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Una breve storia di Stephen Hawking

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Una breve storia di Stephen Hawking

La sua fama è enorme, ma come reggerà la sua eredità?

L'ufficio di Stephen Hawking al piano terra di un moderno blocco accademico a Cambridge è un affare sorprendentemente lussuoso, completo di mobili in pelle e rigogliose piante in vaso. In contrasto con l'arredamento tradizionale c'è un orologio di Homer Simpson su una parete e su un'altra una fotografia accuratamente ritoccata che mostra Marilyn Monroe in posa con Hawking sulla sua sedia a rotelle.

Questi sono i vecchi preferiti appartenenti allo scienziato vivente più famoso del mondo. Di recente, tuttavia, è stata assegnata una nuova intrigante serie di immagini: le fotografie di Hawking, un sorriso raggiante stampato sul viso, che si libra a mezz'aria durante un recente volo a gravità zero su un Boeing 727 appositamente modificato. ha sperimentato più di quattro minuti di volo senza gravità sta aspettando con impazienza un altro colpo, dice.

"È stato stupefacente. La parte a gravità zero è stata meravigliosa e la parte ad alta gravità non è stata un problema. Avrei potuto andare avanti e avanti. Space, eccomi qui", dice, con la sua tipica voce sintetizzata al computer, piena di un accento americano molto poco britannico.

Neanche il fisico in sedia a rotelle sta scherzando. Hawking ha collaborato con l'imprenditore britannico Richard Branson per volare su uno dei primi voli della Virgin Galactic, i cui aeroplani spaziali sono destinati a scagliare i passeggeri a un'altitudine di 120 km (75 miglia) entro il 2009. A quell'altezza, soffermandosi proprio margini dello spazio: i passeggeri sperimenteranno periodi di assenza di gravità ancora più lunghi, forse fino a mezz'ora.

Per Hawking, prigioniero per così tanto tempo sulla sua sedia a rotelle, un volo porterà ulteriore sollievo dalla sua prigionia. Ancora più importante, darà al pubblico un chiaro segnale della sua convinzione che Homo sapiens' Il futuro è nei viaggi interplanetari. "Penso che la sopravvivenza della razza umana dipenderà dalla sua capacità di trovare nuove case altrove nell'universo perché c'è un rischio crescente che un disastro distrugga la Terra", sostiene. "Voglio sensibilizzare l'opinione pubblica sul volo spaziale".

Fuga verso le stelle: suona melodrammatico. Ma Hawking è serio. Le speranze di sopravvivenza dell'umanità dipendono dal fatto che impariamo come lasciare il nostro pianeta che ora stiamo distruggendo, dice. L'orologio sta ticchettando. "Siamo ora sull'orlo di una seconda era nucleare e di un periodo di cambiamenti climatici senza precedenti". Ancora peggio è la prospettiva che i terroristi usino impropriamente la scienza genetica per creare virus che potrebbero spazzare via la nostra specie.

In breve, la visione del futuro di Hawking non è ottimistica. Ma cosa ci si poteva aspettare? Il fisico di Cambridge ha dovuto sopportare decenni di grave incapacità fisica. In quanto tale, una visione dura della vita non sorprende.

Stephen William Hawking è nato l'8 gennaio 1942 — 300 anni dopo la morte di un altro grande fisico, Galileo. È cresciuto, con un fratello e due sorelle, nella borghese St Albans, a nord-ovest di Londra. Era una vita sicura temperata dalla lieve eccentricità dei suoi genitori: l'auto di famiglia era un taxi nero londinese e le vacanze venivano fatte in una roulotte di zingari. Suo padre, Frank, era un ricercatore medico mentre sua madre, Isobel, che è ancora viva, era una liberale, una libera pensatrice e un'influenza duratura.

Alla scuola pubblica locale, Hawking era considerato uno sciocco, che evitava la musica pop per il jazz, la musica classica e il dibattito. Dimostrò anche una straordinaria capacità di visualizzare soluzioni a problemi complessi, senza calcoli o esperimenti, un talento che si sarebbe rivelato prezioso negli anni successivi. Hawking vinse una borsa di studio all'University College di Oxford e nel 1962 ottenne una prima in fisica, trasferendosi a Cambridge per studiare cosmologia.

A quei tempi, la teoria del Big Bang sulla nascita dell'Universo stava solo lentamente guadagnando l'accettazione da parte degli astronomi. Era evidente che le galassie stavano volando via l'una dall'altra perché l'intero Universo era improvvisamente esploso all'esistenza circa 15.000 milioni di anni fa, si diceva. Ma ad alcuni scienziati questa nozione non piaceva. Era semplicemente troppo grezzo. In particolare, un gruppo di scienziati russi si oppose all'idea che l'intero Universo fosse eruttato da un singolo punto, o singolarità, e sostenne di poter dimostrare che si era semplicemente contratto da una precedente condizione espansa a uno stato più piccolo, ma non infinitamente piccolo. prima di espandersi nuovamente.

"Non mi piaceva questa cosiddetta prova", dice Hawking. Così lui e un collega cosmologo di Cambridge, Roger Penrose, hanno effettuato una serie di calcoli eleganti che hanno mostrato che l'idea di una singolarità cosmica era corretta. "L'Universo è iniziato da un singolo punto infinitamente denso in cui il tempo ha avuto inizio." Il giovane fisico aveva cominciato a lasciare il segno.

