Wizerunek Stephena Hawkinga, który zmarł w wieku 76 lat, w swoim zmotoryzowanym wózku inwalidzkim, z głową przekrzywioną lekko na jedną stronę i rękami skrzyżowanymi, by pracować nad kontrolkami, przykuł uwagę opinii publicznej jako prawdziwy symbol triumfu umysłu nad materią. Tak jak w przypadku wyroczni delfickiej w starożytnej Grecji, fizyczne upośledzenie wydawało się kompensowane przez niemal nadprzyrodzone dary, które pozwalały jego umysłowi swobodnie przemierzać wszechświat, przy okazji enigmatycznie ujawniając niektóre z jego tajemnic ukrytych przed zwykłym widokiem śmiertelników.
Oczywiście, taki romantyczny obraz może reprezentować tylko częściową prawdę. Ci, którzy znali Hawkinga, z pewnością docenili dominującą obecność prawdziwej istoty ludzkiej, z ogromną radością życia, wspaniałym humorem i ogromną determinacją, ale z normalnymi ludzkimi słabościami, jak i bardziej oczywistymi mocnymi stronami. Wydaje się jasne, że czerpał wielką przyjemność ze swej powszechnie postrzeganej roli „naukowca celebryty nr 1”; ogromna publiczność uczęszczała na jego publiczne wykłady, być może nie zawsze tylko dla naukowego podbudowania.
Społeczność naukowa mogłaby sformułować bardziej trzeźwą ocenę. Był niezwykle wysoko ceniony, z uwagi na jego wiele imponujących, czasami rewolucyjnych, wkładów w zrozumienie fizyki i geometrii wszechświata.
Hawking został zdiagnozowany krótko po swoich 21 urodzinach jako cierpiący na nieokreśloną, nieuleczalną chorobę, która następnie została zidentyfikowana jako śmiertelna degeneracyjna choroba neuronów ruchowych – stwardnienie zanikowe boczne, lub ALS. Wkrótce potem, zamiast poddać się depresji, jak mogliby to zrobić inni, zaczął zajmować się najbardziej fundamentalnymi pytaniami dotyczącymi fizycznej natury wszechświata. W odpowiednim czasie osiągnął niezwykłe sukcesy w walce z najcięższą fizyczną niepełnosprawnością. Wbrew ustalonej opinii medycznej, udało mu się przeżyć kolejne 55 lat.
Jego wykształcenie było akademickie, choć nie bezpośrednio w dziedzinie matematyki czy fizyki. Jego ojciec, Frank, był ekspertem w chorobach tropikalnych i jego matka, Isobel (z domu Walker), był wolnomyślicielem radykalny, który miał wielki wpływ na niego. Urodził się w Oksfordzie, a w wieku ośmiu lat przeprowadził się do St Albans, Hertfordshire. Kształcił się w szkole w St Albans, a następnie zdobył stypendium na studia fizyczne w University College w Oksfordzie. Przez swoich wykładowców został uznany za niezwykle zdolnego, ale nie traktował swojej pracy zupełnie poważnie. Chociaż uzyskał stopień naukowy pierwszej klasy w 1962 r., nie był to szczególnie wybitny stopień.
Postanowił kontynuować karierę w dziedzinie fizyki w Trinity Hall w Cambridge, proponując studia pod kierunkiem wybitnego kosmologa Freda Hoyle’a. Z rozczarowaniem stwierdził, że Hoyle nie mógł go przyjąć, a jedyną dostępną osobą w tej dziedzinie był Dennis Sciama, nieznany wówczas Hawkingowi. W rzeczywistości okazało się to fortunne, gdyż Sciama stał się wybitnie stymulującą postacią w brytyjskiej kosmologii i nadzorował kilku studentów, którzy w późniejszych latach wyrobili sobie imponujące nazwiska (w tym przyszłego astronoma królewskiego Lorda Reesa z Ludlow).
Sciama zdawał się wiedzieć wszystko, co działo się w fizyce w tamtym czasie, szczególnie w kosmologii, i przekazywał zaraźliwe podniecenie wszystkim, którzy się z nim zetknęli. Był równie” bardzo skuteczny w łączeniu ludzi, którzy mogli mieć istotne rzeczy do przekazania sobie nawzajem.
