A imagem de Stephen Hawking – que morreu aos 76 anos – na sua cadeira de rodas motorizada, com a cabeça ligeiramente contorcida para um lado e as mãos cruzadas para trabalhar os controlos, apanhou a imaginação pública, como um verdadeiro símbolo do triunfo da mente sobre a matéria. Como com o oráculo délfico da Grécia antiga, a deficiência física parecia compensada por dons quase sobrenaturais, que permitiam à sua mente vagar livremente pelo universo, revelando enigmaticamente, ocasionalmente, alguns dos seus segredos escondidos da visão mortal comum.
De fato, uma imagem tão romantizada pode representar apenas uma verdade parcial. Aqueles que conheciam Hawking apreciariam claramente a presença dominante de um ser humano real, com um enorme entusiasmo pela vida, grande humor e tremenda determinação, mas com fraquezas humanas normais, assim como as suas forças mais óbvias. Parece claro que ele se deliciava muito com seu papel comumente percebido como “o cientista número 1 das celebridades”; grandes audiências assistiriam às suas palestras públicas, talvez nem sempre apenas para edificação científica.
A comunidade científica poderia muito bem formar uma avaliação mais sóbria. Ele era extremamente considerado, em vista de suas muitas contribuições muito impressionantes, às vezes revolucionárias, para a compreensão da física e da geometria do universo.
Hawking tinha sido diagnosticado logo após seu 21º aniversário como sofrendo de uma doença incurável não especificada, que foi então identificada como a doença degenerativa fatal do neurônio motor amiotrófico lateral esclerose, ou ELA. Logo depois, ao invés de sucumbir à depressão, como outros poderiam ter feito, ele começou a se concentrar em algumas das questões mais fundamentais relativas à natureza física do universo. No devido tempo, ele alcançaria sucessos extraordinários contra as mais graves deficiências físicas. Desafiando a opinião médica estabelecida, ele conseguiu viver mais 55 anos.
A sua formação foi acadêmica, embora não diretamente em matemática ou física. Seu pai, Frank, era um especialista em doenças tropicais e sua mãe, Isobel (nee Walker), era uma radical livre de pensamento que tinha uma grande influência sobre ele. Ele nasceu em Oxford e mudou-se para St. Albans, Hertfordshire, aos oito anos. Educado na escola de St Albans, ganhou uma bolsa de estudos para estudar física no University College, em Oxford. Foi reconhecido como invulgarmente capaz pelos seus tutores, mas não levou o seu trabalho totalmente a sério. Embora tenha obtido uma licenciatura de primeira classe em 1962, não foi particularmente notável.
Decidiu continuar a sua carreira em física no Trinity Hall, Cambridge, propondo-se a estudar sob a orientação do distinto cosmólogo Fred Hoyle. Ele ficou desapontado ao descobrir que Hoyle não podia levá-lo, sendo a pessoa disponível naquela área Dennis Sciama, desconhecido de Hawking na época. Na verdade, isso se revelou fortuito, pois Sciama estava se tornando uma figura extraordinariamente estimulante na cosmologia britânica, e iria supervisionar vários estudantes que deveriam fazer nomes impressionantes para si mesmos nos últimos anos (incluindo o futuro astrônomo real Lord Rees de Ludlow).
Sciama parecia saber tudo o que estava acontecendo em física na época, especialmente em cosmologia, e ele transmitiu uma excitação infecciosa a todos que o encontraram. Ele também foi muito eficaz em reunir pessoas que poderiam ter coisas significativas para se comunicar uns com os outros.
Quando Hawking estava em seu segundo ano de pesquisa em Cambridge, eu (então na Birkbeck College em Londres) tinha estabelecido um certo teorema matemático de relevância. Isto mostrou, com base em algumas suposições plausíveis (pelo uso de técnicas globais/topológicas largamente desconhecidas dos físicos da época), que uma estrela em colapso e demasiado maciça resultaria numa singularidade no espaço-tempo – um lugar onde seria de esperar que as densidades e curvaturas espaço-tempo se tornassem infinitas – dando-nos a imagem daquilo a que agora nos referimos como um “buraco negro”. Tal singularidade no espaço-tempo estaria no fundo de um “horizonte”, através do qual nenhum sinal ou corpo material poderia escapar. (Esta imagem tinha sido apresentada por J Robert Oppenheimer e Hartland Snyder em 1939, mas apenas na circunstância especial em que a simetria esférica exata foi assumida. O propósito deste novo teorema era evitar tais suposições irreais de simetria). Nesta singularidade central, a teoria clássica da relatividade geral de Einstein teria atingido seus limites.
