Imaginea lui Stephen Hawking – care a murit la vârsta de 76 de ani – în scaunul său cu rotile motorizat, cu capul ușor contorsionat într-o parte și mâinile încrucișate pentru a acționa comenzile, a captat imaginația publicului, ca un adevărat simbol al triumfului minții asupra materiei. La fel ca și în cazul oracolului Delphic din Grecia antică, deficiența fizică părea compensată de daruri aproape supranaturale, care îi permiteau minții sale să cutreiere liber universul, dezvăluind, pe alocuri, în mod enigmatic, unele dintre secretele sale ascunse vederii muritorilor obișnuiți.
Desigur, o astfel de imagine romanțată nu poate reprezenta decât un adevăr parțial. Cei care l-au cunoscut pe Hawking vor aprecia în mod clar prezența dominantă a unei ființe umane reale, cu o enormă poftă de viață, un umor deosebit și o determinare extraordinară, dar cu slăbiciuni umane normale, precum și cu punctele sale forte mai evidente. Pare clar că a avut o mare plăcere în rolul său perceput în mod obișnuit ca „omul de știință celebru nr. 1”; audiențe uriașe participau la prelegerile sale publice, poate nu întotdeauna doar pentru edificare științifică.
Comunitatea științifică ar putea foarte bine să-și formeze o evaluare mai sobră. El a fost extrem de apreciat, având în vedere numeroasele sale contribuții extrem de impresionante, uneori revoluționare, la înțelegerea fizicii și geometriei universului.
Hawking fusese diagnosticat la scurt timp după ce împlinise 21 de ani ca suferind de o boală incurabilă nespecificată, care a fost apoi identificată ca fiind boala degenerativă fatală degenerativă a neuronilor motori, scleroza laterală amiotrofică, sau SLA. La scurt timp după aceea, în loc să cedeze în fața depresiei, așa cum ar fi făcut alții, a început să se concentreze asupra unora dintre cele mai fundamentale întrebări referitoare la natura fizică a universului. La momentul potrivit, avea să obțină succese extraordinare împotriva celor mai severe handicapuri fizice. Sfidând opinia medicală consacrată, a reușit să mai trăiască încă 55 de ani.
Fondamentul său era academic, deși nu direct în matematică sau fizică. Tatăl său, Frank, era expert în boli tropicale, iar mama sa, Isobel (născută Walker), era o radicală liber-cugetătoare care a avut o mare influență asupra lui. S-a născut la Oxford și s-a mutat la St Albans, Hertfordshire, la vârsta de opt ani. Educat la școala din St Albans, a obținut o bursă pentru a studia fizica la University College, Oxford. A fost recunoscut ca fiind neobișnuit de capabil de către profesorii săi, dar nu și-a luat munca cu totul în serios. Deși a obținut o diplomă de primă clasă în 1962, aceasta nu a fost una deosebit de remarcabilă.
A decis să își continue cariera în fizică la Trinity Hall, Cambridge, propunându-și să studieze cu distinsul cosmolog Fred Hoyle. A fost dezamăgit să constate că Hoyle nu l-a putut lua, persoana disponibilă în acel domeniu fiind Dennis Sciama, necunoscut lui Hawking la acea vreme. De fapt, acest lucru s-a dovedit a fi fortuit, pentru că Sciama devenea o figură remarcabil de stimulativă în cosmologia britanică și avea să supervizeze mai mulți studenți care aveau să își facă un nume impresionant în anii următori (inclusiv viitorul astronom regal Lord Rees of Ludlow).
Sciama părea să știe tot ce se întâmpla în fizică la acea vreme, în special în cosmologie, și transmitea un entuziasm contagios tuturor celor care îl întâlneau. Era, de asemenea, foarte eficient în a aduce laolaltă oameni care ar putea avea lucruri semnificative pentru a comunica între ei.
