Stephen Hawking, prije 11 godina, izveo je let nulte gravitacije kako bi iskusio osjećaj beztežnosti. Kao što je rekao Hawking,

4 znanstvene lekcije Stephena Hawkinga nikada nije saznao

Čak ni naši znanstveni heroji ne mogu biti u pravu oko svega. Naučimo lekcije kakve nikad nisu.

U šezdesetim godinama mladi teorijski fizičar po imenu Stephen Hawking postao je istaknut kao student Rogera Penrosea. Do sredine dvadesetih godina dokazao je niz važnih teorema u općoj relativnosti i bio je zvijezda u usponu kada je doživjela tragedija: dijagnosticirana mu je amiotrofična lateralna skleroza (ALS). Kako su mu mišići oslabili, a tijelo ga izdalo, on je nevjerojatno nastavio i produžio svoj rad, izvodeći sjajne i detaljne proračune koristeći metode koje je sam jedinstveno zamislio. Budući da je zbog mobilnosti postao ovisan o invalidskim kolicima i izgubio gotovo sve motoričke kontrole, napravio je važne pomake u fizici svemira i polju crnih rupa, načinu na koji zrače i propadaju i gube li ili čuvaju informacije. Njegova popularna djela poput Kratke povijesti vremena nadahnula su i generacije znanstvenika i znanstvenih entuzijasta. Unatoč svim njegovim postignućima, bilo je nekih velikih znanstvenih pouka o kojima je umro nikad nije naučio. Čak i naši junaci nedostaju savršenstvo.

Crne rupe nisu izolirani objekti u svemiru, već postoje usred materije i energije u Svemiru, galaksiji i zvjezdanim sustavima u kojima borave. Oni rastu nakupljanjem i proždiranjem materije i energije, ali s vremenom gube i energiju uslijed kompetitivnog procesa zračenja Hawkinga. (Suradnja NASA / ESA Hubble svemirskog teleskopa)

Znanstveno, ono što je Hawking postigao bilo je izvanredno. U prvom desetljeću karijere učinio je više kako bi unaprijedio naše znanje o Svemiru nego što većina fizičara postiže u životu. Njegov se rani rad fokusirao na teoreme singularnosti, opisujući gdje se fizika svemira ruši u Općoj relativnosti. Hawking je pokazao da su ti uvjeti bili fizički važni, a ne puka matematička znatiželja. Crne rupe i drugi pojedinačni vremenski razmici sadržavali su ih; Hawking je pomogao kategorizirati ih i opisati. Potom se pozabavio horizontom događaja, opisujući njihovo područje, temperaturu i entropiju, među ostalim svojstvima. Pisao je o onome što se dogodilo u uvjetima kada su se dva horizonta događaja spojila. Najpoznatije je da je primijenio kvantnu teoriju polja na uvjete oko horizonta događaja i ustanovio da crne rupe polako isparavaju kroz proces koji danas nazivamo Hawkingovim zračenjem. Do sredine 1970-ih bio je titan na području astrofizike.

Hawkingovo zračenje je ono što neizbježno proizlazi iz predviđanja kvantne fizike u zakrivljenom svemirskom vremenu koje okružuje horizont događaja crne rupe. Ovaj dijagram pokazuje da energija izvan horizonta događaja stvara zračenje, što znači da crna rupa mora izgubiti masu da bi je nadoknadila. (E. Siegel)

Nevjerojatno je utjecao i na društvo popularizirajući njegov rad i neke ezoterijske aspekte teorijske fizike. Pitanja poput "što se događa dok upadnete u crnu rupu?" ili "kako se svemir rodio?" za javnost se nije mislilo da zanima, ali Hawking je skepticima dokazao da su pogriješili, prodavši milijune primjeraka svojih knjiga, a kasnije je postao ikonska slavna osoba zbog svoje znatiželje i komunikacijskih vještina. Pokazao se na mnogo načina duhovitim, šaljivim i optimističnim, usprkos fizičkim poteškoćama i nesposobnosti da vokalizira svoje misli. Kako mu je tijelo dalje propadalo, um mu je ostao oštar i znatiželjan te je nastavio uzimati studente i pisati znanstvene radove. Čak je sudjelovao u izazovima s virusnim ledom koji je pomogao prikupiti novac i svijest o ALS istraživanjima. Ostao je aktivan, unatoč svom zdravlju, sve do dana kada je umro.

