Ο Stephen Hawking ήταν ένας από τους μεγαλύτερους θεωρητικούς φυσικούς της εποχής μας, του οποίου η καριέρα διήρκεσε περισσότερα από 50 χρόνια.
Ο Χόκινγκ εργάστηκε για προχωρημένους διανοούμενουςτα σύνορα της φυσικής και οι θεωρίες του φαίνονταν συχνά περίεργες. Εν πάση περιπτώσει, τη στιγμή που τα πρωτοείπε. Ωστόσο, γίνονται αργά αλλά σίγουρα αποδεκτά στην επιστημονική κοινότητα. Από τις επαναστατικές απόψεις για τις μαύρες τρύπες μέχρι την εξήγηση πώς ξεκίνησε το σύμπαν, εδώ είναι μερικές από τις θεωρίες του που έχουν ήδη επιβεβαιωθεί και δεν έχουν επιβεβαιωθεί.
Το Big Bang κέρδισε
Ο Χόκινγκ άρχισε να γράφει τη διδακτορική του διατριβή σε μια εποχή που υπήρχε έντονη συζήτηση στην επιστημονική κοινότητα για το πώς ξεκίνησε το σύμπαν.Δύο αντίπαλες ιδέες είχαν τον δικό τους τρόπο να εξηγήσουν την αρχή των πάντων: τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης και τη θεωρία της σταθερότητας.Και οι δύο αναγνώρισαν ότι το σύμπαν διαστέλλεται, αλλά στην πρώτη επεκτείνεται από μια εξαιρετικά συμπαγή, υπερπυκνή κατάσταση, ενώ η δεύτερη υποθέτει ότι το σύμπαν διαστέλλεται για πάντα, με νέα ύλη να δημιουργείται συνεχώς για να διατηρήσει μια σταθερή πυκνότητα.
Ο Χόκινγκ έδειξε στη διατριβή του ότι η θεωρίαη σταθερή κατάσταση είναι μαθηματικά αντιφατική με τον εαυτό της. Ο φυσικός υποστήριξε ότι το σύμπαν ξεκίνησε ως ένα απείρως μικρό, απείρως πυκνό σημείο - με μια μοναδικότητα. Σήμερα η περιγραφή του Χόκινγκ είναι σχεδόν καθολικά αποδεκτή μεταξύ των μελετητών.
Οι μαύρες τρύπες είναι πραγματικές
Το όνομα του Χόκινγκ σχετίζεται περισσότερο με τους μαύρους.τρύπες - ένα άλλο είδος μοναδικότητας. Αυτά τα αντικείμενα σχηματίζονται όταν ένα αστέρι καταρρεύσει κάτω από τη δική του βαρύτητα. Το πρόβλημα ήταν ότι, αν και η ύπαρξη μαύρων τρυπών εντάσσεται στη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, έρχεται σε αντίθεση με την κβαντική φυσική. Ο Χόκινγκ επέστησε την προσοχή στις μαύρες τρύπες στις αρχές της δεκαετίας του 1970.
Εικόνα First Event Horizon μιας μαύρης τρύπας - κυκλοφόρησε από το National Science Foundation το 2019
Σύμφωνα με ένα άρθρο στη Nature, συνδύασε τις εξισώσειςΟ Αϊνστάιν με τις εξισώσεις της κβαντομηχανικής για να αποδείξει τη δυνατότητα των μαύρων τρυπών. Ως αποτέλεσμα, αυτό που ήταν θεωρητική αφαίρεση μετατράπηκε σε βιώσιμη θεωρία. Η τελική απόδειξη ότι ο Χόκινγκ είχε δίκιο ήρθε το 2019 όταν το τηλεσκόπιο Event Horizon κατέγραψε μια ζωντανή εικόνα μιας υπερμεγέθης μαύρης τρύπας που κρυβόταν στο κέντρο του γιγάντιου γαλαξία Μεσιέ 87.
Οι μαύρες τρύπες πήραν το όνομά τους από το γεγονόςότι η βαρύτητά τους είναι τόσο ισχυρή που φωτόνια ή σωματίδια φωτός δεν μπορούν να τα αφήσουν. Αλλά στα πρώτα γραπτά του για το θέμα, ο Χόκινγκ υποστήριξε ότι η κατάσταση δεν είναι τόσο απλή.
