Lær mere om en af videnskabens søjler i dette korte blogindlæg.
Hvad var Stephen Hawkings historie?
Stephen Hawking er en verdenskendt britisk teoretisk fysiker, kendt for sine bidrag til kosmologi, generel relativitetsteori og kvantegravitation, især i forbindelse med sorte huller. I 1960’erne og 1970’erne arbejdede han på banebrydende teoremer om singulariteter i den generelle relativitetsteori og fremsatte den teoretiske forudsigelse, at sorte huller skulle udsende stråling (nu kendt som Hawking-stråling). Han har også udgivet flere populærvidenskabelige bøger, hvor han diskuterer sine egne teorier og kosmologi generelt, herunder bestselleren „A Brief History of Time‟, og han anses for at være en af de største fysikere siden Albert Einstein. Med hans egne ord: „Mit mål er enkelt. Det er at forstå universet fuldstændigt, hvorfor det er, som det er, og hvorfor det overhovedet eksisterer.‟
Stephen William Hawking blev født den 8. januar 1942 i Oxford, England, midt under Anden Verdenskrig. Efter hans fødsel i den relative sikkerhed i Oxford vendte familien tilbage til London, hvor hans far ledede parasitologiafdelingen på National Institute of Medical Research på trods af den konstante risiko for at blive bombet af det tyske luftvåben. I 1950 flyttede Hawking med sin familie til St. Albans, hvor han gik på St. Albans High School for Girls fra 1950 til 1953 (drenge kunne gå der, indtil de var 10 år), og fra han var 11 år, gik han på St. Albans School, hvor han var en god, men ikke fremragende elev.
I 1959 vandt han et stipendium til University College, Oxford, hans fars gamle college, hvor han studerede fysik under Robert Berman (primært fordi hans foretrukne fag, matematik, ikke blev tilbudt der), og hvor han blev særligt interesseret i termodynamik, relativitetsteori og kvantemekanik. På trods af hans til tider slappe studievaner og kedsomhed med universitetslivet dimitterede han i 1962 med en førsteklasses eksamen.
Efter eksamen brugte han kort tid på at studere solpletter på Oxford University Observatory.Han indså dog hurtigt, at han var mere interesseret i teori end i observation, og forlod Oxford til fordel for Trinity Hall i Cambridge, hvor han i en periode studerede under Fred Hoyle, datidens mest fremtrædende engelske astronom.
Snart efter ankomsten til Cambridge, i en alder af 21 år, begyndte Hawking at udvikle de første symptomer på amyotrofisk lateral sklerose (ALS eller „Lou Gehrigs sygdom‟), en type motorneuronsygdom, der i sidste ende ville få ham til at miste næsten al neuromuskulær kontrol. Selv om lægerne (fejlagtigt) forudsagde, at Hawking ikke ville overleve mere end to eller tre år, mistede han gradvist brugen af sine arme, ben og stemme, indtil han blev næsten fuldstændig lammet og quadriplegisk.
I 1965 overværede han en forelæsning af den engelske matematiker Roger Penrose, som netop havde udgivet en revolutionerende artikel om rumtids-singulariteter (begivenheder, hvor fysikkens love ser ud til at bryde sammen). Hawking genvandt sin energi og kastede sig med fornyet kraft over studiet af teoretisk astronomi og kosmologi, især inden for sorte huller og singulariteter. Han skulle senere samarbejde med Penrose om flere vigtige artikler om disse emner.
Et andet vendepunkt i hans liv kom også i 1965, da han blev gift med en sprogstuderende, Jane Wilde. Med hendes hjælp og hjælp fra sin ph.d.-vejleder, Dennis Sciama, afsluttede Hawking sin ph.d. og blev stipendiat og derefter professor ved Gonville and Caius College, Cambridge.
