Evreni geri saran ve kara deliklerin sıcak sınır bölgelerinden gelen parçacıkları arttıran fizikçi Stephen Hawking, bugün 76 yaşında (8 Ocak).
Hawking, dünyaca ünlü bir kozmolog olmanın yanı sıra bir pop kültürü simgesi haline geldi. Çarpıcı bir figür: amiyotrofik lateral skleroz veya ALS tarafından büyük ölçüde hareketsizleştirilmiş bir vücutta kıvrılmış bir dahi. Gelişmiş bir tekerlekli sandalye ile desteklenir ve yanaklarındaki tek bir kasın hareketlerini konuşmaya dönüştüren nadir ve özel bir sistemle dünyaya iletişim kurar. Bu modda "Star Trek: Yeni Nesil", "The Simpsons" ve "The Big Bang Theory" filmlerinde yer aldı.
Ancak Hawking'in en kalıcı mirası, 20. yüzyılın ikinci yarısının en önemli fizikçisi olacak - Albert Einstein ve Werner Heisenberg gibi figürlerin daha önceki eserlerini alan ve bunları davranışlarının tutarlı bir açıklamasına yaklaşan bir şeye ören bir araştırmacı. kozmos.
"Geçmişimizde bir tekillik var"
İyi bir dahi hikayesi patlamadan daha az bir şeyle başlamaz, bu nedenle Hawking'in ilk büyük başarısının aynı zamanda Cambridge Üniversitesi'nde doktora tezi olması uygundur.
Hawking'in 1966'da onaylanan tezi dramatik bir argüman yaptı: tüm evrenin tek bir nokta olarak başladığı, sonsuz küçük ve yoğun ve kendi üzerine kıvrıldığı - her şeyin başında bir nokta. Veya daha sonra yazacağı gibi, özlü bir şekilde: "Geçmişimizde bir tekillik var."
Günümüzde yaygın olarak anlaşıldığı üzere Big Bang'in ilk açıklamasıydı: modern, sürekli genişleyen kozmosumuza giren zamanın uzak noktalarında sonsuz küçük bir nokta.
Hawking'in 2005'teki "Evrenin Kökeni" dersinde açıkladığı gibi, tezi bilim adamlarının geniş uzay boşluğunun, galaksiler arasındaki boşlukların genişlediğini gördükleri bir anda geldi. Ama nedenini bilmiyorlardı. Bazı fizikçiler Big Bang konseptinin daha zayıf versiyonlarını önerdiler, tekillik. Fakat Kararlı Devlet Evreni olarak adlandırılan başka bir teori baskındı.
"Galaksiler birbirinden uzaklaştıkça, Hawking Kararlı Devlet Evreni" dedi, "fikir, yeni galaksilerin uzay boyunca sürekli olarak yaratılması gereken maddeden oluşmasıydı. Evren sonsuza dek var olacak ve Bütün zamanlar."
Başka bir deyişle, birçok bilim adamı evrenin genişlediğini, ancak ona hiçbir başlangıç ve son vermeyen bir şekilde düşündüğünü söyledi.
Biyografi yazarı Kitty Ferguson'un "Stephen Hawking: Unfettered Mind" adlı kitabında (St. Martin Griffin, 2012) yazdığı gibi Hawking, 21 yaşında 1963 ALS teşhisini izleyen aylarda depresyonla mücadele etti ve bu akıl hastalığı devam etti, tezine hiç ulaşmadı. Ancak Ferguson'a göre depresyon, beklentileri aştığı ve lisansüstü öğrencileri yöneten Cambridge kurallarından bir istisna verildiğinde, ilk karısı Jane Wilde ile evlenmesine izin verildiği için azaldı.
Doktora tezi konusuna gelmeden önceki o dönemde Hawking, araştırmacıların nihayetinde önemsiz olduğunu düşündüğü işlerle kendilerini meşgul etme biçiminden hayal kırıklığına uğradığını bildirdi.
"İnsanlar, alan denklemlerine herhangi bir çözüm bulmaktan çok memnundular; eğer varsa, fiziksel öneme sahip olduklarını sormadılar."