Ακτινοβολία Hawking
Οι μαύρες τρύπες πήραν το όνομά τους από το γεγονός ότι η βαρύτητά τους είναι τόσο ισχυρή που φωτόνια ή σωματίδια φωτός δεν μπορούν να τα αφήσουν. Αλλά στα πρώτα γραπτά του για το θέμα, ο Χόκινγκ ένιωθε διαφορετικά.
Εφαρμόζοντας την κβαντική θεωρία, δηλαδή την ιδέα τηςότι ζεύγη «εικονικών φωτονίων» θα μπορούσαν να δημιουργηθούν αυθόρμητα από το τίποτα, συνειδητοποίησε ότι μερικά από αυτά τα σωματίδια προφανώς εκπέμπονταν από τη μαύρη τρύπα. Αυτή η θεωρία, που τώρα ονομάζεται ακτινοβολία Hawking, επιβεβαιώθηκε πρόσφατα σε εργαστηριακό πείραμα στο Technion Israel Institute of Technology, Israel. Αντί για μια πραγματική μαύρη τρύπα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα ακουστικό ανάλογο - μια «ηχητική μαύρη τρύπα» από την οποία δεν μπορούν να διαφύγουν τα ηχητικά κύματα. Βρήκαν το ισοδύναμο της ακτινοβολίας Hawking ακριβώς όπως είχαν προβλέψει οι φυσικοί.
Παράδοξο πληροφοριών
Η ύπαρξη ακτινοβολίας Hawking δημιουργεί ένα σοβαρόπρόβλημα για τους θεωρητικούς. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Χόκινγκ, οι μαύρες τρύπες πρέπει να εκπέμπουν στοιχειώδη σωματίδια και να εξατμίζονται με την πάροδο του χρόνου. Αυτή φαίνεται να είναι η μόνη φυσική διαδικασία που «αφαιρεί» πληροφορίες από το σύμπαν. Αυτό σημαίνει ότι οι βασικές ιδιότητες του υλικού από το οποίο σχηματίστηκε η μαύρη τρύπα χάνονται για πάντα. η εξερχόμενη ακτινοβολία δεν μας λέει τίποτα γι 'αυτά. Ωστόσο, αυτό είναι αντίθετο με τις γενικές αρχές της κβαντομηχανικής. Αυτή η αντίφαση ονομάζεται «παράδοξο της πληροφορίας» και ο επιστήμονας εργάζεται για την επίλυσή της τα τελευταία 40 χρόνια.
Ο Χόκινγκ πίστευε ότι στην πραγματικότητα πληροφορίες γιαη σύνθεση των μαύρων οπών δεν χάνεται. Το 2016, ο καθηγητής δήλωσε ότι είναι αποθηκευμένο σε ένα σύννεφο σωματιδίων μηδενικής ενέργειας που περιβάλλει μια μαύρη τρύπα - ο επιστήμονας το ονόμασε "ελαφρύ χνούδι" στο άρθρο του Μαύρη τρύπα εντροπία και μαλακά μαλλιά.
Ο τίτλος του άρθρου είναι τόσο περίεργος με την πρώτη ματιάείναι μια αναφορά στο φυσικό «θεώρημα χωρίς μαλλιά» για μια μαύρη τρύπα, όπου το «τρίχωμα» είναι μια μεταφορά για πληροφορίες σχετικά με την ύλη που απορροφά η μαύρη τρύπα και δεν τις απελευθερώνει πίσω. Είναι αφιερωμένο στο παράδοξο της πληροφορίας: ένας επιστήμονας προσπαθεί εδώ και αρκετές δεκαετίες να καταλάβει τι συμβαίνει με τις πληροφορίες στις μαύρες τρύπες. Αλλά το «τριχωτό» θεώρημα της μαύρης τρύπας του Χόκινγκ είναι μόνο μία από τις πολλές υποθέσεις που διατυπώθηκαν και σήμερα το παράδοξο της πληροφορίας παραμένει άλυτο.
Πολυσύμπαν
Ένα από τα θέματα με τα οποία συνεργάστηκε ο Χόκινγκ στο τέλοςζωή, υπήρχε η θεωρία του πολυσύμπαντος - η ιδέα ότι το σύμπαν μας, το οποίο εμφανίστηκε ως αποτέλεσμα της Μεγάλης Έκρηξης, είναι απλώς ένα από ένα άπειρο αριθμό συνυπάρχοντων «συμπαντικών συνόλων».
