Stephen Hawking élete

Stephen_Hawking

Stephen Hawking 1942 -ben született Oxfordban értelmiségi családban, apja kutatóorvos, a II. világháború miatt Londonból Oxfordba költöznek. Középiskolai tanulmányai során nem számít kiemelkedő tehetségnek, későn tanul meg olvasni, környezete különcnek tekinti. Középiskolás korában számítógépet épít barátaival. A család szeretné, hogy Orvosi pályára menjen de a fiatal Hawkingot inkább a csillagászat, fizika, matek tehát az elméleti területek érdeklik jobban. Oxfordban aktívan sportol, tanulmányait lazán kezeli és kissé unja is. Az egyetemen észleli először, hogy ügyetlenül mozog, elesik de ezzel nem foglalkozik. Végül kozmológiát tanul, fizikából diplomázik, Cambridge-ben szerez doktori fokozatot.

A 60 -as években két fontos nézet osztotta ketté a fizikus társadalmat a világegyetem és a tér szerkezetével kapcsolatban. Az egyik fontos elképzelés szerint a világegyetem állandó statikus szerkezetű amiből következik, hogy nincs kezdet és végállapota. A második modell ezzel ellentétes módon azt állítja, hogy a tér mozgásban van, tágul, melynek kezdete az ősrobbanás. Ezt a neves kozmológus Fred Hoyle tagadja és így gúnyos módon „Nagy Bumm” -nak hívja a jelenséget.

Hawking mozgása kezd ügyetlenné válni, édesanyja orvosi vizsgálatra küldi és kiderül, hogy ALS -ben azaz idegsorvadásban szenved. Az agyban lévő mozgással kapcsolatos idegsejtjei sorvadni kezdenek. A betegség kiváltó oka jelenleg ismeretlen, Hawking idegállapota leromlik.

stephen_hawking_1

1963 -ban megismerkedik  Jane Wildeal akivel összeházasodnak, ez segíti Hawkingot, csökkenti a betegség miatt kialakult depresszióját. Lehet, hogy nem éri meg a doktori cím megszerzését sem, így beleássa magát az elméleti kutató munkába. Nem hisz már a statikus világegyetem szerkezetében, egyre jobban érdekli az ősrobbanás és a fekete lyuk fizikája. Támadni kezdi Fred Hoyle elméletét, az egyik előadáson nyíltan kritizálja egyik egyenletét. Nagyon lényeges, hogy pont ebben az időszakban Penzias és Woodrow véletlenül felfedezik a kozmikus mikrohullámú háttér sugárzást ami az ősrobbanásból származik. Ebben az évben hallgatja Roger Penrose előadását a szingularitásokról, miszerint anyag tűnhet el a térben: így a „valamiből semmi” keletkezhet, ez karrierje legizgalmasabb pontja.

Hawking szerint az általános relativitás elméletben lévő feketelyukban megfordítható az idő, és bizonyítja, hogy az is létezhet amikor a semmiből tör előre anyag pont úgy mint az ősrobbanásban. Ez a bizonyítás hírnevet hoz számára. 1968 -ra állapota tovább romlik, elveszti járásképességét.  Tudja, hogy állapota további romlása miatt fogy az idő. Nagy lendülettel kezd foglalkozni a fekete lyukakkal. 1971 -ben bizonyítják először csillagászati mérésekkel, hogy a Cygnus X mellett lévő égitest valóban feketelyuk. 1974 -ben egyik elméleti tanulmányában feltételezi, hogy a kvantummechanikának megfelelően a fekete lyukak hőt bocsátanak ki, amit Hawking sugárzásnak hívunk a fizikában. Ez utóbbi elmélet világ hírnevet hoz számára, tagja lesz a Brit tudományos akadémiának, (Royal Society). 1973 -ban könyvet ír „The Large Scale Structure of Space Time” címmel, (A téridő nagy léptékű szerkezete).

 

stephen_hawking_3

Később mozgás képességének elvesztése mellett a beszéde is leépül. Olyan kommunikációt segítő eszközt kezd használni ami egy kapcsoló mozgatásával szöveget képes szerkeszteni, egy másik berendezéssel pedig képes azt kimondani. Többen támogatják munkáját, Cambridgeben végzős fizikus hallgatók segítik Hawking számításait pontosan elvégezni. 1982 -ben megírja Az idő rövid története (A Brief History of Time) című fizikai ismeret terjesztő best seller kéziratot, melyben a nem szakmai publikumnak mutatja be a téridő szerkezetét leegyszerűsítve. A könyvet 40 nyelvre fordítják le és 30 millió példány fogy belőle. Később visszavonja azon nézetét miszerint a fekete lyukban elveszne az anyag. Úgy gondolja isten nem teremtette a világot hanem az ősrobbanás következményeként alakul ki a jelenleg ismert univerzum.

 

Fekete lyuk

Roger Penrose -al együtt kezdik vizsgálni a térben lévő olyan pontszerű objektumokat amik képesek anyagot elnyelni. Az Einstein féle általános relativitást alapul véve a gravitáció nem egy erőhatás hanem térnek a görbülete. A görbület mentén a fény eltér az egyenes vonalú terjedéstől. A relativitás elmélet alapján lehetséges az, hogy egy pontban olyan erősen koncentrálódik a gravitáció, hogy egy lyuk keletkezik a téridőben. Egy bizonyos nagyságú tömeggel rendelkező csillagban a középpontja felé mutató gravitáció összeroskadást eredményez. A lyuk körül lévő határvonalat hívjuk esemény horizontnak. Hawking feltételezi, hogy az eseményhorizont környezetében részecske – antirészecske párok keletkeznek, amelyek közül a negatívat elnyeli a pozitívat pedig kisugározza a fekete lyuk. Ez újdonságnak számított hiszen korábban senki  sem gondolta, hogy a lyuk sugározni is képes. A sugárzást hívjuk Hawking sugárzásnak. Hawking szerint a fekete lyuk az anyagot véglegesen elnyeli, de ezt az állítást később visszavonja.

1971 -ben csillagászati mérések alapján komolyan feltételezhető volt Cygnus X-1 sugárzó egy fekete lyuk. Ez volt az első Röntgen forrás amiről széles körben elfogadták, hogy fekete lyuk, tömege 14,8 naptömeg, eseményhorizontjának sugara 26 km. A sugárzó égitest valójában egy kettős rendszer, melynek egyik tagja egy szuperóriás változó csillag amely körül kering Cignus X-1. A fekete lyuk anyagot von el a változó csillagtól így akréciós korog alakul ki körülötte ami több millió K hőmérsékletre hevül és Röntgen sugárzást bocsát ki. Hawking fogadást kötött Kip Thorne munkatársával (fordított módon), hogy a megfigyelt égitest nem fekete lyuk. Hawking nagy örömére vesztett a fogadásban.

cygnus_x_1

Hawking fő kutatási területe a relativitás elmélet és a kvantummechanika egyesítése volt. A kvantummechanika alapján az elektromágneses hullámok tehát a fény (foton) tulajdonságai, a fényanyag kölcsönhatás jól számolható. Ennek ellenére a gravitációs mező ill. vonzás kvantummechanikai tárgyalása eddig sikertelen. Nincs meg gravitációs mező kvantuma amit pl. hívhatnánk „gravitonnak”.

Kapcsolódó termékek, fizika esszék