• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Hawking tacklade den största frågan av alla - hur började universum?

    Hawking hade en kultliknande anhängare bland både akademiker och icke-akademiker. Kredit:kosalabandara/flickr, CC BY

    Med Stephen Hawkings död, världen har förlorat en äventyrare.

    Jag var en av de många som först mötte kosmologins djupa idéer genom Hawkings bok A Brief History of Time, och fann mig själv inspirerad. För sina läsare avslöjade Hawking en helt ny värld – som visar hur fysiken kan ta itu med några av de djupa frågorna om vår existens, ända till det djupaste av allt:hur började universum?

    Fysiken uppfattas ofta vara torr och saknar fantasi, men som forskare inser vi att det inte kan vara längre från sanningen. I forskning, vi slänger rutinmässigt antaganden i papperskorgen, lek med "tänk om" scenarier, och lita på insikt och kreativitet för att utforska nya idéer som kan ta oss bortom gränserna för den fysik vi redan kan. Stephen Hawking var en mästare på detta.

    Teori om allt

    Det som gjorde Hawking till en sådan banbrytare var hans försök att slå samman kvantfysik och allmän relativitet.

    Situationen i modern fysik är både kraftfull och svår. Vi har två otroligt starka teorier som har klarat varje test vi kan kasta på dem, och ändå kan vi inte ena dem.

    Allmän relativitetsteori är vår gravitationsteori, med tack till Einstein, och kvantfysik är vår teori om allt annat – i synnerhet, hur partiklar interagerar. Båda har testats med otrolig precision och har blivit vardagsverktyg. Vi använder generell relativitetsteori för att göra vårt GPS-system korrekt, och kvantfysik används för att designa nyckelelement i all högteknologi.

    Dock, vi har fortfarande ingen teori som kombinerar de två, och detta har förbryllat fysiker i ett sekel. Att slå samman de två teorierna engagerade Einstein under den senare hälften av sitt liv utan resultat.

    Jakten på en kvantteori om gravitation som också kan förklara hela universum, är känt som sökandet efter en "teori om allt", eller "ToE".

    Hawkings mest kända insikt var att ta frågan på allvar om vad som skulle hända om man tog ett kvantsystem och placerade det nära händelsehorisonten för ett svart hål. Även utan en slutgiltig teori om kvantgravitation, han avslöjade att man under vissa speciella omständigheter kan beräkna lösningar ändå.

    "Guds sinne"

    Hawking beskrev sökandet efter en teori om allting i analogi med Gud:"Om vi ​​upptäcker en teori om allt... skulle det vara den ultimata triumfen för det mänskliga förnuftet - för då skulle vi verkligen känna Guds sinne."

    Han var tvungen att förklara denna linje många gånger. Som en troende ateist gjorde han det klart att han inte menade att vi skulle förstå en gudom, utan snarare att vi skulle kunna förklara, med hjälp av fysik, födelsen av själva universum, och alla processer inom det, vilket visar att det inte finns något behov av en gud.

    Med hans egna ord:"Gud kan finnas, men vetenskapen kan förklara universum utan att behöva en skapare."

    Hur den stora smällen slog

    Vi vet att ingenting, inte ens ljus, kan undkomma ett svart håls gravitationskraft. Ändå, Hawking upptäckte att svarta hål borde "glöda". Ljuset de avger är nu känt som "Hawking-strålning".

    Men om ljuset inte kan fly från svarta hål, hur kan de lysa?

    Händelsehorisonten för ett svart hål är point of no return. När du väl är inom händelsehorisonten kan du aldrig fly, och inget ljus du sänder ut kommer någonsin att synas utanför. Anledningen till att svarta hål kan glöda är att inget ljus faktiskt kommer inifrån händelsehorisonten. Ljuset skapas precis utanför den, tack vare det svarta hålets interaktion med kvantvakuumet.

    Detta leder till en annan fråga, eftersom en annan viktig regel i fysiken är bevarande av energi; du kan inte skapa något från ingenting. Så för att lysa, det svarta hålet måste betala ett pris, och den betalar med den enda valutan den har – dess massa.