In questo periodo Hawking scoprì che i suoi movimenti stavano diventando goffi. Poi suo padre si è accorto della sua mancanza di coordinamento e ha portato suo figlio a fare dei test medici. I risultati sono stati cupi. "Ho capito [che i medici] si aspettavano che peggiorasse e non c'era niente che potessero fare se non darmi vitamine", dice Hawking. Alla fine gli specialisti danno un nome alla sua condizione: sclerosi laterale amiotrofica, a volte nota come malattia di Lou Gehrig, un tipo di malattia del motoneurone che priva i malati della loro forza muscolare e di solito finisce con la morte prematura.

Hawking cadde in una profonda depressione, restando sveglio fino a tarda notte ad ascoltare il suo amato Wagner. Tuttavia, non c'era da bere, sottolinea. Contrariamente a molti articoli di giornale, non ha cercato conforto nell'alcol. Invece ha trovato conforto con una vecchia amica, Jane Wilde. Si innamorarono e decisero di sposarsi. "Quel fidanzamento ha cambiato la mia vita", ricorda Hawking. "Mi ha dato qualcosa per cui vivere".

Nel giro di pochi anni, Hawking fu costretto su una sedia a rotelle e cominciò a dipendere sempre più dall'aiuto degli altri. Ma sebbene il suo corpo fosse intrappolato, il suo intelletto continuava a vagare. In un certo senso, era fortunato che la sua fosse una professione unicamente cerebrale. Era un teorico e quindi non doveva condurre esperimenti in laboratorio. Così Hawking ha iniziato a pensare ai buchi neri, i resti di stelle collassate che sono così densi che nemmeno la luce può sfuggirgli. Si pensava che questi cimiteri stellari sarebbero aumentati inesorabilmente di numero con l'invecchiamento dell'Universo. Lentamente le luci si sarebbero spente attraverso il cosmo mentre la materia veniva risucchiata nei vuoti senza fondo di sempre più buchi neri.

Ma l'idea assillava Hawking. Nel 1974 fece una serie di calcoli che mostravano che in alcuni casi un buco nero poteva effettivamente irradiare energia, contraddicendo la concezione comune che fossero una strada a senso unico. Hawking ha calcolato che il buco nero sarebbe diventato sempre più piccolo fino a raggiungere le dimensioni di un nucleo atomico, pur pesando ancora tra le 1.000 e le 100.000.000 di tonnellate. Poi esploderebbe in una vasta esplosione.

Questa idea è andata piuttosto male all'inizio, come ricorda Jane Hawking nel suo recente rilascio In viaggio verso l'infinito: la mia vita con Stephen. Ricorda vividamente la conferenza in cui suo marito ha illustrato le sue idee sui buchi neri a un raduno di fisici presso il Rutherford Appleton Laboratory nell'Oxfordshire.

Curvo sulla sua sedia, e in un debole discorso sussurro, Hawking descrisse la sua idea eretica: i buchi neri non sono realmente "neri". Alla fine la sua lezione finì. “Regnava il silenzio”, dice Jane. "Poi il presidente, il professor John G. Taylor del King's College di Londra … balzò in piedi, spacconendo 'Questo è abbastanza assurdo. Non ho altra alternativa che chiudere immediatamente questa sessione.'” Fuori dalla sala riunioni, gli scienziati si sono riuniti in gruppi scioccati per discutere di ciò che avevano appena sentito. Hawking era impenitente. "Non c'è niente come il momento eureka di scoprire qualcosa che nessuno sapeva prima", dice Hawking con il tipico umorismo birichino. "Non lo paragonerò al sesso, ma dura più a lungo."

Hawking in seguito elaborò la sua idea della radiazione del buco nero in un articolo che presentò alla prestigiosa rivista Natura. Questo è stato inizialmente respinto, ma in seguito accettato e infine pubblicato dopo piccole modifiche da Hawking. Lentamente l'idea - che i buchi neri possono emettere radiazioni - è diventata mainstream ed è ora ampiamente accettata dai cosmologi. Infatti tale energia è conosciuta semplicemente come radiazione di Hawking. La teoria - considerata la sua eredità scientifica più duratura e importante - fu un trionfo particolare per Hawking perché segnò il suo primo notevole successo nei suoi tentativi di unificare la fisica, in questo caso utilizzando i buchi neri, per riconciliare la struttura su larga scala del cosmo con la piccola struttura dell'atomo. Il suo lavoro sui buchi neri ha anche aperto la strada a Hawking per essere eletto membro della Royal Society nel 1974.

Tre anni dopo, Hawking fu nominato Lucasian Professor of Mathematics di Cambridge, incarico ricoperto da Isaac Newton tre secoli prima. A questo punto, il cosmologo trovava difficile persino parlare. "Ho scritto articoli scientifici dettando a una segretaria e ho tenuto seminari tramite un interprete, che ha ripetuto più chiaramente le mie parole", ricorda Hawking. In effetti, solo poche persone al di fuori della sua famiglia immediata potevano capire cosa stava dicendo e anche i suoi figli - Lucy, Robert e Timothy - dovevano spesso fungere da interpreti.

La maggior parte del fardello di prendersi cura di Hawking era ormai ricaduto sulle spalle di Jane, un punto sottolineato da Lucy Hawking. “Dopo aver preparato i bambini per la scuola, sollevava mio padre dal letto e lo metteva sulla sua sedia. Poi lo lavava, gli dava da mangiare e lo faceva andare al lavoro".