Când Hawking era în al doilea an de cercetare la Cambridge, eu (pe atunci la Birkbeck College din Londra) stabilisem o anumită teoremă matematică de relevanță. Aceasta arăta, pe baza câtorva ipoteze plauzibile (prin utilizarea unor tehnici globale/topologice în mare parte necunoscute fizicienilor de la acea vreme), că o stea prea masivă care se prăbușește ar avea ca rezultat o singularitate în spațiu-timp – un loc în care ar fi de așteptat ca densitățile și curburile spațio-temporale să devină infinite – dându-ne imaginea a ceea ce numim acum o „gaură neagră”. O astfel de singularitate spațio-temporală s-ar afla adânc în interiorul unui „orizont”, prin care niciun semnal sau corp material nu poate scăpa. (Această imagine fusese prezentată de J. Robert Oppenheimer și Hartland Snyder în 1939, dar numai în circumstanțele speciale în care se presupunea o simetrie sferică exactă. Scopul acestei noi teoreme a fost de a evita astfel de ipoteze nerealiste de simetrie). La această singularitate centrală, teoria clasică a relativității generale a lui Einstein și-ar fi atins limitele.
Între timp, Hawking se gândise, de asemenea, la acest tip de problemă cu George Ellis, care lucra la un doctorat la St John’s College, Cambridge. Cei doi bărbați lucraseră la un tip mai limitat de „teoremă a singularității” care necesita o ipoteză nerezonabil de restrictivă. Sciama a ținut să ne aducă împreună pe Hawking și pe mine, și nu i-a luat mult timp lui Hawking să găsească o modalitate de a utiliza teorema mea într-un mod neașteptat, astfel încât să poată fi aplicată (într-o formă inversată în timp) într-un cadru cosmologic, pentru a arăta că singularitatea spațiu-timp denumită „big bang” era, de asemenea, o caracteristică nu doar a modelelor cosmologice standard foarte simetrice, ci și a oricărui model calitativ similar, dar asimetric.
Câteva dintre ipotezele din teorema mea originală par mai puțin naturale în cadrul cosmologic decât în cazul colapsului la o gaură neagră. Pentru a generaliza rezultatul matematic astfel încât să elimine astfel de ipoteze, Hawking s-a angajat într-un studiu al unor noi tehnici matematice care păreau relevante pentru problemă.
Un corp puternic de lucrări matematice cunoscut sub numele de teoria Morse făcuse parte din mașinăria matematicienilor activi în studiul global (topologic) al spațiilor riemanniene. Cu toate acestea, spațiile care sunt folosite în teoria lui Einstein sunt de fapt pseudo-Riemanniene, iar teoria Morse relevantă diferă în moduri subtile, dar importante. Hawking a dezvoltat singur teoria necesară (ajutat, în anumite privințe, de Charles Misner, Robert Geroch și Brandon Carter) și a reușit să o folosească pentru a produce noi teoreme de o natură mai puternică, în care ipotezele teoremei mele au putut fi slăbite considerabil, demonstrând că o singularitate de tip big-bang era o implicație necesară a relativității generale a lui Einstein în circumstanțe largi.
Câțiva ani mai târziu (într-o lucrare publicată de Royal Society în 1970, moment în care Hawking devenise membru „pentru distincție în știință” al Gonville and Caius College, Cambridge), el și cu mine ne-am unit forțele pentru a publica o teoremă și mai puternică, care a subsumat aproape toate lucrările din acest domeniu care au existat înainte.
În 1967, Werner Israel a publicat o lucrare remarcabilă care avea ca implicație faptul că găurile negre care nu se rotesc, atunci când în cele din urmă s-au așezat pentru a deveni staționare, vor deveni în mod necesar complet sferic simetrice. Rezultatele ulterioare ale lui Carter, David Robinson și alții au generalizat acest lucru pentru a include găurile negre în rotație, implicația fiind că geometria finală a spațiului-timp trebuie să fie în mod necesar în acord cu o familie explicită de soluții ale ecuațiilor lui Einstein găsite de Roy Kerr în 1963. Un ingredient cheie al argumentului complet a fost faptul că, dacă există o rotație, atunci trebuie să existe o simetrie axială completă. Acest ingredient a fost practic furnizat de Hawking în 1972.