Meanwhile, Hawking também tinha pensado neste tipo de problema com George Ellis, que estava trabalhando em um PhD no St John’s College, Cambridge. Os dois homens tinham estado a trabalhar num tipo mais limitado de “teorema da singularidade” que exigia uma suposição exageradamente restritiva. Sciama fez questão de juntar Hawking e eu, e não demorou muito tempo para Hawking encontrar uma forma de usar o meu teorema de uma forma inesperada, para que ele pudesse ser aplicado (de uma forma inversa ao tempo) num cenário cosmológico, para mostrar que a singularidade espaço-temporal referida como o “big bang” era também uma característica não só dos modelos cosmológicos padrão altamente simétricos, mas também de qualquer modelo qualitativamente semelhante, mas assimétrico.
algumas das suposições do meu teorema original parecem menos naturais no cenário cosmológico do que para o colapso para um buraco negro. A fim de generalizar o resultado matemático de modo a remover tais suposições, Hawking embarcou num estudo de novas técnicas matemáticas que pareciam relevantes para o problema.
Um poderoso corpo de trabalho matemático conhecido como teoria Morse tinha sido parte da maquinaria dos matemáticos ativos no estudo global (topológico) dos espaços Riemannianos. No entanto, os espaços que são utilizados na teoria de Einstein são realmente pseudo-Riemannianos e a teoria Morse relevante difere de forma subtil mas importante. Hawking desenvolveu a teoria necessária para si mesmo (auxiliado, em certos aspectos, por Charles Misner, Robert Geroch e Brandon Carter) e foi capaz de usá-la para produzir novos teoremas de natureza mais poderosa, nos quais os pressupostos do meu teorema poderiam ser consideravelmente enfraquecidos, mostrando que uma singularidade do tipo big-bang- era uma implicação necessária da relatividade geral de Einstein em circunstâncias amplas.
A poucos anos depois (num artigo publicado pela Royal Society em 1970, em que Hawking se tinha tornado um companheiro “para distinção na ciência” de Gonville e Caius College, Cambridge), ele e eu unimos forças para publicar um teorema ainda mais poderoso, que subsumia quase todo o trabalho nesta área que já tinha ido antes.
Em 1967, Werner Israel publicou um trabalho notável que tinha a implicação de que os buracos negros não rotativos, quando finalmente se tinham estabelecido para se tornarem estacionários, se tornariam necessariamente completamente simétricos em termos esféricos. Resultados posteriores de Carter, David Robinson e outros generalizaram isto para incluir os buracos negros rotativos, implicando que a geometria espaço-tempo final deve necessariamente estar de acordo com uma família explícita de soluções das equações de Einstein encontradas por Roy Kerr em 1963. Um ingrediente chave para o argumento completo foi que se há alguma rotação presente, então deve haver uma simetria axial completa. Este ingrediente foi basicamente fornecido por Hawking em 1972.
A conclusão muito notável de tudo isto é que os buracos negros que esperamos encontrar na natureza têm de estar em conformidade com esta geometria de Kerr. Como comentou posteriormente o grande astrofísico teórico Subrahmanyan Chandrasekhar, os buracos negros são os objectos macroscópicos mais perfeitos do universo, sendo construídos apenas a partir do espaço e do tempo; além disso, são também os mais simples, uma vez que podem ser exactamente descritos por uma geometria explicitamente conhecida (a de Kerr).
Segundo o seu trabalho nesta área, Hawking estabeleceu uma série de resultados importantes sobre os buracos negros, tais como um argumento para o seu horizonte de eventos (a sua superfície limite) tendo de ter a topologia de uma esfera. Em colaboração com Carter e James Bardeen, em trabalho publicado em 1973, ele estabeleceu algumas analogias notáveis entre o comportamento dos buracos negros e as leis básicas da termodinâmica, onde a área de superfície do horizonte e a sua gravidade superficial mostraram ser análogas, respectivamente, às quantidades termodinâmicas de entropia e temperatura. Seria justo dizer que em seu período altamente ativo que antecedeu este trabalho, a pesquisa de Hawking na relatividade geral clássica foi a melhor em qualquer lugar do mundo naquela época.