È un punto cruciale. Hawking ha compiuto meraviglie pur soffrendo di un'immensa disabilità, ma questo è stato gestito solo attraverso grandi sacrifici da altri. "Mio padre ha mantenuto una risoluta incredulità nella propria disabilità, o meglio, l'incapacità di accettare che ci sia qualcosa che non può fare", aggiunge Lucy. “Questo atteggiamento è ammirevole e irritante. Quando si trova di fronte a una lunga rampa di scale per vedere un panorama, considerato attendibilmente non molto eccitante, la sua insistenza per essere comunque portato in cima, fa piangere gli uomini forti. Questa determinazione è senza dubbio ciò che lo sostiene”.

Nel 1988, Hawking ha prodotto il suo primo serio tentativo di divulgazione scientifica: Una breve storia del tempo. Il libro, sebbene rivolto al pubblico, si è rivelato abbastanza difficile da seguire, con le sue incursioni in argomenti come il tempo immaginario e lo spazio a 11 dimensioni. Tuttavia, è diventato un bestseller internazionale e da allora ha venduto più di 25 milioni di copie, aumentando notevolmente le altrimenti magre casse di Hawking.

Il libro, oltre alla sua sorprendente popolarità, è famoso anche per la sua criptica ultima frase. Avendo unificato le teorie della gravità e della meccanica quantistica, l'umanità conoscerà sicuramente "la mente di Dio", ha scritto Hawking. La frase ha generato una pletora di altri libri di cosmologia con "mente di Dio" nel titolo e ha anche innescato un'intensa speculazione sul fatto che Hawking - un ateo dichiarato - avesse trovato la religione in età avanzata. Solo di recente lo scienziato ha spiegato il suo vero significato. "Quello che intendevo quando ho detto che avremmo conosciuto la mente di Dio era che se avessimo scoperto l'insieme completo delle leggi e avessimo capito perché l'universo esiste, saremmo stati nella posizione di Dio", dice. Quindi no, Hawking non ha ceduto alle lusinghe della religione.

Nel 1985 Hawking contrasse la polmonite, una malattia mortale per un uomo nelle sue condizioni. I suoi gravi problemi respiratori hanno portato a una tracheotomia che ha distrutto i suoi poteri di parola rimanenti. Fortunatamente, una soluzione tecnologica era a portata di mano. Un sintetizzatore vocale computerizzato è stato montato sulla sedia a rotelle di Hawking, che gli ha permesso di generare parole e frasi, anche se al ritmo relativamente calmo di 15 parole al minuto. Tuttavia, il dispositivo ha impedito a Hawking di essere completamente escluso dalla comunicazione con l'umanità.

A quel punto, Hawking aveva vissuto tre decenni in più di quanto i medici si aspettassero, sebbene fosse ancora in grado di fornire shock. Nel 1990 annunciò che avrebbe divorziato da Jane, che si era presa cura di lui per più di 25 anni, e che avrebbe invece vissuto con la sua infermiera Elaine Mason. Elaine e Hawking alla fine si sposarono, l'unione scatenò reazioni rabbiose da parte della sua famiglia. Jane lo denunciò amaramente come un "despota onnipotente" che usava le persone per i propri fini mentre sua figlia Lucy paragonava il suo atteggiamento nei confronti della sua famiglia "all'hotel Monopoly vicino alle loro piccole case". Tuttavia, il secondo matrimonio di Hawking dura solo pochi anni. Lui e Mason hanno recentemente avviato una procedura di divorzio e non vivono più insieme.

Negli anni '90 Hawking era diventato un'istituzione internazionale, girando per il circuito di conferenze del mondo nel suo carro elettronico con la sua testa stanca e ciondolante e il sintetizzatore vocale simile a un robot. Che piaccia o no, è arrivato a personificare l'idea di un intelletto puro e disincarnato, un uomo che può orientare l'universo nella sua mente, l'essere umano più intelligente del mondo intrappolato in un corpo deperito.

Da parte sua, Hawking ha assaporato le luci della ribalta. È apparso con attori che interpretano Einstein e Newton in Star Trek: La prossima generazione e anche come personaggio in I Simpson. "La tua teoria di un universo a forma di ciambella è interessante, Homer", annuncia. "Forse dovrò rubarlo." (Oggi ha ancora un portachiavi di Lisa Simpson che penzola dal suo computer mentre un avviso accanto ad esso annuncia: "Sì, IO SONO il padrone del centro dell'universo.")

Certamente, la fiducia in se stessi dell'uomo sembra incrollabile e, nonostante le sue disabilità, può comandare un incontro con facilità, come è stato recentemente dimostrato quando Hawking ha parlato con i ricercatori del CERN, il laboratorio europeo di fisica delle particelle vicino a Ginevra. L'aula magna principale del centro era piena zeppa di fisici, matematici e cosmologi desiderosi di ascoltare le ultime riflessioni di Hawking sulla struttura dell'universo e sui suoi tentativi di combinare la relatività generale e la meccanica quantistica. Non ha deluso.

Come Hawking ha detto al suo pubblico, un problema importante per la moderna cosmologia è la questione fondamentale di ciò che esisteva prima del Big Bang. “Tuttavia, ho scoperto che se combini la relatività generale con la meccanica quantistica scopri che il tempo si comporta come un'altra dimensione. Puoi pensare che l'Universo sia come il polo sud della Terra con i gradi di latitudine che giocano il ruolo del tempo. L'Universo comincerebbe quindi al polo sud e col passare del tempo - l'equivalente di spostarsi a nord intorno al globo - l'Universo si espanderebbe. Quindi chiedere cosa è successo prima dell'inizio dell'Universo sarebbe come chiedere cosa c'è a sud del polo sud. Non avrebbe senso".