Concluzia foarte remarcabilă a tuturor acestor lucruri este că găurile negre pe care ne așteptăm să le găsim în natură trebuie să se conformeze acestei geometrii Kerr. După cum a comentat ulterior marele astrofizician teoretician Subrahmanyan Chandrasekhar, găurile negre sunt cele mai perfecte obiecte macroscopice din univers, fiind construite tocmai din spațiu și timp; în plus, ele sunt și cele mai simple, deoarece pot fi descrise cu exactitate de o geometrie cunoscută în mod explicit (cea a lui Kerr).
În urma activității sale în acest domeniu, Hawking a stabilit o serie de rezultate importante despre găurile negre, cum ar fi un argument pentru faptul că orizontul de evenimente (suprafața care le delimitează) trebuie să aibă topologia unei sfere. În colaborare cu Carter și James Bardeen, în lucrarea publicată în 1973, el a stabilit unele analogii remarcabile între comportamentul găurilor negre și legile de bază ale termodinamicii, unde s-a demonstrat că suprafața orizontului și gravitația suprafeței sale sunt analoge, respectiv, cu mărimile termodinamice de entropie și temperatură. Ar fi corect să spunem că, în perioada sa extrem de activă care a condus la această lucrare, cercetările lui Hawking în relativitatea generală clasică erau cele mai bune din lume la acea vreme.
Hawking, Bardeen și Carter au luat comportamentul lor „termodinamic” al găurilor negre ca fiind puțin mai mult decât o simplă analogie, fără conținut fizic literal. Cu aproximativ un an mai devreme, Jacob Bekenstein demonstrase că cerințele de coerență fizică implică – în contextul mecanicii cuantice – faptul că o gaură neagră trebuie să aibă într-adevăr o entropie fizică reală („entropie” fiind o măsură a fizicianului pentru „dezordine”) care este proporțională cu suprafața orizontului său, dar nu a putut stabili cu precizie factorul de proporționalitate. Totuși, pe de altă parte, se părea, pe de altă parte, că temperatura fizică a unei găuri negre trebuie să fie exact zero, în contradicție cu această analogie, deoarece nicio formă de energie nu ar putea scăpa din ea, motiv pentru care Hawking și colegii săi nu erau pregătiți să ia analogia lor complet în serios.
Hawking și-a îndreptat atunci atenția asupra efectelor cuantice în legătură cu găurile negre și s-a angajat într-un calcul pentru a determina dacă micile găuri negre rotative care ar putea, probabil, să fie create în big bang ar radia energia lor rotațională. El a fost surprins să constate că, indiferent de orice rotație, acestea ar radia energia lor – care, prin E=mc2 al lui Einstein, înseamnă masa lor. În consecință, orice gaură neagră are de fapt o temperatură diferită de zero, ceea ce corespunde exact analogiei Bardeen-Carter-Hawking. Mai mult, Hawking a reușit să furnizeze valoarea exactă „un sfert” pentru constanta de proporționalitate a entropiei pe care Bekenstein nu reușise să o determine.
Această radiație provenită de la găurile negre pe care Hawking a prezis-o este acum, în mod foarte potrivit, denumită radiația Hawking. Cu toate acestea, pentru orice gaură neagră care este de așteptat să apară în procesele astrofizice normale, radiația Hawking ar fi extrem de mică și, cu siguranță, neobservabilă în mod direct prin orice tehnică cunoscută astăzi. Dar el a susținut că găuri negre foarte mici ar fi putut fi produse chiar în timpul big bang-ului, iar radiația Hawking de la astfel de găuri s-ar fi acumulat într-o explozie finală care ar putea fi observată. Se pare că nu există dovezi pentru astfel de explozii, ceea ce arată că big bang-ul nu a fost atât de conciliant pe cât și-ar fi dorit Hawking, iar acest lucru a fost o mare dezamăgire pentru el.