Hawking, Bardeen e Carter tomaram seu comportamento “termodinâmico” dos buracos negros como sendo pouco mais que uma mera analogia, sem conteúdo físico literal. Um ano antes, mais ou menos, Jacob Bekenstein tinha mostrado que as exigências de consistência física implicam – no contexto da mecânica quântica – que um buraco negro deve realmente ter uma entropia física real (“entropia” sendo a medida de “desordem” de um físico) que é proporcional à área de superfície do seu horizonte, mas ele foi incapaz de estabelecer o fator de proporcionalidade com precisão. No entanto, parecia, por outro lado, que a temperatura física de um buraco negro devia ser exatamente zero, inconsistente com esta analogia, já que nenhuma forma de energia podia escapar dela, razão pela qual Hawking e seus colegas não estavam preparados para levar sua analogia completamente a sério.
Hawking tinha então voltado sua atenção para efeitos quânticos em relação aos buracos negros, e ele embarcou em um cálculo para determinar se minúsculos buracos negros rotativos que talvez fossem criados no big bang irradiariam sua energia rotacional. Ele se assustou ao descobrir que independentemente de qualquer rotação eles irradiariam sua energia – o que, pelo E=mc2 de Einstein, significa sua massa. Assim, qualquer buraco negro tem na verdade uma temperatura não nula, concordando precisamente com a analogia Bardeen-Carter-Hawking. Além disso, Hawking foi capaz de fornecer o valor preciso “um quarto” para a constante de proporcionalidade da entropia que Bekenstein não foi capaz de determinar.
Esta radiação proveniente de buracos negros que Hawking previu é agora, muito apropriadamente, referida como radiação Hawking. Para qualquer buraco negro que se espera que surja em processos astrofísicos normais, no entanto, a radiação Hawking seria extremamente minúscula, e certamente inobservável directamente por quaisquer técnicas conhecidas hoje em dia. Mas ele argumentou que buracos negros muito minúsculos poderiam ter sido produzidos no próprio big bang, e a radiação Hawking de tais buracos se acumularia em uma explosão final que poderia ser observada. Parece não haver evidências de tais explosões, mostrando que o big bang não era tão acomodativo como Hawking desejava, e isto foi uma grande decepção para ele.
Estas realizações foram certamente importantes do ponto de vista teórico. Eles estabeleceram a teoria da termodinâmica do buraco negro: ao combinar os procedimentos da teoria quântica (de campo) com os da relatividade geral, Hawking estabeleceu que é necessário trazer também um terceiro assunto, a termodinâmica. Eles são geralmente considerados como as maiores contribuições do Hawking. É inegável que eles têm profundas implicações para as teorias futuras da física fundamental, mas a natureza detalhada dessas implicações ainda é um assunto de muito debate acalorado.
O próprio Hawking foi capaz de concluir de tudo isso (embora não com aceitação universal pelos físicos de partículas) que esses constituintes fundamentais da matéria ordinária – os prótons – devem, em última análise, desintegrar-se, embora com uma taxa de decadência que está além das técnicas atuais para observá-la. Ele também forneceu razões para suspeitar que as próprias regras da mecânica quântica poderiam precisar de modificação, um ponto de vista que ele parecia favorecer originalmente. Mas mais tarde (infelizmente, na minha opinião) ele chegou a um ponto de vista diferente, e na conferência internacional de Dublin sobre gravidade em julho de 2004, ele anunciou publicamente uma mudança de opinião (assim cedendo uma aposta com o físico da Caltech John Preskill) em relação à sua previsão original de “perda de informação” dentro de buracos negros.
Segundo o seu trabalho de buraco negro, Hawking voltou as suas atenções para o problema da gravidade quântica, desenvolvendo idéias engenhosas para resolver algumas das questões básicas. A gravidade quântica, que implica impor corretamente os procedimentos quânticos da física de partículas à própria estrutura do espaço-tempo, é geralmente considerada como a questão fundacional não resolvida mais fundamental da física. Um dos seus objetivos declarados é encontrar uma teoria física suficientemente poderosa para lidar com as singularidades espaço-tempo da relatividade geral clássica em buracos negros e o big bang.
O trabalho de Hawking, até este ponto, embora tivesse envolvido os procedimentos da mecânica quântica no ajuste espaço-tempo curvo da teoria geral da relatividade de Einstein, não fornecia uma teoria da gravidade quântica. Isso exigiria que os procedimentos de “quantização” fossem aplicados ao próprio espaço-tempo curvo de Einstein, não apenas aos campos físicos dentro do espaço-tempo curvo.