I 1968 blev han ansat ved Cambridge Institute of Astronomy, hvor han var indtil 1973, og begyndte at anvende termodynamikkens love på sorte huller ved hjælp af meget kompleks matematik. I slutningen af 1960’erne anvendte han og hans ven og Cambridge-kollega Roger Penrose en kompleks ny matematisk model, som de havde skabt på baggrund af Albert Einsteins generelle relativitetsteori, hvilket fik Hawking til at bevise den første af mange singularitetssætninger i 1970. Denne sætning gav et sæt tilstrækkelige betingelser for eksistensen af en singularitet i rumtiden og antydede også, at rum og tid faktisk ville have haft en begyndelse i en Big Bang-begivenhed og ende i sorte huller. Faktisk omvendte han Penroses idé om, at skabelsen af et sort hul nødvendigvis ville føre til en singularitet, ved at bevise, at det var en singularitet, der førte til skabelsen af selve universet.
I samarbejde med Brandon Carter, Werner Israel og David Robinson leverede han et matematisk bevis for John Wheelers „hårløse sætning‟, ifølge hvilken ethvert sort hul udelukkende beskrives af de tre egenskaber masse, impulsmoment og elektrisk ladning, og foreslog de fire love for sorte hullers mekanik i lighed med termodynamikkens fire klassiske love. Baseret på analysen af gammastråler foreslog han også, at primordiale sorte huller eller „mini-sorte huller‟ ville være blevet dannet efter Big Bang.
I 1974 viste Hawking og Jacob Bekenstein, at sorte huller faktisk ikke er helt sorte, men at de termisk må skabe og udsende subatomare partikler, i dag kendt som Hawking-stråling, indtil de til sidst udtømmer deres energi og fordamper. Det har også givet anledning til det, der kaldes „informationsparadokset‟ eller „Hawking-paradokset‟, ifølge hvilket fysisk information (som groft sagt betyder partiklernes identitet og forskellige egenskaber) ser ud til at gå helt tabt i universet, hvilket er i modstrid med de accepterede fysiske love. Hawking forsvarede dette paradoks mod Leonard Susskinds og andres argumenter i 30 år, indtil han som bekendt trak det tilbage i 2004.
Disse banebrydende resultater blev opnået på trods af den tiltagende lammelse, som Hawkings ALS forårsagede. I 1974 var han ude af stand til at spise selv eller komme ud af sengen, og hans tale var så dårlig, at han kun kunne forstås af folk, der kendte ham godt. I 1985 fik han lungebetændelse og måtte gennemgå en trakeotomi, hvilket gjorde ham helt ude af stand til at tale, selv om forskellige venner og velgørere samarbejdede om at fremstille et apparat, der gjorde ham i stand til at skrive på en computer ved hjælp af små bevægelser i kroppen og derefter udtale det, han havde skrevet, ved hjælp af en stemmesynthesizer.
I 1973 forlod han Institut for Astronomi til fordel for Institut for Anvendt Matematik og Teoretisk Fysik, og i 1979 blev han udnævnt til Lucasian Professor of Mathematics ved Cambridge University, en stilling han havde i 30 år, indtil han gik på pension i 2009. Han fik tre børn med Jane Wilde: Robert (1967), Lucy (1969) og Timothy (1979), men parret blev skilt i 1991, tilsyneladende på grund af presset fra Hawkings berømmelse og hans tiltagende handicap.
Hawkings banebrydende forskning gav ham betydelig berømmelse og berømthed.I 1974, i en alder af 32 år, blev han valgt som en af de yngste medlemmer af Royal Society. Han blev udnævnt til Commander of the Order of the British Empire (CBE) i 1982 og til Companion of Honour i 1989. Han har fået tolv æresgrader samt adskillige andre priser, medaljer og udmærkelser, herunder Albert Einstein-prisen, som er den mest prestigefyldte inden for teoretisk fysik. Han er også blevet kendt af et bredere publikum, især efter sin internationale bestseller fra 1988 „A Brief History of Time‟ og dens efterfølgere „The Universe in Brief‟ (2001) og „A Briefer History of Time‟ (2005).
Han har fortsat sin forskning i eksplosionen af sorte huller, strengteori og fødslen af sorte huller i vores egen galakse. Hans arbejde understregede også behovet for at forene generel relativitetsteori og kvanteteori i en omfattende teori om kvantegravitation, kendt som „teorien om alt‟, især hvis vi skal forklare, hvad der virkelig skete på tidspunktet for Big Bang. Allerede i 1974 var hans teori om udsendelse af Hawking-stråling fra sorte huller måske et af de allerførste eksempler på en teori, der i det mindste til en vis grad syntetiserer kvantemekanik og generel relativitetsteori.
