Εορτασμός της εκπληκτικής συνεισφοράς του Stephen Hawking στην Αστρονομία

Για πολλούς, ο Στίβεν Χόκινγκ είναι γνωστό όνομα. Οι περισσότεροι άνθρωποι γνωρίζουν ποιος ήταν, θα αναγνώριζαν μια φωτογραφία του και μπορεί ακόμη και να γνωρίζουν ότι ήταν επιστήμονας. Ωστόσο, οι περισσότεροι δεν συνειδητοποιούν ότι είναι υπεύθυνος για μεγάλο μέρος της κατανόησής μας για το σύμπαν γύρω μας. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στον άνθρωπο, τον μύθο και τον μύθο. Ποιος ήταν ο Χόκινγκ; Ποιες είναι οι πιο γνωστές συνεισφορές του Stephen Hawking και ποια ήταν τα πιο αξιοσημείωτα επιτεύγματά του;

Μια διάλεξη και έμπνευση

Η ζωή του Young Hawking έμοιαζε πολύ με πολλούς που μεγάλωσαν στη σκιά του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. Γεννημένος το 1942, πήγε στο σχολείο και τελικά αποφοίτησε από την Οξφόρδη το 1962 με το αντίστοιχο πτυχίο πανεπιστημίου. Αφού βαρέθηκε τη μελέτη των ηλιακών κηλίδων στο αστεροσκοπείο της Οξφόρδης, ο Χόκινγκ μετακόμισε στο Κέιμπριτζ και από εκεί ξεκινάει σοβαρά η ιστορία μας.

Το 1965, ο Χόκινγκ παρακολούθησε μια διάλεξη ενός μαθηματικού ονόματι Ρότζερ Πένροουζ. Ο Penrose είχε δημοσιεύσει την ίδια χρονιά μια εργασία για τις χωροχρονικές ιδιομορφίες όπου οι νόμοι της φυσικής έπαψαν να λειτουργούν. Η παρουσίαση άναψε φωτιά υπό τον Χόκινγκ. Άρχισε να μελετά τη θεωρητική αστρονομία και κοσμολογία με ανανεωμένο θέρμη, ενώ ασχολήθηκε με τη διάγνωση της αμυοτροφικής πλάγιας σκλήρυνσης. Τίποτα δεν μπορούσε να τον κρατήσει πίσω. Το επίκεντρο των σπουδών του; Μαύρες τρύπες και άλλες διαστρικές ιδιομορφίες.

Θερμοδυναμική και Μαύρες Τρύπες

Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής λέει:«Σε όλες τις ανταλλαγές ενέργειας, εάν καμία ενέργεια δεν εισέρχεται ή δεν εξέρχεται από το σύστημα, η δυναμική ενέργεια της κατάστασης θα είναι πάντα μικρότερη από εκείνη της αρχικής κατάστασης». Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται επίσης εντροπία, ουσιαστικά σημαίνει ότι εάν δεν έχετε είσοδο, τελικά ένα σύστημα θα εξαφανιστεί επειδή δεν θα έχει πηγή για να αντλήσει από. Η εντροπία και οι μαύρες τρύπες δεν συνεργάζονται γιατί δεν μπορείτε να έχετε εντροπία χωρίς ακτινοβολία.

Εκείνη την εποχή, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι οι μαύρες τρύπες δεν ακτινοβολούσαν καθόλου ενέργεια, αντίθετα κατανάλωναν ό,τι ερχόταν στο δρόμο τους. Με τη σύνθλιψη των αριθμών και την εφαρμογή του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής στις μαύρες τρύπες, οι συνεισφορές του Stephen Hawking μας έδειξαν ότι οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν ακτινοβολία. Αυτή η ακτινοβολία ήρθε με τη μορφή ζευγών υποατομικών σωματιδίων που θα μπορούσαν να γίνουν μοναδικά σωματίδια αφού εκτιναχθούν από τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας.

Αν και δεν το έχουμε εντοπίσει ακόμη, αυτή η θεωρητική εκπομπή από τις ιδιομορφίες έχει ονομαστεί ακτινοβολία Hawking. Στις αρχές του 2019, οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν ακτινοβολία Hawking σε ένα εργαστήριο. Αν και δεν προσπάθησαν να δημιουργήσουν μια μοναδικότητα σε εργαστηριακές συνθήκες - δόξα τω Θεώ! — μπόρεσαν να συνθλίψουν τους αριθμούς και να χρησιμοποιήσουν φωτόνια και μια προσαρμοσμένη διάταξη οπτικών ινών που σχεδιάστηκε από τον φυσικό Ulf Leonhardt.

Η Γέννηση των Γαλαξιών

Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, ο Χόκινγκ άρχισε να εξετάζει τη θεωρία του Big Bang. Πιο συγκεκριμένα, πώς το νέο σύμπαν, μετά την εκρηκτική του είσοδο, επεκτάθηκε και, με τη σειρά του, άρχισε να σχηματίζει γαλαξίες. Ήταν ένας από τους πρώτους που είδε τη Μεγάλη Έκρηξη ως το εργαλείο για τη διάδοση των σπόρων των γαλαξιών, επιτρέποντάς τους να αναπτυχθούν και να αναπτυχθούν. Ο Χόκινγκ θεώρησε ότι, αντί να φουσκώνουν με σταθερό ρυθμό, οι μικρές ανωμαλίες γνωστές ως κβαντικές διακυμάνσεις θα επέτρεπαν στη διαστολή του σύμπαντος να επιβραδυνθεί τόσο όσο ώστε να διαμορφωθούν οι γαλαξίες.