Kiedy Hawking był na drugim roku badań w Cambridge, ja (wtedy w Birkbeck College w Londynie) ustaliłem pewne istotne twierdzenie matematyczne. Pokazało ono, na podstawie kilku wiarygodnych zało „eń (przy u „yciu technik globalnych/topologicznych, w du „ej mierze nieznanych fizykom w tamtym czasie), „e zapadająca się zbyt masywna gwiazda spowoduje powstanie osobliwości w czasoprzestrzeni – miejsca, w którym nale „y oczekiwać, „e gęstości i zakrzywienia czasoprzestrzeni staną się nieskończone – dając nam obraz tego, co obecnie nazywamy „czarną dziurą”. Taka osobliwość czasoprzestrzenna leżałaby głęboko wewnątrz „horyzontu”, przez który nie mógłby uciec żaden sygnał ani ciało materialne. (Ten obraz został już przedstawiony przez J Roberta Oppenheimera i Hartlanda Snydera w 1939 roku, ale tylko w szczególnym przypadku, gdy przyjęto dokładną symetrię sferyczną. Celem tego nowego twierdzenia było wyeliminowanie takich nierealistycznych założeń symetrii). W tej centralnej osobliwości klasyczna teoria względności ogólnej Einsteina osiągnęłaby swoje granice.
W międzyczasie Hawking zastanawiał się nad tego rodzaju problemem razem z George’em Ellisem, który pracował nad doktoratem w St John’s College w Cambridge. Obaj panowie pracowali nad bardziej ograniczonym rodzajem „twierdzenia o osobliwości”, które wymagało nieracjonalnie restrykcyjnego założenia. Sciama poczynił starania, aby doprowadzić do spotkania Hawkinga i mnie, i nie zajęło mu wiele czasu znalezienie sposobu na wykorzystanie mojego twierdzenia w nieoczekiwany sposób, tak, aby mo „na je było zastosować (w formie odwróconej w czasie) w środowisku kosmologicznym, aby pokazać, „e osobliwość czasoprzestrzenna określana jako „wielki wybuch” jest równie” cechą nie tylko standardowych, wysoce symetrycznych modeli kosmologicznych, lecz tak „e ka „dego jakościowo podobnego, lecz asymetrycznego modelu.
Niektóre z założeń w moim oryginalnym twierdzeniu wydają się mniej naturalne w środowisku kosmologicznym niż w przypadku kolapsu do czarnej dziury. W celu uogólnienia wyniku matematycznego tak, aby usunąć takie założenia, Hawking rozpoczął badania nad nowymi technikami matematycznymi, które okazały się istotne dla tego problemu.
Potężny zbiór prac matematycznych, znany jako teoria Morse’a, był częścią maszynerii matematyków zajmujących się globalnym (topologicznym) badaniem przestrzeni Riemanniana. Jednak przestrzenie, które są wykorzystywane w teorii Einsteina są w rzeczywistości pseudo-Riemannianami, a odpowiednia teoria Morse’a ró „ni się w subtelny, ale istotny sposób. Hawking rozwinął niezbędną teorię dla siebie (wspomagany, pod pewnymi względami, przez Charlesa Misnera, Roberta Gerocha i Brandona Cartera) i był w stanie wykorzystać ją do stworzenia nowych twierdzeń o większej mocy, w których założenia mojego twierdzenia mogły być znacznie osłabione, pokazując, że osobliwość typu big-bang jest konieczną implikacją ogólnej teorii względności Einsteina w szerokich okolicznościach.
W 1967 roku Werner Israel opublikował niezwykłą pracę, z której wynikało, że nieobracające się czarne dziury, kiedy w końcu osiądą i staną się stacjonarne, z konieczności staną się całkowicie sferycznie symetryczne. Późniejsze wyniki uzyskane przez Cartera, Davida Robinsona i innych uogólniły to twierdzenie na wirujące czarne dziury, z czego wynikało, że ostateczna geometria czasoprzestrzeni musi być zgodna z rodziną rozwiązań równań Einsteina znalezionych przez Roya Kerra w 1963 roku. Kluczowym składnikiem pełnej argumentacji było to, że jeśli występuje rotacja, to musi istnieć pełna symetria osiowa. Ten składnik został w zasadzie dostarczony przez Hawkinga w 1972 r.