Hawkings utallige andre videnskabelige undersøgelser gennem årene omfatter studiet af kvantekosmologi, kosmisk inflation, heliumproduktion i anisotropiske Big Bang-universer, „Big N‟-kosmologi, universets tæthedsmatrix, universets topologi og struktur, babyuniverser, Yang-Mills instantoner og S-matrixen, anti-de Sitter-rum, kvantesammenfiltring og entropi, rummets og tidens natur og tidens pil, rumtidsskum, strengteori, supergravitation, euklidisk kvantegravitation, den gravitationelle Hamiltonian, Brans-Dicke og Hoyle-Narlikar teorier om gravitation, gravitationsstråling, holografi, tidssymmetri og ormehuller.
Han var aldrig bange for at skabe kontroverser, og i 1980’erne begyndte han endda at sætte spørgsmålstegn ved selve Big Bang-teorien og foreslog, at der måske aldrig havde været en begyndelse, og at der ikke ville være nogen ende, men kun ændringer, en konstant overgang fra et „univers‟ til et andet gennem hakker i rumtiden. Han udviklede sit „ubegrænsede forslag‟ i samarbejde med den amerikanske fysiker Jim Hartle. Inden for rammerne af den klassiske almene relativitetsteori må universet enten være uendeligt gammelt eller være begyndt med en singularitet, men Hawking og Hartles forslag rejser en tredje mulighed: Universet er endeligt, men havde ikke en indledende singularitet til at producere en grænse. Historien om dette ubegrænsede univers i „imaginær tid‟ kan måske bedst betragtes ved hjælp af analogien med jordens overflade, hvor Big Bang svarer til jordens nordpol, og universets størrelse øges med imaginær tid, når man bevæger sig syd for ækvator.
I 1995 blev Hawking gift med sin sygeplejerske, Elaine Mason, men de blev skilt i 2006 på grund af ubekræftede rygter om fysisk mishandling, og han er siden blevet forsonet med sin første kone, Jane. I 2003 blev Hawking alvorligt syg af lungebetændelse, før han igen overraskede sine læger ved at komme sig og hellige sig sit arbejde mere og mere.
I 2004 ændrede han radikalt en af sine kontroversielle påstande om sorte huller (de ødelægger alt, hvad der falder ned i dem, og ingen information kan genvindes fra et sort hul) og hævdede, at nye opdagelser kunne hjælpe med at løse „sorte hullers informationsparadoks‟. I hans nye definition af sorte huller er begivenhedshorisonten ikke så velafgrænset og skjuler måske ikke helt alt inden i den udefra, og han indførte begrebet multivers for at hjælpe med at forklare bevarelsen af information i sorte huller.
Hawkings syn på Guds eksistens har været genstand for megen debat, især siden udgivelsen i 1988 af A Brief History of Time, hvor han mener, at opdagelsen af en global teori om alting vil give os mulighed for at „kende Guds sind‟, hvilket nogle har fortolket som bogstaveligt og andre som litterært. Men i sin bog The Grand Design fra 2010 siger han utvetydigt, at „spontan skabelse er grunden til, at der er noget i stedet for ingenting, hvorfor universet eksisterer, hvorfor vi eksisterer. Man behøver ikke at påkalde Gud … for at sætte universet i bevægelse.‟
Hawking forlod sin stilling som Lucasian Professor of Mathematics ved Cambridge i 2009 i overensstemmelse med universitetets pensioneringspolitik og accepterede en fremtrædende forskningsstilling ved Perimeter Institute for Theoretical Physics i Waterloo, Canada. Samme år blev han tildelt Presidential Medal of Freedom, USA’s højeste civile udmærkelse.
Stephen Hawking døde i en alder af 76 år den 13. marts 2018.
Find ud af mere i vores næste artikel: Hvem var Edwin Hubble?