bestanddele af almindeligt stof – protonerne – i sidste ende må gå i opløsning, om end med en henfaldshastighed, der ligger uden for de nuværende teknikker til at observere den. Han gav også grunde til at mistænke, at selve kvantemekanikkens regler måske skal ændres, et synspunkt, som han oprindeligt syntes at være tilhænger af. Men senere (desværre efter min mening) fik han et andet synspunkt, og på den internationale konference om tyngdekraften i Dublin i juli 2004 meddelte han offentligt, at han havde skiftet mening (og dermed indrømmede han et væddemål med Caltech-fysikeren John Preskill) om det oprindeligt forudsagte “informationstab” i sorte huller.
Efter sit arbejde om sorte huller vendte Hawking sin opmærksomhed mod problemet med kvantetyngdekraften og udviklede geniale idéer til løsning af nogle af de grundlæggende spørgsmål. Kvantetyngdekraften, som indebærer, at man korrekt pålægger partikelfysikkens kvanteprocedurer på selve rumtidens struktur, anses generelt for at være det mest grundlæggende uløste fundamentale problem i fysikken. Et af de erklærede mål er at finde en fysisk teori, der er stærk nok til at håndtere rum-tidssingulariteterne i den klassiske generelle relativitetsteori i sorte huller og big bang.
Hawkings arbejde har indtil nu, selv om det har involveret kvantemekanikkens procedurer i den krumme rum-tid i Einsteins generelle relativitetsteori, ikke givet en teori om kvantetyngdekraften. Det ville kræve, at “kvantiseringsprocedurerne” blev anvendt på selve Einsteins krumme rumtid og ikke kun på fysiske felter inden for den krumme rumtid.
Sammen med James Hartle udviklede Hawking en kvanteprocedure til håndtering af big-bang-singulariteten. Dette kaldes “no-boundary”-ideen, hvor singulariteten erstattes af en glat “hætte”, hvilket kan sammenlignes med det, der sker ved Jordens nordpol, hvor begrebet længdegrad mister sin betydning (bliver singulært), mens selve nordpolen har en perfekt god geometri.
For at give mening til denne idé var Hawking nødt til at påberåbe sig sit begreb “imaginær tid” (eller “euklidisering”), som har den virkning, at den “pseudo-Riemannske” geometri i Einsteins rumtid bliver omdannet til en mere standardiseret Riemannsk geometri. Trods opfindsomheden i mange af disse idéer er der stadig alvorlige vanskeligheder (en af disse er, hvordan lignende procedurer kan anvendes på singulariteterne i sorte huller, hvilket er grundlæggende problematisk).
Der er mange andre tilgange til kvantetyngdekraften, der forfølges verden over, og Hawkings procedurer er, selv om de er meget respekterede og stadig undersøges, ikke de mest populære, selv om alle andre også har deres andel af fundamentale vanskeligheder.
I slutningen af sit liv fortsatte Hawking med sin forskning i kvantetyngdeproblemet og de relaterede spørgsmål inden for kosmologien. Men sideløbende med sine strenge forskningsinteresser blev han i stigende grad involveret i populariseringen af videnskaben, og især af sine egne ideer. Det begyndte med hans forbløffende succesfulde bog A Brief History of Time (1988), som blev oversat til ca. 40 sprog og solgt i over 25 mio. eksemplarer på verdensplan.
Den geniale titel var uden tvivl en medvirkende faktor til bogens fænomenale succes. Desuden er emnet noget, der fanger den offentlige fantasi. Og der er en direkte og klar stil, som Hawking må have udviklet som en nødvendighed, da han forsøgte at klare de begrænsninger, som hans fysiske handicaps medførte. Før han blev nødt til at benytte sig af sin computerstyrede tale, kunne han kun tale med stort besvær og store anstrengelser, så han måtte gøre, hvad han kunne, med korte sætninger, der gik direkte til sagens kerne. Desuden er det svært at benægte, at hans fysiske tilstand i sig selv må have fanget publikums fantasi.
Men selv om udbredelsen af videnskaben blandt en bredere offentlighed helt sikkert var et af Hawkings mål med at skrive sin bog, havde han også det seriøse formål at tjene penge. Hans økonomiske behov var betydelige, hvilket hans følge af familie, sygeplejersker, sundhedshjælpere og stadig dyrere udstyr krævede. Noget af dette, men ikke alt, blev dækket af tilskud.
At invitere Hawking til en konference involverede altid arrangørerne i seriøse beregninger. Rejse- og opholdsudgifterne ville blive enorme, ikke mindst på grund af det store antal personer, der skulle ledsage ham. Men et populært foredrag af ham ville altid blive udsolgt, og det ville være nødvendigt med særlige arrangementer for at finde en foredragssal, der var stor nok. En yderligere faktor ville være at sikre, at alle indgange, trapper, elevatorer osv. ville være passende for handicappede i almindelighed og for hans kørestol i særdeleshed.
Han nød tydeligvis sin berømmelse og benyttede sig af mange muligheder for at rejse og få usædvanlige oplevelser (f.eks. at gå ned i en mineskakt, besøge sydpolen og undergå det frie falds tyngdeløshed) og for at møde andre fremtrædende mennesker.