Niezwykłym wnioskiem z tego wszystkiego jest to, „e czarne dziury, które spodziewamy się znaleźć w naturze, muszą być zgodne z geometrią Kerra. Jak później skomentował to wielki astrofizyk teoretyczny Subrahmanyan Chandrasekhar, czarne dziury są najdoskonalszymi obiektami makroskopowymi we wszechświecie, zbudowanymi z przestrzeni i czasu; co więcej, są one również najprostsze, ponieważ mogą być dokładnie opisane przez jednoznacznie znaną geometrię (geometrię Kerra).
Poprzez swoją pracę w tej dziedzinie Hawking ustalił wiele ważnych wyników dotyczących czarnych dziur, takich jak argument za tym, że ich horyzont zdarzeń (powierzchnia ograniczająca) ma topologię kuli. We współpracy z Carterem i Jamesem Bardeenem, w pracy opublikowanej w 1973 r., ustalił pewne niezwykłe analogie pomiędzy zachowaniem czarnych dziur a podstawowymi prawami termodynamiki, gdzie powierzchnia horyzontu i jego ciężar powierzchniowy okazały się być analogiczne, odpowiednio, do termodynamicznych wielkości entropii i temperatury. Mo „na by powiedzieć, „e w okresie wysokiej aktywności Hawkinga prowadzącej do powstania tej pracy, jego badania nad klasyczną ogólną teorią względności były najlepsze na świecie w tamtym czasie.
Hawking, Bardeen i Carter uznali „termodynamiczne” zachowanie czarnych dziur za coś więcej ni” tylko analogię, bez dosłownej treści fizycznej. Mniej więcej rok wcześniej Jacob Bekenstein wykazał, że wymogi fizycznej spójności implikują – w kontekście mechaniki kwantowej – że czarna dziura musi rzeczywiście posiadać rzeczywistą fizyczną entropię („entropia” jest fizyczną miarą „nieuporządkowania”), która jest proporcjonalna do powierzchni jej horyzontu, ale nie był w stanie precyzyjnie ustalić tego współczynnika proporcjonalności. Z drugiej strony wydawało się, „e fizyczna temperatura czarnej dziury musi wynosić dokładnie zero, co jest niezgodne z tą analogią, poniewa” adna forma energii nie mo „e z niej uciec, dlatego Hawking i jego koledzy nie byli gotowi potraktować tej analogii całkowicie serio.
Hawking zwrócił wtedy uwagę na efekty kwantowe w odniesieniu do czarnych dziur i rozpoczął obliczenia, aby określić, „e maleńkie, obracające się czarne dziury, które być mo „e powstałyby w wielkim wybuchu, wypromieniowywałyby swoją energię obrotową. Ze zdumieniem odkrył, że niezależnie od rotacji wypromieniowywałyby one swoją energię – co zgodnie z Einsteinowskim E=mc2 oznacza ich masę. Zatem każda czarna dziura ma niezerową temperaturę, co dokładnie zgadza się z analogią Bardeena-Cartera-Hawkinga. Co więcej, Hawking był w stanie dostarczyć dokładną wartość „jednej czwartej” dla stałej proporcjonalności entropii, której Bekenstein nie był w stanie wyznaczyć.
To promieniowanie pochodzące z czarnych dziur, które przewidział Hawking, jest obecnie, bardzo adekwatnie, nazywane promieniowaniem Hawkinga. Jednak dla każdej czarnej dziury, która powinna powstać w normalnych procesach astrofizycznych, promieniowanie Hawkinga byłoby niezwykle małe i z pewnością nieobserwowalne bezpośrednio żadnymi znanymi obecnie technikami. Twierdził on jednak, „e bardzo małe czarne dziury mogły powstać w samym Wielkim Wybuchu, a promieniowanie Hawkinga z takich dziur skumulowałoby się w końcową eksplozję, która mogłaby być obserwowana. Wydaje się, że nie ma dowodów na istnienie takich eksplozji, co pokazuje, że Wielki Wybuch nie był tak elastyczny, jak życzyłby sobie tego Hawking, i było to dla niego wielkim rozczarowaniem.