Aceste realizări au fost cu siguranță importante pe plan teoretic. Ele au stabilit teoria termodinamicii găurilor negre: combinând procedeele teoriei cuantice (a câmpurilor) cu cele ale relativității generale, Hawking a stabilit că este necesar să se aducă și un al treilea subiect, termodinamica. Acestea sunt considerate în general drept cele mai mari contribuții ale lui Hawking. Faptul că ele au implicații profunde pentru viitoarele teorii ale fizicii fundamentale este de netăgăduit, dar natura detaliată a acestor implicații este încă o chestiune care face obiectul unor dezbateri foarte aprinse.
Hawking însuși a fost capabil să concluzioneze din toate acestea (deși nu cu acceptul universal al fizicienilor de particule) că acei constituenți fundamentali ai materiei obișnuite – protonii – trebuie să se dezintegreze în cele din urmă, deși cu o rată de dezintegrare care depășește tehnicile actuale de observare a acesteia. De asemenea, a oferit motive pentru a suspecta că însăși regulile mecanicii cuantice ar putea avea nevoie de modificări, un punct de vedere pe care părea inițial să îl favorizeze. Dar mai târziu (din nefericire, după părerea mea) a ajuns la un punct de vedere diferit, iar la conferința internațională de la Dublin privind gravitația din iulie 2004, a anunțat public o schimbare de opinie (recunoscând astfel un pariu cu fizicianul de la Caltech, John Preskill) în ceea ce privește „pierderea de informație” în interiorul găurilor negre pe care o prezisese inițial.
După lucrările sale privind găurile negre, Hawking și-a îndreptat atenția către problema gravitației cuantice, dezvoltând idei ingenioase pentru rezolvarea unora dintre problemele de bază. Gravitatea cuantică, care presupune impunerea corectă a procedurilor cuantice ale fizicii particulelor asupra structurii înseși a spațiului-timp, este în general considerată ca fiind cea mai fundamentală problemă de bază nerezolvată din fizică. Unul dintre scopurile sale declarate este acela de a găsi o teorie fizică suficient de puternică pentru a face față singularităților spațio-temporale ale relativității generale clasice în găurile negre și în big bang.
Lucrările lui Hawking, până în acest moment, deși au implicat procedurile mecanicii cuantice în cadrul spațiului-timp curbat al teoriei generale a relativității lui Einstein, nu au furnizat o teorie a gravitației cuantice. Aceasta ar fi necesitat ca procedurile de „cuantificare” să fie aplicate la spațiul-timp curbat al lui Einstein însuși, nu doar la câmpurile fizice din interiorul spațiului-timp curbat.
Cu James Hartle, Hawking a dezvoltat o procedură cuantică pentru tratarea singularității big-bang-ului. Aceasta este denumită ideea „no-boundary”, prin care singularitatea este înlocuită de un „capac” neted, aceasta fiind comparată cu ceea ce se întâmplă la polul nord al Pământului, unde conceptul de longitudine își pierde sensul (devine singular), în timp ce polul nord în sine are o geometrie perfect bună.
Pentru a da sens acestei idei, Hawking a trebuit să invoce noțiunea sa de „timp imaginar” (sau „euclidizare”), care are ca efect convertirea geometriei „pseudo-Riemanniene” a spațiului-timp al lui Einstein într-una mai standard Riemanniană. În ciuda ingeniozității multora dintre aceste idei, rămân dificultăți grave (una dintre acestea fiind modul în care proceduri similare ar putea fi aplicate la singularitățile din interiorul găurilor negre, ceea ce este fundamental problematic).
Există multe alte abordări ale gravitației cuantice urmărite la nivel mondial, iar procedurile lui Hawking, deși foarte respectate și încă investigate, nu sunt cele mai popular urmate, deși toate celelalte au și ele partea lor de dificultăți fundamentale.
Până la sfârșitul vieții sale, Hawking și-a continuat cercetările în problema gravitației cuantice, precum și în problemele conexe ale cosmologiei. Dar, concomitent cu interesele sale strict de cercetare, el s-a implicat din ce în ce mai mult în popularizarea științei și, în special, a propriilor sale idei. Acest lucru a început cu scrierea cărții sale de un succes uluitor O scurtă istorie a timpului (1988), care a fost tradusă în aproximativ 40 de limbi și s-a vândut în peste 25 de milioane de exemplare în întreaga lume.