Hawking immagina la creazione dell'Universo come la formazione di bolle di vapore nell'acqua bollente. Bolle più piccole collassano su se stesse, suggerisce, allo stesso modo degli universi microscopici, prima che abbiano il tempo di generare materia o stelle o esseri viventi. Bolle più grandi si espanderebbero rapidamente, tuttavia, e nel nostro caso gli universi corrispondenti fornirebbero le condizioni fisiche perfette per l'evoluzione delle galassie e degli umani. "Siamo il prodotto delle fluttuazioni quantistiche nell'Universo primordiale", dice.

In effetti, l'aula magna del CERN era un luogo particolarmente adatto per Hawking perché l'enorme acceleratore di particelle del centro - il Large Hadron Collider (LHC), la cui costruzione sarà completata l'anno prossimo - offre ora alla scienza la sua migliore possibilità di dimostrare alcune delle teorie di Hawking. In pochi mesi, l'enorme collisore scaglierà particelle subatomiche l'una nell'altra a energie colossali e rilascerà grandi quantità di particelle ancora più piccole.

"Ancora non sappiamo davvero cosa sarà prodotto dall'LHC", afferma il portavoce del CERN James Gillies. “Tuttavia, esiste una reale possibilità che generi migliaia di microscopici buchi neri che poi decadrebbero, rilasciando radiazioni di Hawking. Ciò darà agli scienziati la prima possibilità di studiare direttamente la radiazione di Hawking e fornirebbe la prova perfetta che le sue idee sono giuste. Anche Hawking sarebbe un candidato molto forte per un premio Nobel».

Un tale premio sarebbe un giusto tributo per uno scienziato che ha lavorato in circostanze inimmaginabilmente difficili per far luce sulle origini dell'universo. Sarebbe anche accolto calorosamente dalla sua famiglia, con la quale Hawking si è recentemente riconciliato. (Il nuovo libro di Jane Hawking è essenzialmente una rielaborazione della sua prima biografia di Stephen, Musica per muovere le stelle, con gli amari insulti del tomo precedente sostituiti da una prosa più sollecita. Resta da vedere se questo aiuta a vendere più copie.)

Per quanto riguarda il suo lavoro più recente, la produzione di Hawking - come tanti altri teorici nelle loro carriere successive - è diminuita in qualità. "L'unica cosa per cui sarà ricordato - tra i fisici - è la radiazione di Hawking", afferma il fisico Peter Coles, della Nottingham University. “Nessuno l'ha ancora osservato, ma difficilmente c'è uno scienziato che scommetterebbe che Hawking si sbagliava. E dopo, ha fatto un ottimo lavoro sulla termodinamica dei buchi neri. Ma non c'è stato molto di nuovo o eccitante da 20 anni a questa parte".

Il lavoro più recente di Hawking ha riguardato il "paradosso dell'informazione". Quando un buco nero esplode, puoi dire, dalla radiazione emessa, cosa si è originariamente versato in quel buco nero? Fino a poco tempo fa, Hawking diceva che la risposta era che nessuna informazione esce da un buco nero che esplode. Ma poi Hawking cambiò idea, scrivendo un documento che suggeriva che si potevano ottenere informazioni da una tale esplosione.

Sfortunatamente, il documento è stato annunciato, non attraverso la pubblicazione in una rivista peer-reviewed, ma da un comunicato stampa diffuso prima di una conferenza. Di per sé questo ha irritato gli scienziati. Ancora peggio, alcuni ora pensano che la carta sia imperfetta. La giuria è ancora fuori.

In ogni caso, non dovremmo scappare con l'idea che Hawking sia uno dei più grandi fisici del mondo. Hawking non fa affermazioni del genere e nemmeno le sue controparti. In un sondaggio sulla rivista Physics World di qualche anno fa, ai migliori fisici del mondo è stato chiesto di nominare il più grande professionista della loro professione. Albert Einstein è arrivato primo con 119 voti. Isaac Newton ha seguito con 46, ed Ernest Rutherford, che ha svelato la struttura dell'atomo, è appena entrato nella top 10, con 20 voti. E Stephen Hawking? È arrivato ultimo, insieme a molti altri scienziati anche randagi che hanno raccolto ciascuno un solo voto.

"Hawking è così caratteristico, intrappolato nella sua sedia a rotelle con la sua strana voce, che è diventato il fisico più famoso del mondo dopo Einstein", aggiunge Coles."Ma ci sono dozzine di altri fisici - tra cui Bohr, Planck, Schrödinger, Feynman, Dirac e Weinberg - che hanno avuto un impatto molto maggiore nel cambiare la nostra visione dell'universo, ma che rimangono sconosciuti al pubblico".

Non c'è dubbio che Hawking sia uno scienziato di enorme talento, i cui risultati sono tanto più impressionanti alla luce della sua disabilità fisica. Tuttavia, forse il suo più grande contributo alla scienza non è il suo lavoro sui buchi neri o le teorie sulla gravità quantistica, ma la sua capacità di interagire con il pubblico e condividere con loro quella scintilla di gioia provata da tutti coloro che si meravigliano delle meraviglie e dei misteri di l'universo.

Robin McKie

Robin McKie è redattore scientifico e tecnologico per il quotidiano Observer di Londra.