Osiągnięcia te były z pewnością ważne od strony teoretycznej. Ustanowiły one teorię termodynamiki czarnej dziury: łącząc procedury kwantowej teorii pola z procedurami ogólnej teorii względności, Hawking ustalił, że konieczne jest również wprowadzenie trzeciego przedmiotu, termodynamiki. Są one powszechnie uwa „ane za największy wkład Hawkinga. To, że mają one głębokie implikacje dla przyszłych teorii fizyki fundamentalnej jest niezaprzeczalne, ale szczegółowa natura tych implikacji jest nadal przedmiotem gorącej debaty.
Hawking sam był w stanie wywnioskować z tego wszystkiego (choć nie przy powszechnej akceptacji fizyków cząstek), że te podstawowe składniki zwykłej materii – protony – muszą się ostatecznie rozpaść, chociaż z szybkością rozpadu, która jest poza dzisiejszymi technikami obserwacyjnymi. Podał również powody, by podejrzewać, że same zasady mechaniki kwantowej mogą wymagać modyfikacji, który to punkt widzenia początkowo wydawał się popierać. Później jednak (niestety, moim zdaniem) doszedł do innego poglądu i na międzynarodowej konferencji grawitacyjnej w Dublinie w lipcu 2004 r. publicznie ogłosił zmianę zdania (tym samym przyznając się do zakładu z fizykiem z Caltech, Johnem Preskillem) w sprawie pierwotnie przewidywanej „utraty informacji” wewnątrz czarnych dziur.
Po pracy nad czarnymi dziurami Hawking zwrócił uwagę na problem grawitacji kwantowej, rozwijając genialne pomysły rozwiązania niektórych podstawowych kwestii. Grawitacja kwantowa, która polega na poprawnym nałożeniu procedur kwantowych fizyki cząstek na samą strukturę czasoprzestrzeni, jest powszechnie uważana za najbardziej fundamentalne, nierozwiązane zagadnienie w fizyce. Jednym z jej deklarowanych celów jest znalezienie teorii fizycznej, która byłaby wystarczająco silna, aby poradzić sobie z osobliwościami czasoprzestrzeni klasycznej ogólnej teorii względności w czarnych dziurach i wielkim wybuchu.
Praca Hawkinga, aż do tego momentu, chociaż zaangażowała procedury mechaniki kwantowej w zakrzywionej czasoprzestrzeni ogólnej teorii względności Einsteina, nie dostarczyła kwantowej teorii grawitacji. Wymagałoby to zastosowania procedur „kwantyzacji” do samej zakrzywionej czasoprzestrzeni Einsteina, a nie tylko do pól fizycznych w zakrzywionej czasoprzestrzeni.
Wraz z Jamesem Hartle’em, Hawking opracował kwantową procedurę radzenia sobie z osobliwością wielkiego wybuchu. Jest to określane jako idea „bez granic”, gdzie osobliwość jest zastępowana przez gładką „czapkę”, co można porównać do tego, co dzieje się na północnym biegunie Ziemi, gdzie pojęcie długości geograficznej traci znaczenie (staje się osobliwe), podczas gdy sam biegun północny ma doskonale dobrą geometrię.
Do końca swego życia Hawking kontynuował badania nad problemem kwantowej grawitacji i pokrewnymi zagadnieniami kosmologii. Równolegle z zainteresowaniami ściśle badawczymi, coraz bardziej angażował się w popularyzację nauki, a w szczególności swoich idei. Zaczęło się to od napisania jego zdumiewająco udanej książki Krótka historia czasu (1988), która została przetłumaczona na około 40 języków i sprzedała się w ponad 25 milionach egzemplarzy na całym świecie.