Com James Hartle, Hawking desenvolveu um procedimento quântico para lidar com a singularidade do big-bang. Isto é referido como a ideia “sem limites”, onde a singularidade é substituída por um “boné” liso, sendo isto comparado ao que acontece no pólo norte da Terra, onde o conceito de longitude perde sentido (torna-se singular) enquanto que o próprio pólo norte tem uma geometria perfeitamente boa.
Para dar sentido a esta ideia, Hawking precisou de invocar a sua noção de “tempo imaginário” (ou “euclidanização”), o que tem o efeito de converter a geometria “pseudo-riemanniana” do espaço-tempo de Einstein numa geometria mais padrão do Riemanniano. Apesar da engenhosidade de muitas destas ideias, subsistem graves dificuldades (uma delas é como procedimentos semelhantes poderiam ser aplicados às singularidades dentro dos buracos negros, o que é fundamentalmente problemático).
Existem muitas outras abordagens da gravidade quântica sendo seguidas em todo o mundo, e os procedimentos de Hawking, embora muito respeitados e ainda investigados, não são os mais populares, embora todos os outros também tenham a sua quota-parte de dificuldades fundamentais.
Até ao fim da sua vida, Hawking continuou com as suas pesquisas sobre o problema da gravidade quântica, e as questões relacionadas com a cosmologia. Mas concomitantemente com seus interesses estritamente de pesquisa, ele se envolveu cada vez mais com a popularização da ciência, e de suas próprias idéias em particular. Isto começou com a escrita de seu livro A Brief History of Time (1988), que foi traduzido em cerca de 40 línguas e vendido em mais de 25m de cópias no mundo inteiro.
Sem dúvida, o título brilhante foi um fator que contribuiu para o sucesso fenomenal do livro. Além disso, o assunto é algo que prende a imaginação do público. E há uma clareza e clareza de estilo, que Hawking deve ter desenvolvido como uma questão de necessidade ao tentar lidar com as limitações impostas por suas deficiências físicas. Antes de precisar confiar no seu discurso informatizado, ele só podia falar com grande dificuldade e dispêndio de esforço, então ele tinha que fazer o que podia com frases curtas que fossem diretamente ao ponto. Além disso, é difícil negar que a sua condição física deve, por si só, ter capturado a imaginação do público.
Embora a divulgação da ciência entre um público mais amplo fosse certamente um dos objectivos do Hawking ao escrever o seu livro, ele também tinha o objectivo sério de ganhar dinheiro. As suas necessidades financeiras eram consideráveis, como o seu séquito de familiares, enfermeiros, auxiliares de saúde e equipamentos cada vez mais caros exigiam. Algumas, mas não todas, foram cobertas por subsídios.
Convidar Hawking para uma conferência sempre envolveu os organizadores em cálculos sérios. As despesas de viagem e alojamento seriam enormes, sobretudo devido ao grande número de pessoas que precisariam de o acompanhar. Mas uma palestra popular por ele seria sempre uma venda, e seriam necessários arranjos especiais para encontrar uma sala de conferências que fosse suficientemente grande. Um fator adicional seria assegurar que todas as entradas, escadas, elevadores, etc., seriam adequados para pessoas deficientes em geral, e para sua cadeira de rodas em particular.
Ele claramente desfrutou de sua fama, aproveitando muitas oportunidades para viajar e ter experiências incomuns (como descer um poço de mina, visitar o pólo sul e sofrer a gravidade zero da queda livre), e conhecer outras pessoas distintas.
O brilho da apresentação de suas palestras públicas aumentou com o passar dos anos. Originalmente, o material visual seria desenhos de linhas sobre transparências, apresentados por um aluno. Mas em anos posteriores foram utilizados visuais impressionantes gerados por computador. Ele controlava o material verbal, frase por frase, como seria entregue por sua voz com sotaque americano, gerada por computador. Imagens de alta qualidade e gráficos gerados por computador também apareceram em seus livros populares posteriores The Illustrated Brief History of Time (1996) e The Universe in a Nutshell (2001). Com sua filha Lucy escreveu o livro infantil expositivo de ciência George’s Secret Key to the Universe (2007), e serviu como editor, co-autor e comentador de muitos outros trabalhos de ciência popular.
