Hawking tacklede det største spørgsmål af alle - hvordan begyndte universet?

Med Stephen Hawkings død, verden har mistet en eventyrer.

Jeg var en af ​​de mange, der første gang mødte de dybe ideer om kosmologi gennem Hawkings bog A Brief History of Time, og fandt mig selv inspireret. For sine læsere afslørede Hawking en helt ny verden - der viser, hvordan fysik kan løse nogle af de dybe spørgsmål i vores eksistens, helt til det dybeste af alt:hvordan begyndte universet?

Fysik opfattes ofte som tør og blottet for fantasi, men som forskere indser vi, at det ikke kunne være længere fra sandheden. I forskning, vi smider rutinemæssigt antagelser i skraldespanden, lege med "hvad nu hvis" scenarier, og stole på indsigt og kreativitet for at udforske nye ideer, der kan bringe os ud over grænserne for den fysik, vi allerede kender. Stephen Hawking var en mester i dette.

Teori om alt

Det, der gjorde Hawking til sådan en banebryder, var hans forsøg på at fusionere kvantefysik og generel relativitetsteori.

Situationen i moderne fysik er både stærk og forfærdelig. Vi har to utrolig stærke teorier, der har bestået hver eneste test, vi kan kaste på dem, og alligevel kan vi ikke forene dem.

Generel relativitetsteori er vores teori om tyngdekraft, med tak til Einstein, og kvantefysik er vores teori om alt andet – især, hvordan partikler interagerer. Begge er blevet testet med utrolig præcision og er blevet hverdagsredskaber. Vi bruger generel relativitetsteori til at gøre vores GPS-system nøjagtigt, og kvantefysik bruges til at designe nøgleelementer i al højteknologi.

Imidlertid, vi har stadig ingen teori, der kombinerer de to, og dette har forvirret fysikere i et århundrede. Sammenlægningen af ​​de to teorier engagerede Einstein i sidste halvdel af sit liv uden held.

Jagten på en kvanteteori om tyngdekraft, der også kan forklare hele universet, er kendt som søgen efter en "teori om alt", eller "ToE".

Hawkings mest berømte indsigt var at tage spørgsmålet om, hvad der ville ske, hvis man tog et kvantesystem og placerede det nær begivenhedshorisonten af ​​et sort hul, alvorligt. Selv uden en endelig teori om kvantetyngdekraft, han afslørede, at man under nogle særlige omstændigheder kan beregne løsninger alligevel.

'Guds sind'

Hawking beskrev berømt søgen efter en teori om alt i analogi med Gud:"Hvis vi opdager en teori om alting... ville det være den menneskelige fornufts ultimative triumf - for så ville vi virkelig kende Guds sind."

Han blev tvunget til at forklare denne linje mange gange. Som en hengiven ateist gjorde han det klart, at han ikke mente, at vi ville forstå en guddom, men snarere at vi ville være i stand til at forklare, ved hjælp af fysik, fødslen af ​​selve universet, og alle processerne i det, viser således, at der ikke er behov for en gud.

Med hans egne ord:"Gud kan eksistere, men videnskaben kan forklare universet uden behov for en skaber."

Hvordan det store brag slog

Vi ved, at intet, ikke engang lys, kan undslippe et sort huls tyngdekraft. Alligevel, Hawking opdagede, at sorte huller skulle "gløde". Det lys, de udsender, er nu kendt som "Hawking-stråling".

Men hvis lys ikke kan flygte fra sorte huller, hvordan kan de lyse?

Begivenhedshorisonten for et sort hul er point of no return. Når du først er inden for begivenhedshorisonten, kan du aldrig undslippe, og intet lys du udsender vil nogensinde blive set udenfor. Grunden til, at sorte huller kan gløde, er, at der faktisk ikke kommer noget lys inde fra begivenhedshorisonten. Lyset bliver skabt lige udenfor det, takket være det sorte huls interaktion med kvantevakuumet.

Dette leder til et andet spørgsmål, fordi en anden vigtig regel i fysikken er bevarelse af energi; du kan ikke skabe noget af ingenting. Så for at gløde, det sorte hul skal betale en pris, og den betaler med den eneste valuta, den har – dens masse.