Bu hayal kırıklığı onu ilk fırçasına şöhretle götürdü. Ferguson'un anlattığı gibi, Hawking Haziran 1964'te, Steady State Universe teorisinin ünlü bir gökbilimcisi ve savunucusu olan Fred Hoyle'den bir konferans dinlemek için gitti. Ders sırasında Hawking o kadar sinirli oldu ki Hoyle'ın sonuçlarından birine meydan okumak için kendini ayaklarına yasladı.
"Şaşırmış gibi bir Hoyle Hawking'e sonucun doğru mu yanlış mı olduğunu nasıl yargılayabileceğini sordu," diye yazdı Ferguson. "Hawking, 'bunu hallettiğini' söyledi."
Seyirciler etkilendi ve Hoyle, profesörün yaptığı araştırmada kafasındaki profesörün araştırmalarını parçaladığı görünen bu bilinmeyen yüksek lisans öğrencisi tarafından "çileden çıkarıldı" diye yazdı Ferguson. (Aslında Hawking, Hoyle'ın öğrencilerinden biriyle arkadaş olmuş ve konferanstan çok önce fikre saldırmaya başlamıştı.)
Kısa bir süre sonra, Ferguson yazdı, Hawking matematikçi Roger Penrose tarafından geliştirilen bir kozmolojik teori öğrendi: genel görelilikte teorize edilen tekillikler, sonsuz yoğunluk noktaları ve uzay-zaman eğriliği, aslında yeterince büyük yıldızlar kendi başlarına çöktüğünde ortaya çıkabilir.
"Hawking oradan ayrıldı," diye yazdı Ferguson zamanın yönünü tersine çevirdi ve uzay-zamanın sonsuz yoğunluğu ve sonsuz eğriliği - tekillik - dışa patladı ve genişlediğinde ne olacağını düşündü. Diyelim ki uzay-zaman, küçük, boyutsuz bir noktada sıkıca kıvrılmış, Büyük Patlama dediğimiz şeyde patladı ve bugünkü gibi görünene kadar genişledi. Zorunlu böyle mi oldu? "
Hawking, spekülasyon trenini sağlam destek hesaplamalarıyla destekledi. Bu hesaplamalara dayanan doktora tezi 1966'da onaylandı. Bu hesaplamalar, takip eden on yıl boyunca Penrose ile ortaklaşa yürütülen takip araştırmasıyla, bilim adamlarının Big Bang'i modern anlayışının temelini oluşturdu.
Aynı zamanda, Kararlı Durum Evren teorisinin bazı temel tahminleri, deneysel testlerde başarısız olmaya başladı ve Hawking'in erken evrenin gerçek tarihinin keşfi statüsünü pekiştirdi.
Kara delik patlamaları?
Hawking'in kariyerindeki tek başarısı, evrenin tarihsel şeklini keşfediyor olsaydı, yine de dev olurdu - DNA'nın çift sarmal şeklini keşfeden Rosalind Franklin'in veya Nicolaus Copernicus'un güneş sisteminin güneş merkezli modeli. Ama bu Hawking'in iki tanımlayıcı başarısından sadece biriydi.
İkincisi, Hawking radyasyonu, iki şeyin biraz anlaşılmasını gerektirir: kara delikler ve boş alanın kuantum mekaniği.
İlk olarak, kara delikler hakkında: Kara delik, kendi üzerine çökmüş ve o kadar yerçekimsel olarak yoğunlaşan bir yıldızdır ki, ışık bile merkezinin çevresindeki bir bölgeden kaçamaz. Olay ufku olarak adlandırılan bu noktanın ötesinde, uzay zamanı o kadar kıvrımlı ki, örtünün arkasına düşen her şey sonsuza dek kayboluyor. Bir kara delik, 1970'lerin başlarındaki bu anlayışa göre, asla ışık yaymaz, asla küçülmez, asla kütle kaybetmez; sadece kitle kazanır ve örtülü topraklarına daha fazla alan çeker.
İkincisi, kuantum mekaniğinde: Hawking'in kariyeri boyunca, bilim adamları uzun zamandır Heisenberg'in belirsizlik fiyatının boş alanın gerçekten boş olmadığını ima ettiğini biliyorlardı. Bunun yerine, "sanal" parçacıklar ile birlikte hareket eder - birlikte görünen, birbirinden ayrılan ve daha sonra birbirine çarpan ve ölçülemeyecek kadar kısa bir sürede yok olan madde-antimadde çiftleri. (Bilim adamları, bu sanal parçacıkların gerçekten var olup olmadığını ya da garip, olasılıksal doğası nedeniyle sadece kuantum denklemlerinde ortaya çıkıp çıkmadığını tartışıyor.)