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Una breve storia di Stephen Hawking

L'APS e la Smithsonian Institution hanno co-ospitato la premiere di Washington, D.C. di La teoria del tutto sulla vita di Stephen Hawking.

Amore, fama, trionfo, tragedia e scienza si scontrano La teoria del tutto, il nuovo film basato sulla vita dell'acclamato cosmologo Stephen Hawking. È un ritratto umanizzante del fisico e della sua relazione con la sua prima moglie, Jane Wilde Hawking.

Seguendo la narrazione delle loro memorie, il film si apre con Hawking e Wilde che si incontrano per la prima volta all'Università di Cambridge. La scintilla tra loro è innegabile, ma presto Hawking scopre di avere la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) - la malattia di Lou Gehrig - e i medici gli danno solo due anni di vita.

La storia che si svolge si allontana dalla tradizionale storia d'amore di Hollywood. Notoriamente, Hawking batte le probabilità, vivendo decenni più a lungo di quanto chiunque avesse previsto, ma perdendo quasi tutto il controllo muscolare nel suo corpo. Tuttavia, diventa un autore di best-seller e uno dei fisici più rispettati al mondo. La sua è una storia ben nota, ma meno note sono le lotte personali che lui e sua moglie hanno attraversato nella loro casa di Cambridge quando la sua fama è cresciuta e la malattia ha devastato il suo corpo.

Alla premiere di Washington, D.C., che è stata ospitata da APS e dalla Smithsonian Institution, lo sceneggiatore Anthony McCarten ha descritto come voleva adattare il libro di memorie di Jane Hawking, In viaggio verso l'infinito: la mia vita con Stephen, che racconta il suo matrimonio con il fisico più famoso del mondo. "Volevo rendere giustizia a questo libro di memorie straordinario e unico nel suo genere", ha detto McCarten.

È un libro di memorie complicato da adattare perché nella vita reale non c'è un finale di Hollywood pulito e felice per sempre. Per anni l'amore tra Jane e Stephen Hawking li ha uniti mentre lottavano contro la malattia invadente e la crescente celebrità di Hawking. Ma il film finisce poco dopo la separazione nel 1990, quando Hawking la lasciò per una delle sue infermiere cinque anni dopo, Jane Hawking sposò la sua insegnante di coro.

È la straordinaria interpretazione di Eddie Redmayne che fa emergere l'umanità di Hawking durante i suoi momenti migliori e peggiori. "Una delle cose migliori del mio lavoro, suppongo, è essere in grado di saltare tra mondi diversi e immergermi in essi", ha detto Redmayne alla premiere.

Ha trascorso diversi mesi con persone con diverse fasi della SLA per prepararsi al suo ruolo nel film. Lo sforzo è stato ripagato: Redmayne si perde completamente nel ruolo e riproduce perfettamente la personalità e i modi di Hawking. C'è già un'enorme quantità di chiacchiere da Oscar intorno alla sua esibizione.

Sebbene l'obiettivo centrale del film sia il rapporto tra Hawking e sua moglie, il suo lavoro influente sullo sviluppo di teorie rivoluzionarie in cosmologia è la spina dorsale narrativa del film. “Non abbiamo scuse. Abbiamo fatto i compiti sulla scienza", ha detto McCarten.

Il film fa un buon lavoro trovando il difficile equilibrio tra troppa e troppo poca scienza. Le discussioni sulla relatività e sugli orizzonti degli eventi a volte usano alcune metafore imbarazzanti o giri di parole insoliti, ma raramente si sentono condiscendenti o eccessivamente semplicistici.

Si presumeva che i buchi neri non emettessero nulla. Ma nel suo grande momento eureka, Hawking guarda nelle braci ardenti di un fuoco e ha un'esplosione di ispirazione. La scena si interrompe su una conferenza che tiene a un pubblico di illustri fisici sui fondamenti della radiazione di Hawking. Il film ha fatto poca menzione delle settimane di lavoro che ha trascorso a sviluppare la teoria.

"Questo potrebbe non essere il modo in cui Stephen Hawking lo ha effettivamente inventato", ha detto David Kaiser del MIT, che era anche alla premiere. "È un film di due ore che cerca di coprire molto territorio".

Eureka momenti a parte, ritrae il processo della scienza molto meglio della maggior parte degli altri film sugli scienziati. In un'altra scena, Hawking postula una teoria sulla natura del Big Bang. Il suo professore è incuriosito, si complimenta con la sua ipotesi e poi dice semplicemente: "Ora fai i conti". Secondo Kaiser, la scena "ci dà un'idea del processo intrinsecamente collaborativo e comunitario" in cui si impegnano gli scienziati.

La teoria del tutto, 123 min., prodotto da Working Title Films, distribuito da Focus Features, nelle sale il 7 novembre.

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Editor: David Voss
Scrittore scientifico personale: Michael Lucibella
Direttore artistico e responsabile delle pubblicazioni speciali: Kerry G. Johnson
Designer e produzione della pubblicazione: Nancy Bennett-Karasik


Tartarughe fino in fondo: Stephen Hawking's Una breve storia del tempo

“Stephen Hawking apre il suo nuovo libro con un meraviglioso vecchio aneddoto. A un famoso astronomo, dopo una conferenza, fu detto da un'anziana signora, forse sotto l'influenza dell'induismo, che la sua cosmologia era tutta sbagliata. Il mondo, ha detto, riposa sul dorso di una tartaruga gigante. Quando l'astronomo ha chiesto su cosa sta la tartaruga, lei ha risposto: ‘Sei molto intelligente, giovanotto, molto intelligente. Ma sono tartarughe fino in fondo

La maggior parte delle persone, scrive Hawking, troverebbe ridicola questa cosmologia, ma se prendiamo le tartarughe come simboli di leggi sempre più fondamentali, la torre non è così assurda. Ci sono due modi per visualizzarlo. O una singola tartaruga è in fondo, in piedi sul nulla, o sono tartarughe fino in fondo. Entrambe le opinioni sono sostenute da fisici di primo piano.