Χωρίς αυτές τις ανωμαλίες, είναι απολύτως πιθανό οι γαλαξίες που γνωρίζουμε σήμερα να μην είχαν σχηματιστεί ποτέ - ή να είχαν σχηματιστεί τόσο μακριά που δεν θα μπορούσαμε ποτέ να ελπίζουμε να τους δούμε, πόσο μάλλον να ταξιδέψουμε σε αυτούς μόλις καταφέρουμε να προχωρήσουμε πέρα ​​από τον γαλαξία μας. Πέρα από την άκρη του Γαλαξία, υπάρχουν χιλιάδες έτη φωτός για να ταξιδέψετε μεταξύ των γαλαξιών. Ωστόσο, είναι πιο κοντά από ό,τι θα ήταν χωρίς αυτές τις κβαντικές διακυμάνσεις. Ο Χόκινγκ ήταν ένας από τους πρώτους που κοίταξε αρκετά πίσω για να δει από πού προήλθε το σύμπαν και γιατί φαίνεται έτσι όπως φαίνεται.

Χωρίς Big Bang;

Όλοι οι επιστήμονες έχουν συμφωνήσει γενικά ότι το σύμπαν, όπως το ξέρουμε, ξεκίνησε κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης - τη μαζική έκρηξη πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια που διαμόρφωσε όλα όσα γνωρίζουμε. Τι έγινε όμως πριν από αυτό; Οι επιστήμονες μπορούν να συμφωνήσουν ότι μια τεράστια έκρηξη τα ξεκίνησε όλα. Ωστόσο, κανείς δεν μπορεί να συμφωνήσει για το τι συνέβη πριν από αυτό ή τι δημιούργησε την μπάλα ενέργειας που εξερράγη εξαρχής.

Σε μια ομιλία του το 1983, ο Χόκινγκ πρότεινε ότι δεν υπήρχε αρχή του χρόνου, ούτε τέλος. «Θα έπρεπε να υπάρχει κάτι πολύ ιδιαίτερο σχετικά με τις οριακές συνθήκες του σύμπαντος, και τι μπορεί να είναι πιο ιδιαίτερο από την συνθήκη ότι δεν υπάρχει όριο;» Συνέκρινε επίσης την πράξη του να ρωτάς τι ήρθε πριν από το σύμπαν ή τι έρχεται μετά με το να ρωτήσεις τι βρίσκεται νότια του Νότιου Πόλου. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να συζητούν αυτήν τη θεωρία περισσότερα από 30 χρόνια αργότερα.

Η θεωρία των πάντων

Το The Theory of Everything δεν είναι μόνο το όνομα της βιογραφικής ταινίας του Hawking, με πρωταγωνιστή τον Eddie Redmayne ως τον ομώνυμο χαρακτήρα. Είναι μια ιδέα που ο Χόκινγκ ελπίζει να ανακαλύψει η ανθρωπότητα. — Η ιδεολογία εξηγεί όλες τις φυσικές πτυχές του σύμπαντος μας, ενώνοντας την κβαντική θεωρία και τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Αυτή η τέλεια Θεωρία των Πάντων θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε το σύμπαν γύρω μας, κάτι που παλεύουμε να κάνουμε ακόμα και σήμερα.

Το 2010, ο Χόκινγκ παραδέχτηκε ότι η ανθρωπότητα μπορεί να μην βρει ποτέ μια και μοναδική επεκτατική Θεωρία των Πάντων, αλλά είναι ωραίο να ονειρεύεσαι ένα σκελετό κλειδί για τη φυσική.

Το μέλλον της Αστρονομίας

Ο Χόκινγκ είναι εύκολα ένας από τους πιο ολοκληρωμένους φυσικούς και αστρονόμους της σύγχρονης εποχής. Βρήκε τον χρόνο συναρπαστικό, υποστηρίζοντας ότι το ταξίδι στο χρόνο στο παρελθόν ήταν αδύνατο σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής, κάτι που σήμαινε —με τα λόγια του— ότι «ο κόσμος ήταν ασφαλής για τους ιστορικούς.

«Απέρριψε τη θεωρία του Αϊνστάιν ότι τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από μια μαύρη τρύπα, χαρίζοντας του έναν ραδιενεργό συνονόματο που οι επιστήμονες μπόρεσαν πρόσφατα να αναπαραγάγουν σε εργαστηριακό περιβάλλον. Αυτό πυροδότησε μια άλλη διαμάχη, μια διαμάχη που συζητάμε ακόμα σήμερα, σχεδόν 44 χρόνια μετά την ανακάλυψή του, σχετικά με το αν οι μαύρες τρύπες καταστρέφουν ή όχι οποιαδήποτε πληροφορία καταναλώνουν όταν εξαφανίζονται.

Έχει περάσει πάνω από ένας χρόνος από τότε που πέθανε ο Χόκινγκ και οι φυσικοί εξακολουθούν να συζητούν τα πράγματα που ανακάλυψε κατά τη διάρκεια της ζωής του. Είδε το σύμπαν με τρόπο που κανένας μας δεν μπορεί ποτέ να καταλάβει. Θα είμαστε ευγνώμονες για τις πολλές συνεισφορές του Stephen Hawking στην αστρονομία έως ότου τελειώσει η ανθρώπινη φυλή ή το σύμπαν τελειώσει — όποιο από τα δύο συμβεί πρώτο.