Visualisatie van een zwart gat.
(Afbeelding: © D. Coe, J. Anderson en R. van der Marel (STScI) / NASA / ESA)
Op de Dag van de Dwazen in 1988 verscheen een moderne wetenschapsklassieker van de wereldberoemde theoretische natuurkundige en kosmoloog Stephen Hawking. Het noemde "A Brief History of Time" en veroorzaakte een golf van publieke nieuwsgierigheid naar de plaats van de mensheid in het universum.
Velen herinneren zich de bijdragen van Hawking's briljante geest aan wetenschappelijk onderzoek na zijn vroege dinsdagochtend (14 maart). Degenen die zijn geïnspireerd door zijn boek en zijn erfenis in de kosmologie gaan nu verder waar Hawking's genie was gebleven.
Een van Hawking's belangrijkste bijdragen aan de wetenschap is een theoretische oplossing voor een van de grootste raadsels van de natuurkunde. [Stephen Hawking's beste boeken: zwarte gaten, multiversums en singulariteiten]
Dit raadsel vloeit voort uit twee van de belangrijkste theorieën in de natuurkunde. De algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein legt uit hoe materie zich gedraagt wanneer objecten erg groot zijn, en het is bewezen dat de theorie werkt, en legt bijvoorbeeld uit hoe licht buigt wanneer het het universum doorkruist. De theorie van de kwantummechanica legt uit hoe materie werkt op een kleine, subatomaire schaal. Maar algemene relativiteit werkt niet op kleine schaal en kwantummechanica kan geen krachten verklaren, zoals zwaartekracht, die op grote schaal werken.
Toen Hawking in 1974 het wiskundige concept van straling van zwarte gaten introduceerde, leek het de wetenschap een manier te bieden om de twee theorieën samen te gebruiken.
"Hawking's stralingsresultaat in 1974 is een groot inzicht, omdat het aantoonde dat we dit probleem van het verzoenen van de kwantummechanica op een wiskundige manier kunnen onderzoeken", zegt Paul Sutter, astrofysicus aan de Ohio State University, in een interview met Space.com .
'In de decennia sindsdien zijn sommige theoretische natuurkundigen doorgegaan met het verkennen van deze grenzen en kruispunten van wat een heel eenvoudige vraag lijkt te zijn: wat gebeurt er als je op kleine schaal een sterke zwaartekracht hebt?' Zei Sutter. "Het is een simpele vraag, maar geen gemakkelijke vraag, en Hawking en anderen zijn meesters in het navigeren door de complexiteit van dat soort vragen. Het was echt een van de grote doorbraken van het begin, om te laten zien hoe de taal te ontwikkelen om deze problemen aan te pakken . "
Hawking voorzag zowel wetenschappers als wetenschapsliefhebbers van de taal om het universum beter te kunnen waarnemen, en voor natuurkundigen was deze taal in cijfers geschreven. Hoewel 'Hawking-straling' nog moet worden bewezen met empirisch bewijs, wordt zijn theoretische schets op creatieve manieren getest. Die, zei Sutter, omvatten het onderwerpen van ongewone toestanden van materie aan ultrakoude temperaturen om vreemde kwantumtoestanden te produceren die, wiskundig gezien, zouden kunnen benaderen wat er gebeurt nabij de horizon van een zwart gat. Voorbij die grens kunnen materie en licht niet meer ontsnappen.
Hawking's vaardigheid in het communiceren van wetenschap aan het publiek is wat Sutter's kosmische nieuwsgierigheid vanaf jonge leeftijd inspireerde, zei Sutter.
'Ik herinner me dat ik het boek als tiener las. Het was een van de boeken die me naar de weg leidde om astrofysicus, kosmoloog te worden', zei hij. "Ik denk dat het boek de sjabloon vormt, laten we een stap terug doen en nadenken over deze onderwerpen over zwarte gaten, praten over het vroege universum. Dit zijn ongelooflijk esoterische, diep wiskundige, niche-onderwerpen in de natuurkunde ... hoe meer Hawking eraan werkte om het populair te maken , hoe meer [de wetenschap] de mainstream en publieke discussie betrad, waar [nu] je naar iedereen toe kunt lopen en zeggen: 'Zwart gat!' of 'Big Bang!' en ze zullen weten waar ik het over heb. En dat is ongelooflijk krachtig. '