Niewątpliwie błyskotliwy tytuł przyczynił się do fenomenalnego sukcesu książki. Ponadto, tematyka jest czymś, co zaprząta publiczną wyobraźnię. Do tego dochodzi bezpośredniość i jasność stylu, którą Hawking musiał rozwinąć z konieczności, próbując poradzić sobie z ograniczeniami narzuconymi przez jego fizyczną niepełnosprawność. Zanim musiał polegać na swojej komputerowej mowie, mógł mówić tylko z wielkim trudem i wysiłkiem, więc musiał robić to, co mógł, używając krótkich zdań, bezpośrednio do rzeczy. Ponadto trudno zaprzeczyć, „e jego stan fizyczny musiał sam w sobie przyciągać wyobraźnię publiczności.
Chocia” rozpowszechnianie nauki wśród szerszej publiczności było z pewnością jednym z celów Hawkinga przy pisaniu jego ksią „ki, miał on równie” powa „ny cel zarobienia pieniędzy. Jego potrzeby finansowe były znaczne, jak wymagała tego jego świta rodziny, pielęgniarki, pomocnicy w opiece zdrowotnej i coraz dro „szy sprzęt. Niektóre z nich, lecz nie wszystkie, były pokrywane z grantów.
Zaproszenie Hawkinga na konferencję zawsze wiązało się z poważnymi kalkulacjami dla organizatorów. Koszty podró „y i zakwaterowania byłyby ogromne, równie” z powodu ogromnej liczby osób, które musiałyby mu towarzyszyć. Ale popularny wykład Hawkinga zawsze byłby wyprzedany i należałoby poczynić specjalne przygotowania, aby znaleźć wystarczająco dużą salę wykładową. Dodatkowym czynnikiem było zapewnienie, że wszystkie wejścia, schody, windy i tak dalej będą odpowiednie dla osób niepełnosprawnych w ogóle, a dla jego wózka inwalidzkiego w szczególności.
Wyraźnie cieszył się swoją sławą, korzystając z wielu okazji do podróżowania i niezwykłych doświadczeń (takich jak zejście do szybu kopalnianego, wizyta na biegunie południowym i poddanie się zerowej grawitacji swobodnego spadania), a także do spotkań z innymi wybitnymi ludźmi.
Poprawność prezentacyjna jego publicznych wykładów wzrastała z biegiem lat. Początkowo materiał wizualny stanowiły rysunki na foliach, prezentowane przez studenta. Jednak w późniejszych latach zaczęto stosować imponujące wizualizacje generowane komputerowo. Materiał słowny, zdanie po zdaniu, był kontrolowany przez jego wygenerowany komputerowo głos o amerykańskim akcencie. Wysokiej jakości zdjęcia i komputerowo generowana grafika pojawiły się także w jego późniejszych popularnych książkach Ilustrowana krótka historia czasu (1996) i Wszechświat w pigułce (2001). Wraz z córką Lucy napisał demaskatorską książkę naukową dla dzieci George’s Secret Key to the Universe (2007), a także służył jako redaktor, współautor i komentator wielu innych dzieł popularnonaukowych.
Otrzymał wiele wysokich nagród i wyróżnień. W szczególności został wybrany na członka Royal Society w niezwykle młodym wieku 32 lat i otrzymał jego najwyższy honor, medal Copley, w 2006 roku. W 1979 r. został 17. posiadaczem katedry filozofii naturalnej Lucasian w Cambridge, około 310 lat po tym, jak Sir Isaac Newton został jej drugim posiadaczem. W 1989 r. otrzymał tytuł Companion of Honour. Wystąpił gościnnie w programie telewizyjnym Star Trek: The Next Generation, pojawił się w formie komiksowej w The Simpsons i został sportretowany w filmie Teoria wszystkiego (2014).
Jasne jest, że wiele zawdzięczał swojej pierwszej żonie, Jane Wilde, którą poślubił w 1965 roku i z którą miał troje dzieci, Roberta, Lucy i Timothy’ego. Jane była dla niego wyjątkowym wsparciem pod wieloma względami. Jednym z najważniejszych z nich mogło być pozwolenie mu na robienie rzeczy dla siebie w niezwykłym stopniu.