“Hawking, quarantaquattro anni, è il Lucasian Professor of Mathematics all'Università di Cambridge, cattedra tenuta da Isaac Newton e Paul Dirac. Pochi fisici viventi potrebbero occupare questa sedia più meritatamente, anche se, come molti ormai sanno, Hawking è stato costretto per due decenni su una sedia a rotelle. È già una leggenda, non solo per i suoi brillanti contributi alla fisica teorica, ma anche per il suo coraggio, ottimismo e umorismo di fronte a una malattia paralizzante. La malattia di Lou Gehrig potrebbe rosicchiare il suo corpo, ma ha lasciato intatta la sua mente. Hawking in realtà si considera fortunato. Ha scelto una professione in cui può lavorare interamente nella sua testa, e la sua disabilità lo ha liberato da numerose incombenze accademiche.

Una tracheostomia resa necessaria da un attacco di polmonite nel 1985 ha messo a tacere la sua voce. Parla attraverso un computer e un sintetizzatore vocale attaccato alla sua sedia a rotelle. Poiché il sintetizzatore è stato realizzato in California, si scusa con gli sconosciuti per il suo accento americano. Ha una moglie devota e tre figli. Ha visitato gli Stati Uniti una trentina di volte, Mosca sette volte e ha fatto il giro del mondo. In una discoteca di Chicago una volta si è girato sul pavimento e ha fatto girare la sedia a tempo di musica.

Una breve storia del tempo è il primo libro di Hawking scritto in modo popolare. Avvertito che ogni equazione avrebbe dimezzato le vendite, ha omesso tutte le formule tranne la famosa E = mc2 di Einstein, che spera non spaventi la metà dei suoi lettori. La prosa di Hawking è tanto informale e chiara quanto i suoi argomenti sono profondi.

“Prima di descrivere il suo nuovo modello dell'universo, Hawking fornisce una panoramica sintetica della teoria della relatività e della meccanica quantistica. Nella cosmologia di Newton, il moto è ‘assoluto’, nel senso che può essere misurato rispetto a uno spazio fisso e immobile che i fisici del diciannovesimo secolo chiamavano "etere stagnante".’ Anche il tempo di Newton è assoluto nel senso che un tempo invariabile pervade l'universo. Einstein abbandonò entrambe le nozioni. Spazio e tempo erano fusi in un'unica struttura. La luce divenne l'unico movimento non relativo, la sua velocità impossibile da superare e che non cambiava mai indipendentemente dal movimento di un osservatore. La gravità e l'inerzia divennero un unico fenomeno, non una ‘forza’ ma semplicemente la tendenza degli oggetti a prendere i percorsi più semplici possibili attraverso uno spazio-tempo distorto dalla presenza di grandi masse di materia come stelle e pianeti.

“Hawking dedica due capitoli ai buchi neri. Sebbene non ci siano ancora prove decisive dell'esistenza dei buchi neri, la maggior parte dei cosmologi ora è convinta che lo siano. (Il miglior candidato per un buco nero è la parte invisibile di un sistema stellare binario nella costellazione del Cigno, il cigno.) Il principale contributo di Hawking alla teoria del buco nero è stato mostrare che quando la materia di una stella cade in un buco nero, le interazioni quantistiche devono si verificano e le particelle fuoriescono in quella che è nota come "radiazione di Hawking". Come indica il titolo di un capitolo, ‘i buchi neri non sono così neri.’ I mini-buchi neri sono strutture minuscole che potrebbero essersi formate in gran numero dopo il big bang. Hawking ha mostrato che se esistono, le radiazioni le faranno evaporare e alla fine esploderanno.

“Non è chiaro se Hawking sia un determinista che pensa che la storia debba essere così com'è, o se il caso e il libero arbitrio intervengano, anche se all'inizio del suo libro solleva un curioso paradosso. Se regnasse il determinismo imporrebbe l'esito della nostra ricerca di leggi universali, ma ‘ perché dovrebbe determinare che arriviamo alle giuste conclusioni dall'evidenza? Non potrebbe ugualmente determinare che traiamo le conclusioni sbagliate? O nessuna conclusione?’ Poiché la ricerca finora si è rivelata sempre più vincente, Hawking non vede alcun motivo per abbandonare la fede di Einstein che l'Antico possa essere sottile, ma non malizioso.

Come riconosce Carl Sagan nella sua acuta introduzione, il libro di Hawking tratta di Dio quasi quanto del tempo e dell'universo,

…o forse sull'assenza di Dio. La parola Dio riempie queste pagine. Hawking si imbarca in una ricerca per rispondere alla famosa domanda di Einstein sul fatto che Dio avesse qualche scelta nella creazione dell'universo. Hawking sta tentando, come afferma esplicitamente, di comprendere la mente di Dio. E questo rende ancora più inaspettata la conclusione dello sforzo, almeno finora: un universo senza confini nello spazio, senza inizio o fine nel tempo, e niente da fare per un Creatore.”