    När det svarta hålet avger ljus blir det ljusare, och ju ljusare det svarta hålet är desto mer dramatiskt lyser det, som påskyndar dess bortgång, tills det förångas till ingenting i en intensiv strålningsblixt.

    Hur spektakulärt det än kan vara, det kan tyckas vara en bagatell esoterisk:varför ska vi bry oss om hur svarta hål beter sig? Väl, teorierna som Hawking utvecklade har också konsekvenser för frågan om hur universum började. Hawking föreslog en mekanism, genom kvantfysik, genom vilken ett universum kunde födas. Med andra ord, han föreslog ett svar på hur big bang slog.

    Rymdsymfonin

    Hawking blev en av världens mest kända fysiker. Hans berömmelse såg honom dyka upp ofta i populärkulturen inklusive på Simpsons och Star Trek (där han spelade sig själv). Inte bara en fantastisk forskare, han var en lysande kommunikatör, och detta skilde honom från sina kamrater. Hans A Brief History of Time sålde mer än 10 miljoner exemplar och översattes till minst 35 språk.

    En av de fantastiska sakerna med A Brief History of Time var att det gjorde komplexa idéer enkla, men drog sig inte heller för att ge de blodiga detaljerna. Hawking visade respekt för sina läsare och deras potential att förstå – kanske hade högre förväntningar på dem än de hade på sig själva. Som ett resultat, han kunde förmedla en stor känsla av tankedjupet bakom teorierna.

    Miljontals läsare som är uppslukade av hans bok lämnade en känsla av förundran, även om de saknade full förståelse. Som att lyssna på en symfoni, du kan uppskatta skönheten och komplexiteten i musiken utan att veta hur man spelar något av instrumenten.

    Hawking spelade rymdens symfoni till ord på en sida, som lämnade människor med en känsla av att de hade upplevt något djupt, även om de inte helt hade förstått det.

    Var nyfiken

    Att Hawking överlevde till 76 års ålder är verkligen anmärkningsvärt.

    Diagnostiserats med amyotrofisk lateralskleros (ALS) som 22-åring, han fick bara två år kvar att leva.

    Istället för att bli besegrad av en sådan diagnos dykade han in i forskningen med en brådska kanske inspirerad av hans begränsade tid. Han bestämde sig för att göra något viktigt med sin tid kvar, och därmed attackerade några av de mest djupgående och utmanande frågorna inom fysiken.

    Till mänsklighetens bästa gav han inte efter för sjukdomen och kunde fortsätta att forska i ytterligare ett halvt sekel. Att han vägrade låta fysiska svårigheter avskräcka honom från sitt livsverk är en inspiration för oss alla.

    Han var också en riktig karaktär, och är känd för att placera högprofilerade satsningar på stora fysikfrågor (som han vanligtvis förlorade). 1974 satsade han på att röntgenkällan i mitten av vår galax, Cygnus X-1, var inte ett svart hål, men medgav förlusten på grund av överväldigande bevis 1990.

    Ur vårt moderna perspektiv är det häpnadsväckande att inse att all hans tidiga forskning om svarta hål gjordes innan vi ens var säkra på att de fanns.

    En av Hawkings mest fascinerande satsningar handlade om "informationsparadoxen". Det faktum att svarta hål kan avdunsta visade sig vara extremt förbryllande, eftersom all information om vad som gick in i dem går förlorad när det svarta hålet försvinner. I kvantfysiken kan du inte förstöra information, alltså paradoxen.

    Även om Hawking medgav detta vad mycket offentligt 2004, de flesta fysiker skulle fortfarande hävda att svaret är olöst. Nyligen har det sett ett återuppvaknande av intresse med "brandväggsparadoxen" och Hawking själv tillförde nya idéer till debatten även under sina senaste år.

    När vi säger farväl till en av vår tids största tänkare, Jag lämnar dig några av hans bästa råd:"Se upp mot stjärnorna och inte ner för dina fötter. Försök att förstå vad du ser, och undrar vad som gör att universum existerar. Var nyfiken."

    Med Stephen Hawkings bortgång, mänskligheten har förlorat ett briljant sinne och en inspirerande människa.

    Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.




    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com