Når det sorte hul udsender lys, bliver det lettere, og jo lysere det sorte hul er, jo mere dramatisk skinner det, som fremskynder dens død, indtil det fordamper til ingenting i et intenst strålingsglimt.

Hvor spektakulært det end kan være, det kan virke en bagatel esoterisk:hvorfor skulle vi bekymre os om, hvordan sorte huller opfører sig? Godt, teorierne, Hawking udviklede, har også betydning for spørgsmålet om, hvordan universet begyndte. Hawking foreslog en mekanisme, gennem kvantefysik, hvorved et univers kunne blive født. Med andre ord, han foreslog et svar på, hvordan det store brag bragede.

Rummets symfoni

Hawking blev en af ​​verdens mest genkendelige fysikere. Hans berømmelse så ham ofte optræde i populærkulturen, inklusive på Simpsons og Star Trek (hvor han spillede sig selv). Ikke kun en fremragende forsker, han var en fremragende formidler, og dette adskilte ham fra sine jævnaldrende. Hans A Brief History of Time solgte mere end 10 millioner eksemplarer og blev oversat til mindst 35 sprog.

En af de fantastiske ting ved A Brief History of Time var, at den gjorde komplekse ideer enkle, men vigede heller ikke tilbage for at give de blodige detaljer. Hawking viste respekt for sine læsere og deres potentiale til at forstå - måske havde de højere forventninger til dem, end de havde til dem selv. Som resultat, han var i stand til at formidle en stor følelse af tankedybden bag teorierne.

Millioner af læsere opslugt af hans bog efterlod en følelse af undren, selv om de manglede fuld forståelse. Som at lytte til en symfoni, du kan værdsætte musikkens skønhed og kompleksitet uden at vide, hvordan man spiller nogen af ​​instrumenterne.

Hawking spillede rummets symfoni til ord på en side, som efterlod folk med en følelse af, at de havde oplevet noget dybt, selvom de ikke helt havde forstået det.

Vær nysgerrig

At Hawking overlevede indtil 76 år er virkelig bemærkelsesværdigt.

Diagnosticeret med amyotrofisk lateral sklerose (ALS) som 22-årig, han fik kun to år tilbage at leve.

I stedet for at blive besejret af en sådan diagnose dykkede han ind i forskningen med en hast, måske inspireret af hans begrænsede tid. Han besluttede sig for at gøre noget væsentligt med sin tid tilbage, og dermed angreb nogle af de mest dybtgående og udfordrende spørgsmål i fysikken.

Til gavn for menneskeheden bukkede han ikke under for sygdommen og var i stand til at fortsætte med at forske i endnu et halvt århundrede. At han nægtede at lade fysiske vanskeligheder afholde ham fra sit livsværk er en inspiration for os alle.

Han var også en rigtig karakter, og er berømt for at placere højprofilerede væddemål på store fysikspørgsmål (som han normalt tabte). I 1974 væddede han på, at røntgenkilden i centrum af vores galakse, Cygnus X-1, var ikke et sort hul, men indrømmede tabet på grund af overvældende beviser i 1990.

Fra vores moderne perspektiv er det forbløffende at indse, at al hans tidlige forskning om sorte huller blev udført, før vi overhovedet var sikre på, at de eksisterede.

Et af Hawkings mest fascinerende væddemål handlede om "informationsparadokset". Det faktum, at sorte huller kan fordampe, viste sig at være ekstremt forvirrende, fordi al information om, hvad der gik ind i dem, går tabt, da det sorte hul forsvinder. I kvantefysik kan du ikke ødelægge information, altså paradokset.

Selvom Hawking indrømmede dette væddemål meget offentligt i 2004, de fleste fysikere vil stadig hævde, at svaret er uafklaret. For nylig har det set en genopblussen af ​​interessen med "firewall-paradokset", og Hawking selv tilføjede nye ideer til debatten selv i sine sidste par år.

Når vi siger farvel til en af ​​vor tids største tænkere, Jeg efterlader dig med nogle af hans bedste råd:"Se op på stjernerne og ikke ned ved dine fødder. Prøv at forstå, hvad du ser, og spekulerer på, hvad der får universet til at eksistere. Vær nysgerrig."

Med Stephen Hawkings bortgang, menneskeheden har mistet et strålende sind og et inspirerende menneske.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.