Contenuti

Famiglia

Hawking è nato l'8 gennaio 1942 [24] [25] [26] a Oxford da Frank (1905–1986) [27] [28] e Isobel Eileen Hawking ( nata Walker 1915-2013). [29] [30] [31] [32] La madre di Hawking è nata in una famiglia di medici a Glasgow, in Scozia. [33] [34] Il suo ricco bisnonno paterno, originario dello Yorkshire, si prodigò troppo nell'acquisto di terreni agricoli e poi andò in bancarotta durante la grande depressione agricola all'inizio del XX secolo. [34] La sua bisnonna paterna salvò la famiglia dalla rovina finanziaria aprendo una scuola nella loro casa. [34] Nonostante i vincoli finanziari delle loro famiglie, entrambi i genitori frequentarono l'Università di Oxford, dove Frank leggeva medicina e Isobel leggeva Filosofia, Politica ed Economia. [30] Isobel lavorava come segretaria per un istituto di ricerca medica e Frank era un ricercatore medico. [30] [35] Hawking aveva due sorelle più giovani, Philippa e Mary, e un fratello adottivo, Edward Frank David (1955-2003). [36] [37]

Nel 1950, quando il padre di Hawking divenne capo della divisione di parassitologia presso il National Institute for Medical Research, la famiglia si trasferì a St Albans, nell'Hertfordshire. [38] [39] A St Albans, la famiglia era considerata molto intelligente e alquanto eccentrica [38] [40] i pasti venivano spesso spesi con ogni persona che leggeva in silenzio un libro. [38] Vivevano un'esistenza frugale in una casa grande, disordinata e mal tenuta e viaggiavano in un taxi londinese convertito. [41] [42] Durante una delle frequenti assenze del padre di Hawking per lavoro in Africa, [43] il resto della famiglia trascorse quattro mesi a Maiorca visitando l'amica di sua madre Beryl e suo marito, il poeta Robert Graves. [44]

Anni di scuola primaria e secondaria

Hawking ha iniziato i suoi studi alla Byron House School di Highgate, Londra. In seguito ha accusato i suoi "metodi progressivi" per il suo fallimento nell'imparare a leggere mentre era a scuola. [45] [38] A St Albans, la bambina di otto anni Hawking ha frequentato la St Albans High School for Girls per alcuni mesi. A quel tempo, i ragazzi più giovani potevano frequentare una delle case. [44] [46]

Hawking frequentò due scuole indipendenti (cioè a pagamento), la prima Radlett School [46] e dal settembre 1952, la St Albans School, [26] [47] dopo aver superato gli undici anni in anticipo. [48] ​​La famiglia attribuiva un alto valore all'istruzione. [38] Il padre di Hawking voleva che suo figlio frequentasse la rinomata Westminster School, ma il tredicenne Hawking era malato il giorno dell'esame per la borsa di studio. La sua famiglia non poteva permettersi le tasse scolastiche senza l'aiuto finanziario di una borsa di studio, quindi Hawking rimase a St Albans. [49] [50] Una conseguenza positiva fu che Hawking rimase vicino a un gruppo di amici con cui si divertiva con i giochi da tavolo, la fabbricazione di fuochi d'artificio, modellini di aeroplani e barche, [51] e lunghe discussioni sul cristianesimo e sulla percezione extrasensoriale. [52] Dal 1958 in poi, con l'aiuto dell'insegnante di matematica Dikran Tahta, costruirono un computer con parti di un orologio, un vecchio centralino telefonico e altri componenti riciclati. [53] [54]

Sebbene conosciuto a scuola come "Einstein", Hawking non ebbe inizialmente successo accademico. [55] Col tempo iniziò a mostrare una notevole attitudine per le materie scientifiche e, ispirato da Tahta, decise di studiare matematica all'università. [56] [57] [58] Il padre di Hawking gli consigliò di studiare medicina, preoccupato che ci fossero pochi posti di lavoro per i laureati in matematica. [59] Voleva anche che suo figlio frequentasse l'University College di Oxford, il suo stesso alma mater. Poiché all'epoca non era possibile leggere la matematica lì, Hawking decise di studiare fisica e chimica. Nonostante il consiglio del suo preside di aspettare l'anno successivo, Hawking ottenne una borsa di studio dopo aver sostenuto gli esami nel marzo 1959. [60] [61]

Anni universitari

Hawking iniziò la sua formazione universitaria presso l'University College di Oxford, [26] nell'ottobre 1959 all'età di 17 anni. [62] Per i primi diciotto mesi fu annoiato e solo: trovò il lavoro accademico "ridicolamente facile". [63] [64] Il suo tutor di fisica, Robert Berman, in seguito disse: "Era solo necessario per lui sapere che qualcosa poteva essere fatto, e poteva farlo senza guardare come gli altri lo facevano". [4] Un cambiamento avvenne durante il suo secondo e terzo anno quando, secondo Berman, Hawking fece più di uno sforzo "per essere uno dei ragazzi". Si è sviluppato in un membro del college popolare, vivace e spiritoso, interessato alla musica classica e alla fantascienza. [62] Parte della trasformazione derivò dalla sua decisione di unirsi al club nautico del college, l'University College Boat Club, dove guidava un equipaggio di canottaggio. [65] [66] L'allenatore di canottaggio all'epoca notò che Hawking coltivava un'immagine temeraria, guidando il suo equipaggio su rotte rischiose che portavano a barche danneggiate. [65] [67] Hawking stimò di aver studiato circa 1.000 ore durante i suoi tre anni a Oxford. Queste abitudini di studio poco impressionanti hanno reso la sua tesi una sfida, e ha deciso di rispondere solo a domande di fisica teorica piuttosto che a quelle che richiedono una conoscenza fattuale. Una laurea con lode di prima classe era una condizione per l'accettazione del suo programma di studi universitari in cosmologia presso l'Università di Cambridge. [68] [69] Ansioso, dormì male la notte prima degli esami, e il risultato finale fu al confine tra lode di prima e seconda classe, facendo un Viva (esame orale) con gli esaminatori di Oxford necessari. [69] [70]