1973 yazının sonlarında Stephen ve Jane Hawking Polonya'nın Varşova kentinde Copernicus'un 500. doğum gününü kutlayan bir konferans serisine katıldı. Orada Hawking, iki Sovyet fizikçisi Yakov Borisovich Zel'dovich ve öğrencisi Alexei Alexandrovich Starobinsky ile karşılaştı ve kara delikleri döndürme enerjisinin olay ufuklarının hemen dışında parçacıklar oluşturacağını göstermişti. Zel'dovich ve Starobinsky derslerinde bu parçacıkların uzaya bakacağını, kara deliğin bazı spinlerini giderdiklerini söyledi. Sonunda, Zel'dovich ve Starobinsky, kara deliklerin dönmeyi bırakacağını söyledi.
Ferguson, Hawking'in kafasına sıkışmış bir fikir yazdı ve Zel'dovich ve Starobinksy'nin hesaplamalarını tekrarlayıp düzeltmek için Cambridge'e döndü. Ama sonuçlarında ilk bıçaklarını aldığında, yeni bir şey ortaya çıktı.
Daha sonra 1988 tarihli "Kısa Zaman Tarihi" adlı kitabında, "Şaşırtıcı ve rahatsız edici bir şekilde, dönmeyen kara deliklerin bile görünüşte sabit bir oranda parçacıklar yaratması ve yayması gerektiğini buldum."
İşte bu nedenle, bu kitapta açıkladığı gibi:
Uzayda kara delikler varsa ve olay ufuklarını tanımladıysanız ve uzay sürekli "kendi kendini yok eden parçacıkların sanal çiftleri ile sürekli olarak yuvarlanıyorsa, bazen bu parçacıkların kara deliklerin olay ufuklarının kenarlarında var olması gerekir. bu parçacık çiftlerinin bir kısmı, olay ufkunun bir tarafına ayrılmış bir negatif-kütle antimadde parçacığı ve diğer tarafa ayrılmış diğer pozitif-kütle madde parçacığı ile mükemmel bir şekilde konumlandırılmış görünmelidir.
Hawking, bu garip durumun, parçacıkların sanal yarı-varlıklarından tam gerçekliğe etkili bir şekilde "artıracağını" fark etti, çünkü imha etmeyecek kadar ayrıldılar. Bu, enerji ve kütle parçacıklarının kara deliklerin olay ufuklarının yüzeyinden aktığı görülüyordu. Ve daha önce fizikçilerin sonsuza kadar karanlık bedenler olduğuna inandıkları bu enerji akışı, Hawking radyasyon adını aldı ve doğadaki "Kara Delik Patlamaları?"
Hawking radyasyonu fizikçilerin evreni anlama biçimini derinden değiştirdi. Hawking'in farkına varmadan önce, bilim adamları bir kara deliğe kaybolan herhangi bir maddenin veya enerjinin sonsuza kadar daha geniş evrenden gittiğine inanıyorlardı, öyle ki kara deliklerin olay ufukları, evrenin bazı şeylerinin asla geri dönmeyeceği duvarlar olarak hareket edecekti.
Ancak Hawking'in keşfi, kara deliklerin zamanla daha hızlı ve daha hızlı çürümesini gösterdi. Bir olay ufkunun yüzeyinden daha geniş evrene akan her pozitif parçacık için, negatif enerjiye ve kütleye sahip negatif bir parçacık olay ufkunun ötesindeki boşluğa düşerek oradaki kilitlenen toplam kütle ve enerjiyi azaltır. Zamanla bu işlem karadeliklerin büzülmesine neden olur. Ve küçüldüklerinde Hawking radyasyonuyla daha aktif hale gelecekler ve daha hızlı küçüleceklerdi.
Hawking, evrenin çökmekte olan yıldızlardan değil, erken evrenin aşırı baskılarından kaynaklanan "ilkel karadelikler" içermesi gerektiğini öngörüyordu. Bu kara deliklerin, aradan geçen milyarlarca yıl boyunca önemli ölçüde küçüleceğini ve küçük olay ufuklarının Hawking radyasyonunun güçlü ışınlarını yok edeceğini söyledi.