Den præsentationstekniske polering af hans offentlige foredrag steg med årene. Oprindeligt var det visuelle materiale stregtegninger på transparenter, som blev præsenteret af en studerende. Men i de senere år blev der anvendt imponerende computergenereret visuelt materiale. Han kontrollerede det verbale materiale, sætning for sætning, som det ville blive fremført af hans computergenererede stemme med amerikansk accent. Billeder af høj kvalitet og computergenereret grafik indgik også i hans senere populære bøger The Illustrated Brief History of Time (1996) og The Universe in a Nutshell (2001). Sammen med sin datter Lucy skrev han den videnskabelige børnebog George’s Secret Key to the Universe (2007), og han fungerede som redaktør, medforfatter og kommentator for mange andre populærvidenskabelige værker.
Han modtog mange høje anerkendelser og hædersbevisninger. Han blev bl.a. valgt til medlem af Royal Society i en bemærkelsesværdigt tidlig alder af 32 år og modtog dets højeste udmærkelse, Copley-medaljen, i 2006. I 1979 blev han den 17. indehaver af den Lucasianske stol i naturfilosofi i Cambridge, ca. 310 år efter at Sir Isaac Newton blev den anden indehaver. Han blev æreskompagnon i 1989. Han havde en gæsteoptræden i tv-programmet Star Trek: The Next Generation, optrådte i tegneserieform i The Simpsons og blev portrætteret i filmen The Theory of Everything (2014).
Det er klart, at han skyldte meget til sin første kone, Jane Wilde, som han giftede sig med i 1965, og med hvem han fik tre børn, Robert, Lucy og Timothy. Jane var usædvanlig støttende for ham på mange måder. En af de vigtigste af disse kan meget vel have været, at hun tillod ham at gøre tingene selv i et usædvanligt omfang.
Han var en usædvanlig beslutsom person. Han ville insistere på, at han skulle gøre tingene selv. Dette holdt måske til gengæld hans muskler aktive på en måde, der forsinkede deres atrofi og dermed bremsede sygdomsforløbet. Ikke desto mindre fortsatte hans tilstand med at forværres, indtil han næsten ikke havde nogen bevægelser tilbage, og hans tale kunne næsten ikke opfattes overhovedet, undtagen af nogle få, der kendte ham godt.
Han fik lungebetændelse under et ophold i Schweiz i 1985, og det var nødvendigt med en tracheotomi for at redde hans liv. Mærkeligt nok syntes forløbet af hans degenerative sygdom efter denne nærkontakt med døden at bremse op til næsten at gå i stå. Hans tracheotomi forhindrede imidlertid enhver form for tale, så anskaffelse af en computerbaseret talesynteseapparat blev en nødvendighed på det tidspunkt.
I kølvandet på hans møde med lungebetændelse blev Hawkings hjem næsten overtaget af sygeplejersker og lægehjælpere, og han og Jane drev fra hinanden. De blev skilt i 1995. Samme år giftede Hawking sig med Elaine Mason, som havde været en af hans sygeplejersker. Hendes støtte tog en anden form end Janes. I hans langt svagere fysiske tilstand støttede den kærlighed, omsorg og opmærksomhed, som hun gav ham, ham i alle hans aktiviteter. Men også dette forhold kom til en ende, og han og Elaine blev skilt i 2007.
Trods hans forfærdelige fysiske omstændigheder forblev han næsten altid positiv over for livet. Han nød sit arbejde, samværet med andre videnskabsmænd, kunsten, frugterne af sin berømmelse og sine rejser. Han fandt stor glæde ved børn og underholdt dem undertiden ved at dreje rundt i sin motoriserede kørestol. Han var optaget af sociale spørgsmål. Han fremmede videnskabelig forståelse. Han kunne være generøs og var meget ofte vittig. Han kunne lejlighedsvis udvise noget af den arrogance, som ikke er ualmindelig blandt fysikere, der arbejder på den yderste front, og han havde et autokratisk træk. Alligevel kunne han også vise en ægte ydmyghed, som er kendetegnende for storhed.
Hawking havde mange elever, hvoraf nogle af dem senere gjorde sig betydelige navne. Alligevel var det ikke let at være en af hans elever. Han var kendt for at køre sin kørestol hen over foden på en elev, der skabte irritation hos ham. Hans udtalelser havde stor autoritet, men hans fysiske vanskeligheder gjorde ofte, at de var gådefulde i deres kortfattethed. En dygtig kollega ville måske kunne udrede hensigten bag dem, men det ville være en anden sag for en uerfaren studerende.
For en sådan studerende kunne et møde med Hawking være en skræmmende oplevelse. Hawking kunne bede den studerende om at følge en eller anden obskur rute, hvis årsag kunne virke dybt mystisk. En afklaring var ikke tilgængelig, og den studerende ville blive præsenteret for noget, der faktisk virkede som et orakels åbenbaring – noget, hvis sandhed ikke skulle betvivles, men som, hvis det blev fortolket og udviklet korrekt, helt sikkert ville føre videre til en dybtgående sandhed. Måske har vi alle dette indtryk nu.
Hawking efterlader sig sine børn.
– Stephen William Hawking, fysiker, født den 8. januar 1942; død 14. marts 2018
{{{topLeft}}}
{{{bottomLeft}}}
{{{topRight}}
{{{bottomRight}}}
{{/goalExceededMarkerPercentage}}
{{/ticker}}
{{heading}}
{{#paragraphs}}
{{.}}
{{{/paragraphs}}}{{highlightedText}}
- Del på Facebook
- Del på Twitter
- Del via e-mail
- Del på LinkedIn
- Del på Pinterest
- Del på WhatsApp
- Del på Messenger