Nu încape îndoială că titlul strălucitor a fost un factor care a contribuit la succesul fenomenal al cărții. De asemenea, subiectul este ceva care captează imaginația publicului. De asemenea, există un stil direct și clar, pe care Hawking trebuie să îl fi dezvoltat ca o chestiune de necesitate atunci când a încercat să facă față limitărilor impuse de dizabilitățile sale fizice. Înainte de a fi nevoit să se bazeze pe discursul său computerizat, nu putea vorbi decât cu mare dificultate și cu mari eforturi, așa că a trebuit să facă tot ce putea cu propoziții scurte și directe la subiect. În plus, este greu de negat că starea sa fizică trebuie să fi captat ea însăși imaginația publicului.
Deși diseminarea științei în rândul unui public mai larg a fost cu siguranță unul dintre scopurile lui Hawking în scrierea cărții sale, el a avut, de asemenea, scopul serios de a face bani. Nevoile sale financiare erau considerabile, așa cum o cerea anturajul său format din familie, asistente medicale, asistenți medicali și echipamente din ce în ce mai scumpe. O parte, dar nu toate acestea au fost acoperite de subvenții.
Invitarea lui Hawking la o conferință a implicat întotdeauna organizatorii în calcule serioase. Cheltuielile de călătorie și de cazare ar fi fost enorme, nu în ultimul rând din cauza numărului mare de persoane care ar fi trebuit să-l însoțească. Dar o conferință populară susținută de el ar fi întotdeauna sold-out și ar fi nevoie de aranjamente speciale pentru a găsi o sală de conferințe suficient de mare. Un factor suplimentar ar fi asigurarea faptului că toate intrările, scările, lifturile și așa mai departe ar fi adecvate pentru persoanele cu dizabilități, în general, și pentru scaunul său cu rotile, în special.
În mod clar s-a bucurat de faima sa, profitând de multe ocazii de a călători și de a avea experiențe neobișnuite (cum ar fi coborârea într-un puț de mină, vizitarea Polului Sud și supunerea la gravitația zero a căderii libere) și de a se întâlni cu alte persoane distinse.
Politețea de prezentare a conferințelor sale publice a crescut odată cu trecerea anilor. Inițial, materialul vizual era format din desene line pe transparențe, prezentate de un student. Dar în anii următori au fost folosite materiale vizuale impresionante generate pe calculator. El controla materialul verbal, propoziție cu propoziție, așa cum ar fi fost pronunțat de vocea sa cu accent american generată de calculator. Imagini de înaltă calitate și grafică generată pe calculator au apărut, de asemenea, în cărțile sale populare ulterioare The Illustrated Brief History of Time (1996) și The Universe in a Nutshell (2001). Împreună cu fiica sa, Lucy, a scris cartea de știință expozitivă pentru copii George’s Secret Key to the Universe (2007) și a fost editor, coautor și comentator pentru multe alte lucrări de popularizare a științei.
A primit multe distincții și onoruri înalte. În special, a fost ales membru al Societății Regale la vârsta remarcabil de timpurie de 32 de ani și a primit cea mai înaltă distincție a acesteia, medalia Copley, în 2006. În 1979, a devenit al 17-lea titular al catedrei Lucasian de filozofie naturală din Cambridge, la aproximativ 310 ani după ce Sir Isaac Newton a devenit al doilea titular al acesteia. A devenit Companion de Onoare în 1989. A avut o apariție ca invitat în programul de televiziune Star Trek: The Next Generation, a apărut sub formă de desen animat în The Simpsons și a fost portretizat în filmul The Theory of Everything (2014).
Este clar că îi datorează foarte mult primei sale soții, Jane Wilde, cu care s-a căsătorit în 1965 și cu care a avut trei copii, Robert, Lucy și Timothy. Jane l-a sprijinit în mod excepțional în multe privințe. Este foarte posibil ca unul dintre cele mai importante dintre acestea să fi fost faptul că i-a permis să facă lucruri pentru el însuși într-o măsură neobișnuită.