"Bu delikler pek hak edilmiyor siyah: onlar gerçekten Beyaz sıcak"Kısa bir Zaman Tarihi" yazdı.
Sonunda Hawking, patlayacaklarına karar verdi.
Hawking bu fikri paylaşmaya başladığında, Ferguson "Unfettered Mind" yazdı, akranları bunu parlak ya da sapkın olarak aldı. Penrose fısıltıları duyduğunda, fizikçi 1974 doğum günü yemeğine otururken Hawking'i çağırdı ve onu o kadar uzun süre tebrik etti ki akşam yemeği soğudu. Ancak aylar sonra, Hawking'in teklifini sunduğu sempozyumdaki moderatör, "tamamen çöp" ilan etmek için yükseldi.
Bugün, temel bir bilimsel gerçek olarak kabul edilir.
Kara deliklerin ötesinde
"Kara Delik Patlamaları?" Hawking, daha önceki katkılarına saldıran fikirler de dahil olmak üzere evrenin temelini oluşturan araştırmaları yayınlamaya devam etti. (Örneğin, Nature dergisinin 2014 yılında "Stephen Hawking: Kara Delik Yok" başlığına bakınız.)
Hawking, bir bilim iletişimcisi olarak daha sonraki kariyerinde en ünlü hale geldi. 1988 klasik "Zamanın Kısa Tarihi" ni 10 popüler bilim ve "Kısa Tarihim" başlıklı anılarıyla takip etti (Random House, 2013).
Hawking'in, uzun süredir azalan sağlığının bağlamını kabul etmeden insanın evreni anlamasına yaptığı büyük katkılardan bahsetmek imkansız. Hawking'in fiziğe yaptığı iki seminal katkısı, kendi başına yürüyebilen genç bir kişiden tekerlekli sandalyeye mahkum, konuşmasını bozan ve düşüncelerini transkripte etmek için karısına güvenen bir gençten dönüştüğü aynı dönemde geldi. .
ALS vücudu felç eder, ancak - en azından Hawking'in durumunda - zihne zarar vermez. Ferguson bunun için Hawking'in kendisini "son derece şanslı" olarak saydığını yazdı.
"Bu 1964'te doğruydu ve bugün de öyle," diye yazdı Ferguson, "Hawking söz konusu olduğunda, fiziksel problemlerinden ne kadar az yaratılmışsa o kadar iyi. 1989'da onun hakkındaki ilk kitabımla ilgili röportajlarda tanıdım, bilimsel çalışması hakkında yazacak olsaydım ve tamamen böyle bir işi yapmanın onun için çoğu insan için olduğundan daha fazla bir başarıyı temsil ettiğinden bahsetmezsem, bu ona iyi olurdu. "
Hawking, önemli olan aktivizm bağlamında sakatlığı tartışırken en rahat göründü. 1999'da dünya hükümetlerini engelli nüfuslarıyla ilişkilerini dönüştürmeye ve engelli insanların yaşamlarını iyileştiren hizmetleri genişletmeye çağıran bir tüzük imzalayarak Güney Afrikalı aktivist Desmond Tutu da dahil olmak üzere 12 önemli kişiden oluşan bir gruba katıldı.
Hawking ayrıca, Ağustos 2017'deki bir programda yetersiz finansman ve destek için yaptığı konuşmada Muhafazakar Parti Sağlık Sekreteri Jeremy Hunt'a saldıracak kadar evrensel sağlık bakımının ve Birleşik Krallık Ulusal Sağlık Servisi'nin (NHS) önemli bir savunucusu oldu.
"NHS olmadan burada olmazdım," dedi Hawking.
Hawking, yapay zeka veya uzaylılar hakkında yorum yaparken insanlığın geleceği hakkındaki fikirlerine en fazla dikkat çekme eğilimindedir. Ancak konuyla ilgili açıklamalarının çoğu daha aşağıya doğru: savaşlara karşı çıkmak, ABD Başkanı Donald Trump'ın iklim değişikliğini reddetmesinin gezegene zarar verebileceğinden ve İsrail'in küresel akademik boykotuna katılmasından endişe ediyor.
Live Science, Hawking'e çok mutlu yıllar ve daha pek çok şey diler.