Prije dvije godine Hawking je bio u timu mnogih svjetiljki u znanosti, komunikaciji znanosti, svemirskim letima i industriji koji su zajedno najavili novu inicijativu za „Proboj iz zvijezda“ u svemiru. (Gary Gershoff / WireImage)

Njegov rad, njegov život i znanstveni doprinosi učinili su mu inspiraciju milijunima širom svijeta, uključujući i mene. Ali kombinacija njegovih postignuća i njegove sklonosti ALS-u - u kombinaciji s njegovom meteorskom slavom - često ga je činila imunim na opravdane kritike. Kao rezultat toga, proveo je desetljeća iznoseći lažne, zastarjele ili zabludne tvrdnje općoj populaciji koje su trajno naštetile javnom razumijevanju znanosti. Tvrdio je da ima rješenja za probleme koji su se raspadali na kratkog pogleda; više je puta proglasio sudbinski dan za čovječanstvo, bez dokaza da podupire takve tvrdnje; zanemario je dobro djelo koje su drugi učinili na svom polju. Unatoč svojim nevjerojatnim uspjesima u brojnim arenama, postoje neke velike znanstvene lekcije koje nikada nije naučio. Evo vam šansi da ih sada naučite.

Tijekom dovoljno dugog vremenskog razdoblja, crne rupe se smanjuju i isparavaju zahvaljujući Hawkingovom zračenju. Tu dolazi do gubitka informacija, jer zračenje više ne sadrži informacije jednom kodirane na horizontu. (Ilustracija NASA)

1.) Još uvijek ne znamo uništavaju li crne rupe informacije. Crna rupa, u svojoj srži, može se u potpunosti opisati samo s tri parametra: njenom masom, zamahom i nabojem. Čini se da se ovaj teorem o nozi kose ne slaže s činjenicom da predmeti koji mogu upasti - poput, recimo, knjige - sadrže puno više informacija od toga, a zakoni termodinamike ne dopuštaju nam da umanjimo podatke (ili entropiju) kao vrijeme ide naprijed. Iako se informacije u knjizi mogu utisnuti na horizont događaja crne rupe, na kraju će se crna rupa raspasti na čisto toplinsko zračenje: Hawkingovo zračenje. Što to znači za informacije o knjizi? Je li na neki način sačuvan i upetljan u kvantni more zračenja koji se emitira? Ili je zauvijek izgubljen u ponoru crne rupe? Unatoč Hawkingovim velikim grandioznim tvrdnjama, ovo pitanje ostaje bez odgovora. Paradoks informacija o crnoj rupi nadmašio je tvorca paradoksa.

Zvijezde i galaksije koje danas vidimo nisu uvijek postojale, a što dalje idemo natrag, to je bliže očiglednoj singularnosti koju Univerzum dobija, ali postoji granica te ekstrapolacije. (NASA, ESA i A. Feild (STScI))

2.) Veliki prasak ne zahtijeva jedinstvenost. Ako se Svemir danas širi i hladi, onda je u prošlosti morao biti topliji, gušći i manji. Ekstrapolirajte se natrag dovoljno daleko, i možete zamisliti kako se sva materija i energija u Svemiru kondenziraju u jednu točku: singularnost. Ali ovo potpuno zanemaruje sve što smo naučili od 1979. o uvjetima koji su postavili Veliki prasak. Potpuno ignorira kozmičku inflaciju, što nam govori da je, prije nego što ste ikada dosegli taj jedinstveni početak, Svemir bio opisan drugačijim fizičkim stanjem, onim koje možda uopće nema jedinstveni početak. Jedinu teoremu koja pokazuje da inflatorno stanje ne može biti vječno prošlosti može se zaobići na više načina, što znači da Univerzum možda uopće nije počeo iz singularnosti. Za sve Hawkingove govore o "onome što je došlo prije početka vremena", svemir nas ne primorava da vjerujemo da i samo vrijeme nužno ima početak.

Ilustracija zamišljenog vanzemaljca Europa Octo koji pliva iz stijene. Europa, mjesec koji kruži oko planeta Jupiter, često se u našem Sunčevom sustavu izvan Zemlje smatra najvjerojatnijim kandidatom za život. Iako može biti potencijalno opasan za naše vlastite, nije nužno zbog zlobnih namjera. (Lwp Kommunikáció / flickr)

3.) Ljudi nisu osuđeni na vanzemaljce, AI ili nas same. Iako je važno biti oprezan u postupcima koje poduzimamo kao ljudi, zamišljati najgori mogući ishod i pohvaliti ga neizbježnim nije samo fatalistički, već je loša znanost. Sigurno je biti oprezan prema našim postupcima i politikama, ali sigurno je podjednako važno biti ponizan prema silama koje još ne razumijemo i iskreno ispitati sve aspekte onoga što razumijemo.