Recebeu muitos elogios e honras. Em particular, foi eleito membro da Royal Society aos 32 anos de idade e recebeu a sua mais alta honra, a medalha Copley, em 2006. Em 1979, tornou-se o 17º detentor da cadeira Lucasiana de filosofia natural em Cambridge, cerca de 310 anos depois de Sir Isaac Newton se ter tornado o seu segundo detentor. Ele se tornou Companheiro de Honra em 1989. Ele apareceu como convidado no programa de televisão Star Trek: The Next Generation, apareceu em forma de desenho animado em Os Simpsons e foi retratado no filme The The Theory of Everything (2014).
Está claro que ele devia muito à sua primeira esposa, Jane Wilde, com quem se casou em 1965, e com quem teve três filhos, Robert, Lucy e Timothy. Jane o apoiou excepcionalmente de muitas maneiras. Uma das mais importantes delas pode muito bem ter sido permitir que ele fizesse coisas por si mesmo em uma extensão incomum.
Ele era uma pessoa extraordinariamente determinada. Ele insistia que ele deveria fazer coisas por si mesmo. Isto, por sua vez, talvez tenha mantido seus músculos ativos de forma a retardar sua atrofia, retardando assim o progresso da doença. No entanto, o seu estado continuou a deteriorar-se, até que quase não tinha mais movimento, e a sua fala mal podia ser feita, exceto por uns poucos que o conheciam bem.
Contraiu pneumonia enquanto estava na Suíça em 1985, e uma traqueotomia foi necessária para salvar a sua vida. Estranhamente, depois deste pincel com a morte, o progresso da sua doença degenerativa parecia abrandar para uma paragem virtual. A sua traqueotomia impediu, contudo, qualquer forma de fala, de modo que a aquisição de um sintetizador de fala informatizado veio como uma necessidade naquela época.
No rescaldo do seu encontro com a pneumonia, o lar dos Falcões foi quase tomado por enfermeiros e assistentes médicos, e ele e Jane afastaram-se. Eles estavam divorciados em 1995. No mesmo ano, Hawking casou-se com Elaine Mason, que tinha sido uma de suas enfermeiras. O apoio dela tomou uma forma diferente do de Jane. No seu estado físico muito mais fraco, o amor, os cuidados e a atenção que ela lhe dava sustentavam em todas as suas actividades. Mas esta relação também chegou ao fim, e ele e Elaine se divorciaram em 2007.
Apesar de sua terrível circunstância física, ele quase sempre permaneceu positivo em relação à vida. Ele gostava do seu trabalho, da companhia de outros cientistas, das artes, dos frutos da sua fama, das suas viagens. Ele tinha grande prazer em crianças, às vezes as entretendo girando em sua cadeira de rodas motorizada. As questões sociais preocupavam-no. Ele promovia o entendimento científico. Ele podia ser generoso e era muitas vezes espirituoso. Ocasionalmente ele podia mostrar algo da arrogância que não é raro entre os físicos que trabalham na vanguarda, e ele tinha uma linha autocrática. Mas ele também podia mostrar uma verdadeira humildade que é a marca da grandeza.
Hawking teve muitos alunos, alguns dos quais mais tarde fizeram nomes significativos para si mesmos. No entanto, ser um aluno seu não era fácil. Ele tinha sido conhecido por passar sua cadeira de rodas sobre os pés de um aluno que lhe causava irritação. Seus pronunciamentos carregavam grande autoridade, mas suas dificuldades físicas muitas vezes os faziam enigmáticos em sua brevidade. Um colega capaz poderia ser capaz de desembaraçar a intenção por trás deles, mas seria um assunto diferente para um aluno inexperiente.
Para tal aluno, um encontro com Hawking poderia ser uma experiência assustadora. Hawking poderia pedir ao aluno para seguir algum caminho obscuro, cuja razão poderia parecer profundamente misteriosa. O esclarecimento não estava disponível, e o estudante seria presenteado com o que realmente parecia ser como a revelação de um oráculo – algo cuja verdade não deveria ser questionada, mas que se corretamente interpretada e desenvolvida certamente levaria adiante para uma verdade profunda. Talvez todos nós fiquemos com essa impressão agora.
O falcão é sobrevivido por seus filhos.
– Stephen William Hawking, físico, nascido a 8 de Janeiro de 1942; morreu a 14 de Março de 2018
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