Był niezwykle zdeterminowaną osobą. Upierał się, że powinien robić rzeczy dla siebie. To z kolei być może utrzymywało jego mięśnie w aktywności w sposób, który opóźniał ich zanik, a tym samym spowalniał postęp choroby. Mimo to jego stan stale się pogarszał, aż do momentu, gdy nie miał już prawie żadnych ruchów, a jego mowa była ledwo słyszalna, z wyjątkiem nielicznych, którzy dobrze go znali.
Zachorował na zapalenie płuc podczas pobytu w Szwajcarii w 1985 roku, a tracheotomia była konieczna, aby uratować mu życie. Co dziwne, po tym spotkaniu ze śmiercią, postęp jego choroby zwyrodnieniowej wydawał się spowolnić do wirtualnego zatrzymania. Tracheotomia uniemożliwiła mu jednak jakąkolwiek formę mowy, tak, że nabycie komputerowego syntezatora mowy stało się wówczas koniecznością.
W następstwie zapalenia płuc, dom Hawkingów został prawie opanowany przez pielęgniarki i personel medyczny, a on i Jane oddalili się od siebie. Rozwiedli się w 1995 roku. W tym samym roku Hawking poślubił Elaine Mason, która była jedną z jego pielęgniarek. Jej wsparcie przybrało inną formę niż wsparcie Jane. W jego znacznie słabszym stanie fizycznym miłość, troska i uwaga, którą mu zapewniała, podtrzymywała go we wszystkich działaniach. Jednak i ten związek dobiegł końca, a on i Elaine rozwiedli się w 2007 roku.
Pomimo strasznej sytuacji fizycznej, prawie zawsze był pozytywnie nastawiony do życia. Cieszył się swoją pracą, towarzystwem innych naukowców, sztuką, owocami swojej sławy, podróżami. Wielką przyjemność sprawiały mu dzieci, które czasami zabawiał obracając się na swoim zmotoryzowanym wózku inwalidzkim. Interesowały go sprawy społeczne. Promował naukowe zrozumienie. Potrafił być wspaniałomyślny i często był dowcipny. Czasami przejawiał arogancję, która nie jest rzadkością wśród fizyków pracujących na najwyższych obrotach, i miał skłonności autokratyczne. Potrafił też jednak okazać prawdziwą pokorę, która jest znakiem wielkości.
Hawking miał wielu uczniów, z których niektórzy później wyrobili sobie znaczące nazwiska. Jednak bycie jego uczniem nie było łatwe. Był znany z tego, że przejechał swoim wózkiem po stopie studenta, który go denerwował. Jego wypowiedzi miały wielki autorytet, ale jego problemy fizyczne często powodowały, że były one enigmatyczne w swej zwięzłości. Zdolny kolega mógłby rozszyfrować intencje, które się za nimi kryją, ale dla niedoświadczonego studenta byłaby to inna sprawa.
Dla takiego studenta spotkanie z Hawkingiem mogłoby być zniechęcającym doświadczeniem. Hawking mógłby poprosić studenta o podążanie jakąś niejasną drogą, której powód mógłby wydawać się głęboko tajemniczy. Wyjaśnienie nie było dostępne, a studentowi zostało przedstawione coś, co wydawało się być jak objawienie wyroczni – coś, czego prawdziwości nie nale „y kwestionować, ale co, jeśli zostanie właściwie zinterpretowane i rozwinięte, z pewnością doprowadzi go do głębokiej prawdy. Być może wszyscy pozostajemy z tym wrażeniem teraz.
Hawking jest przeżyty przez swoje dzieci.
– Stephen William Hawking, fizyk, ur. 8 stycznia 1942 r; zm. 14 marca 2018
{{topLeft}}
{{bottomLeft}}
{{topRight}}
{{bottomRight}}
.
{{/goalExceededMarkerPercentage}}
{{/ticker}}
{{heading}}
{{#paragraphs}}
{{.}}
{{/paragraphs}}{{highlightedText}}
- Share on Facebook
- Share on Twitter
- Share via Email
- Share on LinkedIn
- Share on Pinterest
- Share on WhatsApp
- Share on Messenger
.