A fost o persoană extraordinar de determinată. Insista ca el să facă lucrurile pentru el însuși. Acest lucru, la rândul său, poate că i-a menținut mușchii activi într-un mod care a întârziat atrofierea lor, încetinind astfel progresul bolii. Cu toate acestea, starea sa a continuat să se deterioreze, până când aproape că nu mai avea aproape nicio mișcare, iar vorbirea sa abia dacă mai putea fi deslușită, cu excepția câtorva persoane care îl cunoșteau bine.
A contractat o pneumonie în timp ce se afla în Elveția, în 1985, și a fost necesară o traheotomie pentru a-i salva viața. În mod ciudat, după această întâlnire cu moartea, progresul bolii sale degenerative a părut să încetinească până la o oprire virtuală. Cu toate acestea, traheotomia sa a împiedicat orice formă de vorbire, astfel încât achiziționarea unui sintetizator de vorbire computerizat a venit ca o necesitate în acel moment.
În urma confruntării sale cu pneumonia, casa familiei Hawkings a fost aproape ocupată de asistente și asistenți medicali, iar el și Jane s-au îndepărtat. Au divorțat în 1995. În același an, Hawking s-a căsătorit cu Elaine Mason, care fusese una dintre asistentele sale. Sprijinul ei a luat o formă diferită de cea a lui Jane. În starea sa fizică mult mai slabă, dragostea, grija și atenția pe care ea i le-a oferit l-au susținut în toate activitățile sale. Cu toate acestea, și această relație a luat sfârșit, iar el și Elaine au divorțat în 2007.
În ciuda circumstanțelor sale fizice teribile, el a rămas aproape întotdeauna pozitiv în ceea ce privește viața. S-a bucurat de munca sa, de compania altor oameni de știință, de artă, de roadele faimei sale, de călătoriile sale. Îi făcea o mare plăcere copiilor, uneori distrându-i prin rotirea în scaunul său cu rotile motorizat. Problemele sociale îl preocupau. A promovat înțelegerea științifică. Putea fi generos și era foarte adesea spiritual. Ocazional, putea să dea dovadă de aroganță, ceea ce nu este neobișnuit în rândul fizicienilor care lucrează în domeniul de vârf, și avea o tentă autocratică. Cu toate acestea, putea, de asemenea, să dea dovadă de o adevărată umilință care este semnul măreției.
Hawking a avut mulți studenți, dintre care unii și-au făcut mai târziu un nume important. Cu toate acestea, a fi un student al său nu a fost ușor. Se știa că își trecea scaunul cu rotile peste piciorul unui student care îi provoca iritare. Declarațiile sale aveau o mare autoritate, dar dificultățile sale fizice făceau ca acestea să fie adesea enigmatice în scurtimea lor. Un coleg capabil ar putea fi capabil să deslușească intenția din spatele lor, dar ar fi o altă problemă pentru un student neexperimentat.
Pentru un astfel de student, o întâlnire cu Hawking ar putea fi o experiență descurajantă. Hawking i-ar putea cere studentului să urmeze un traseu obscur, al cărui motiv ar putea părea profund misterios. Clarificările nu erau disponibile, iar studentului i s-ar fi prezentat ceea ce părea într-adevăr a fi ca o revelație a unui oracol – ceva al cărui adevăr nu trebuia să fie pus la îndoială, dar care, dacă era interpretat și dezvoltat corect, ar fi condus cu siguranță mai departe spre un adevăr profund. Poate că toți am rămas cu această impresie acum.
Hawking este supraviețuit de copiii săi.
– Stephen William Hawking, fizician, născut la 8 ianuarie 1942; a murit la 14 martie 2018
{{topLeft}}
{{bottomLeft}}
{{topRight}}
{{bottomRight}}
.
{{/goalExceededMarkerPercentage}}
{{/ticker}}
{{heading}}
{{#paragraphs}}
{{.}}}
{{{/paragrafe}}{{{highlightedText}}
- Share on Facebook
- Share on Twitter
- Share via Email
- Share on LinkedIn
- Share on Pinterest
- Share on WhatsApp
- Share on Messenger
.