Inteligentni vanzemaljci mogu biti neprijateljski raspoloženi ili na ljude mogu gledati kao na neprimjerene mrave, ali postoje uvjerljivi razlozi za vjerovanje da - ako postoje - mogu biti znatiželjni i mirni. Nadalje, čak i ako su neprijateljski raspoloženi, čovječanstvo ga može preživjeti, baš kao što su nas preživjeli i mravi. Čak i uz zagađenje i globalno zagrijavanje, čovječanstvo vjerojatno neće izumrijeti, a najveća opasnost od AI-a nije da će roboti postati samosvjesni i pokušati nas ubiti, već da će ih zloban čovjek programirati da nas uključe. Na čovječanstvu je da iscrpimo vlastiti, odvažni put u Svemiru u neizvjesnosti, a ne da dopustimo da nas najveći temeljni strahovi od uništenja odvrate od naših najvećih ambicija.

Čestice Standardnog modela i njihove super-simetrične sličice. Ovaj spektar čestica neizbježna je posljedica objedinjavanja četiri temeljne sile u kontekstu teorije struna, ali supersimetrija, teorija struna i prisutnost dodatnih dimenzija ostaju spekulativni i bez ikakvih opažanja. (Claire David)

4.) Budite ponizni prema vlastitim špekulativnim, nedokazanim idejama. Ovo je zamka koja je pogodila mnoge najveće umove kroz znanstvenu povijest: zaljubiti se u njihove vlastite znanstvene ideje tako temeljito da ih izgovarate sa sigurnošću koja je obično rezervirana za provjerene, potvrđene i robusne teorije. Hawkingov bezgranični prijedlog špekulativan je i nedokazan, no Hawking će često (uključujući i Kratku povijest vremena) o njemu govoriti sa sigurnošću s kojom bi govorio o crnim rupama. Ideje poput beba Svemira, ujedinjujuća teorija svega i više dimenzije mogu biti česte, ali nedostaju im dokazi. U mnogim su smislu oni ostali neprovjereni, dok u drugima dokazi koji bi ih mogli podržati nisu uspjeli ostvariti.

To nikada nije zaustavilo Hawkinga da ih izgovara, na mnogo žalosti pažljivih znanstvenika svuda. Neprovjerene ideje nikada ne bi trebale biti zamjena za legitimne činjenice, ali Hawking u svakoj knjizi koju je ikada napisao nikad vam ne kaže kad odstupi od potvrđenog i potvrđenog u ovom spekulativnom carstvu, posebno kada je riječ o njegovim vlastitim idejama. Insajderu to se čini definicijom rasprodaje: korištenje slave i pokreta za samopromociju, umjesto da obrazujete i razjašnjavate čovjekovo znanje i granice tog znanja.

Stephen Hawking, u dobi od 73 godine (2015.), s Richardom Ovendenom i Sir Davidom Attenboroughom, na otvaranju knjižnice Weston u Oxfordu.

Stephen Hawking bio je titan znanosti, komunikacije u znanosti i trajni simbol koliko netko s invaliditetom može postići na ovom svijetu. Njegova postignuća - posebno njegov znanstveni rad iz 1960-ih i 1970-ih - stvorili su živahna područja istraživanja koja i danas cvjetaju. Njegove riječi uzbudile su i inspirirale milijune da saznaju više o Svemiru, a njegov utjecaj na društvo bio je veći od bilo kojeg znanstvenog komunikatora od Carla Sagana. Ipak, postoje neke jednostavne i važne lekcije, u području fizike i u pogledu dobrog ljudskog bića, koje Hawking nikad nije naučio. On sada pripada vijecima, ali i svima nama su lekcije koje nije naučio. Neka ga pamtimo na najbolji mogući način: povećanjem vlastitog znanja i znatiželje za bolji život.

Starts With A Bang je sada na Forbesu, a objavljen je na Mediumu zahvaljujući našim pristalicama Patreona. Ethan je autor dvije knjige, Beyond The Galaxy i Treknology: The Science of Star Trek od Tricorders do Warp Drive-a.