Stephen Hawking foi um dos maiores físicos teóricos do nosso tempo, cuja carreira durou mais de 50 anos.
Hawking trabalhou para intelectuais avançadosas fronteiras da física e suas teorias muitas vezes pareciam bizarras. Em qualquer caso, no momento em que ele os expressou pela primeira vez. No entanto, eles estão lenta mas seguramente sendo aceitos na comunidade científica. De visões revolucionárias sobre buracos negros à explicação de como o universo começou, aqui estão algumas de suas teorias que já foram confirmadas e não foram.
Big Bang ganhou
Hawking começou a escrever sua tese de doutorado emaquele momento em que houve um debate acalorado na comunidade científica sobre como o Universo começou. Duas ideias concorrentes explicaram o início de tudo à sua maneira: a teoria do Big Bang e a teoria da estabilidade. Ambos aceitaram que o Universo está a expandir-se, mas no primeiro está a expandir-se a partir de um estado ultracompacto e ultradenso, e o segundo assume que o Universo está a expandir-se para sempre, enquanto nova matéria está constantemente a ser criada para manter uma densidade constante.
Hawking mostrou em sua dissertação que a teoriao estado estacionário é matematicamente contraditório consigo mesmo. O físico argumentou que o universo começou como um ponto infinitamente pequeno e denso - com uma singularidade. Hoje, a descrição de Hawking é quase universalmente aceita entre os estudiosos.
Buracos negros são reais
O nome de Hawking é mais associado aos negros.buracos - outro tipo de singularidade. Esses objetos se formam quando uma estrela colapsa sob sua própria gravidade. O problema era que, embora a existência de buracos negros se encaixasse na teoria geral da relatividade de Einstein, ela contradizia a física quântica. Hawking chamou a atenção para os buracos negros no início dos anos 1970.
Imagem do primeiro evento Horizon de um buraco negro - divulgada pela National Science Foundation em 2019
De acordo com um artigo na Nature, ele combinou as equaçõesEinstein com as equações da mecânica quântica para provar a possibilidade de buracos negros. Como resultado, o que antes era uma abstração teórica tornou-se uma teoria viável. A prova final de que Hawking estava certo veio em 2019, quando o telescópio Event Horizon capturou uma imagem ao vivo de um buraco negro supermassivo à espreita no centro da gigante galáxia Messier 87.
Os buracos negros recebem seu nome do fatoque sua gravidade é tão forte que os fótons ou partículas de luz não podem deixá-los. Mas em seus primeiros escritos sobre o assunto, Hawking argumentou que a situação não é tão simples.
Radiação Hawking
Os buracos negros têm esse nome porque sua gravidade é tão forte que os fótons ou partículas de luz não podem deixá-los. Mas em seus primeiros escritos sobre o assunto, Hawking se sentiu diferente.
Aplicando a teoria quântica, ou seja, a ideia deque pares de "fótons virtuais" poderiam ser criados espontaneamente do nada, ele percebeu que algumas dessas partículas foram aparentemente emitidas do buraco negro. Essa teoria, agora chamada de radiação Hawking, foi recentemente confirmada em um experimento de laboratório no Technion Israel Institute of Technology, em Israel. Em vez de um buraco negro real, os pesquisadores usaram um análogo acústico - um "buraco negro sônico" do qual as ondas sonoras não podem escapar. Eles encontraram o equivalente à radiação Hawking exatamente como os físicos haviam previsto.
Paradoxo da informação
A existência de radiação Hawking cria um sérioproblema para teóricos. De acordo com os cálculos de Hawking, os buracos negros deveriam emitir partículas elementares e evaporar com o tempo. Este parece ser o único processo físico que "remove" informações do universo. Isso significa que as propriedades básicas do material a partir do qual o buraco negro foi formado são perdidas para sempre; a radiação emitida não nos diz nada sobre eles. No entanto, isso é contrário aos princípios gerais da mecânica quântica. Essa contradição é chamada de "paradoxo da informação", e o cientista trabalha em sua resolução há 40 anos.
Hawking acreditava que, de fato, informações sobrecomposição dos buracos negros não está perdida. Em 2016, o professor afirmou que ele fica armazenado em uma nuvem de partículas de energia zero que circunda um buraco negro - o cientista chamou de "penugem leve" em seu artigo Black Hole Entropy and Soft Hair.
O título do artigo é tão estranho à primeira vistaé uma referência ao teorema físico "sem cabelo" para um buraco negro, onde "cabelo" é uma metáfora para informações sobre a matéria que o buraco negro absorve e não libera de volta. É dedicado ao paradoxo da informação: o cientista tenta há várias décadas entender o que está acontecendo com a informação nos buracos negros. Mas o teorema do buraco negro “cabeludo” de Hawking é apenas uma das várias hipóteses apresentadas, e hoje o paradoxo da informação permanece sem solução.
Multiverso
Um dos tópicos com que Hawking trabalhou no finalvida, havia a teoria do multiverso - a ideia de que nosso universo, que surgiu como resultado do Big Bang, é apenas um de um número infinito de "universos-bolha" coexistentes.
No entanto, Hawking não gostou da suposiçãoPara alguns cientistas, qualquer situação ridícula que você possa imaginar está acontecendo agora mesmo em algum lugar neste número infinito de universos paralelos. Assim, em seu último artigo de 2018, em suas próprias palavras, Hawking "tentou domar o multiverso". Ele propôs uma nova estrutura matemática que, sem abandonar o multiverso como um todo, o tornou finito, não infinito. Mas, como acontece com qualquer especulação sobre universos paralelos, não temos ideia se suas idéias estão corretas. E é improvável que os cientistas sejam capazes de testar sua ideia em um futuro próximo.
Hipótese sobresegurançacronologia
Por mais surpreendente que pareça, as leis da física estão emno sentido em que os entendemos hoje - não proíba a viagem no tempo. As soluções de Einstein para as equações da relatividade geral incluem "curvas de tempo fechadas" que permitirão a uma pessoa retornar ao seu passado. Mas, novamente, Hawking não estava feliz com isso - ele tinha certeza de que viajar no tempo para trás gera paradoxos lógicos que são simplesmente impossíveis.
Portanto, ele presumiu que algunsuma lei da física atualmente desconhecida impede que curvas fechadas de tempo ocorram. Ele expressou sua suposição na "hipótese da proteção da cronologia". Mas isso é apenas um palpite, e ainda não se sabe se a viagem no tempo é possível ou não.
Profecias sombrias
Nos últimos anos de sua vida, Hawking fez uma série de profecias sombrias sobre o futuro da humanidade.
Eles partem do pressuposto de queO evasivo bóson de Higgs, ou "partícula de Deus", pode disparar uma bolha de vácuo que engolfa o universo, antes que invasões alienígenas hostis e a inteligência artificial tomem o poder na Terra. Embora Stephen Hawking estivesse certo sobre muitas coisas, só podemos esperar que ele estivesse errado sobre isso.
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Singularidade cosmológica - implícitao estado do universo no momento inicial do Big Bang. É um dos exemplos de singularidades gravitacionais previstas pela relatividade geral (GR) e algumas outras teorias da gravidade.