Ωστόσο, ο Χόκινγκ δεν ήταν ικανοποιημένος με την υπόθεσημερικοί επιστήμονες ότι κάθε γελοία κατάσταση που μπορείτε να φανταστείτε συμβαίνει αυτή τη στιγμή κάπου σε αυτό το άπειρο σύνολο παράλληλων συμπάντων. Έτσι, στο τελευταίο του άρθρο του 2018, με τα δικά του λόγια, ο Χόκινγκ «προσπάθησε να δαμάσει το πολύκοσμο». Πρότεινε ένα νέο μαθηματικό πλαίσιο που, χωρίς να εγκαταλείψει το σύμπαν στο σύνολό του, το έκανε πεπερασμένο και όχι άπειρο. Αλλά, όπως συμβαίνει με κάθε εικασία για παράλληλα σύμπαντα, δεν έχουμε ιδέα αν οι ιδέες του είναι σωστές. Και είναι απίθανο οι επιστήμονες να είναι σε θέση να δοκιμάσουν την ιδέα του στο εγγύς μέλλον.
Υπόθεση σχετικά μεΑσφάλειαΧρονολογία
Όσο και αν ακούγεται εκπληκτικό, οι νόμοι της φυσικής ισχύουνμε την έννοια που τα καταλαβαίνουμε σήμερα - μην απαγορεύετε το ταξίδι στο χρόνο. Οι λύσεις στις εξισώσεις γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν περιλαμβάνουν "κλειστές καμπύλες χρόνου" που θα επιτρέψουν σε ένα άτομο να επιστρέψει στο παρελθόν του. Αλλά, πάλι, ο Χόκινγκ δεν ήταν ευχαριστημένος με αυτό - ήταν σίγουρος ότι το ταξίδι στο χρόνο προς τα πίσω δημιουργεί λογικά παράδοξα που είναι απλά αδύνατα.
Ως εκ τούτου, υπέθεσε ότι ορισμένοιένας άγνωστος προς το παρόν νόμος της φυσικής αποτρέπει την εμφάνιση κλειστών χρονικών καμπυλών. Εξέφρασε την υπόθεσή του στην «υπόθεση της προστασίας της χρονολογίας». Αλλά αυτό είναι μόνο μια εικασία και δεν είναι ακόμη γνωστό εάν το ταξίδι στο χρόνο είναι δυνατό ή όχι.
Σκοτεινές προφητείες
Στα τελευταία χρόνια της ζωής του, ο Χόκινγκ έκανε μια σειρά σκοτεινών προφητειών σχετικά με το μέλλον της ανθρωπότητας.
Κυμαίνονται από την υπόθεση ότιΤο άπιαστο μποζόνιο Higgs, ή «σωματίδιο του Θεού», θα μπορούσε να πυροδοτήσει μια φούσκα κενού που τυλίγει το σύμπαν, προτού εχθρικές επιδρομές εξωγήινων και τεχνητή νοημοσύνη καταλάβουν την εξουσία στη Γη. Ενώ ο Στίβεν Χόκινγκ είχε δίκιο για πολλά πράγματα, μπορούμε μόνο να ελπίζουμε ότι έκανε λάθος σε αυτό.
Διαβάστε περισσότερα
«Ζωντανά απολιθώματα» εκκολάφθηκαν στην αμερικανική έρημο. Κοιμόντουσαν για δεκαετίες
Ρίξτε μια ματιά στην ψηφιακή τέχνη που έγινε από την ανάλυση των βιβλίων του Ισαάκ Ασίμοφ
Μπράνσον, Μπέζος και Περέσιλντ: γιατί διάσημοι άνθρωποι πετούν στο διάστημα και τι κάνουν εκεί
Κοσμολογική μοναδικότητα - υπονοούμενητην κατάσταση του σύμπαντος στην αρχική στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης. Είναι ένα από τα παραδείγματα βαρυτικών ιδιαιτεροτήτων που προβλέπονται από τη γενική σχετικότητα (GR) και μερικές άλλες θεωρίες της βαρύτητας.