Hawking era preoccupato di essere visto come uno studente pigro e difficile. Quindi, quando gli è stato chiesto al vivaio di descrivere i suoi piani, ha detto: "Se mi concedi un Primo, andrò a Cambridge. Se ricevo un Secondo, rimarrò a Oxford, quindi mi aspetto che mi darai un Primo ." [69] [71] Era tenuto in maggiore considerazione di quanto credesse come commentò Berman, gli esaminatori "erano abbastanza intelligenti da rendersi conto che stavano parlando con qualcuno molto più intelligente della maggior parte di loro". [69] Dopo aver conseguito una laurea di primo livello in fisica e aver completato un viaggio in Iran con un amico, iniziò il suo lavoro di laurea presso la Trinity Hall, Cambridge, nell'ottobre 1962. [26] [72] [73 ]

Anni di laurea

Il primo anno di Hawking come studente di dottorato è stato difficile. Inizialmente fu deluso nello scoprire che gli era stato assegnato Dennis William Sciama, uno dei fondatori della cosmologia moderna, come supervisore piuttosto che il noto astronomo Fred Hoyle, [74] [75] e trovò la sua formazione in matematica inadeguata per il lavoro in relatività generale e cosmologia. [76] Dopo la diagnosi di malattia del motoneurone, Hawking cadde in depressione – sebbene i suoi medici gli consigliassero di continuare con i suoi studi, sentiva che non aveva senso. [77] La ​​sua malattia è progredita più lentamente di quanto i medici avessero previsto. Sebbene Hawking avesse difficoltà a camminare senza supporto e il suo discorso fosse quasi incomprensibile, una diagnosi iniziale secondo cui aveva solo due anni di vita si è rivelata infondata. Con l'incoraggiamento di Sciama, tornò al suo lavoro. [78] [79] Hawking iniziò a sviluppare una reputazione di brillantezza e sfacciataggine quando sfidò pubblicamente il lavoro di Fred Hoyle e del suo allievo Jayant Narlikar in una conferenza nel giugno 1964. [80] [81]

Quando Hawking iniziò i suoi studi universitari, c'era molto dibattito nella comunità dei fisici sulle teorie prevalenti sulla creazione dell'universo: le teorie del Big Bang e dello stato stazionario.[82] Ispirato dal teorema di Roger Penrose di una singolarità spaziotemporale al centro dei buchi neri, Hawking applicò lo stesso pensiero all'intero universo e, nel 1965, scrisse la sua tesi su questo argomento. [83] [84] La tesi di Hawking [85] fu approvata nel 1966. [85] Ci furono altri sviluppi positivi: Hawking ricevette una borsa di studio al Gonville and Caius College di Cambridge [86] ottenne il dottorato di ricerca in matematica applicata e teoria fisica, specializzato in relatività generale e cosmologia, nel marzo 1966 [87] e il suo saggio "Singularities and the Geometry of Space-Time" hanno condiviso il massimo dei voti con uno di Penrose per vincere il prestigioso Adams Prize di quell'anno. [88] [87]

1966–1975

Nel suo lavoro, e in collaborazione con Penrose, Hawking ha esteso i concetti del teorema di singolarità esplorati per la prima volta nella sua tesi di dottorato. Ciò includeva non solo l'esistenza di singolarità, ma anche la teoria che l'universo potesse essere iniziato come una singolarità. Il loro saggio congiunto è stato il secondo classificato al concorso Gravity Research Foundation del 1968. [89] [90] Nel 1970 pubblicarono una prova che se l'universo obbedisce alla teoria della relatività generale e si adatta a uno qualsiasi dei modelli di cosmologia fisica sviluppati da Alexander Friedmann, allora deve essere iniziato come una singolarità. [91] [92] [93] Nel 1969, Hawking accettò una Fellowship for Distinction in Science appositamente creata per rimanere a Caius. [94]

Nel 1970, Hawking postulò quella che divenne nota come la seconda legge della dinamica dei buchi neri, secondo cui l'orizzonte degli eventi di un buco nero non può mai ridursi. [95] Con James M. Bardeen e Brandon Carter, propose le quattro leggi della meccanica dei buchi neri, tracciando un'analogia con la termodinamica. [96] Con irritazione di Hawking, Jacob Bekenstein, uno studente laureato di John Wheeler, andò oltre, e alla fine correttamente, per applicare letteralmente i concetti termodinamici. [97] [98]

All'inizio degli anni '70, il lavoro di Hawking con Carter, Werner Israel e David C. Robinson sostenne fortemente il teorema senza capelli di Wheeler, uno che afferma che non importa quale sia il materiale originale da cui viene creato un buco nero, può essere completamente descritto da le proprietà di massa, carica elettrica e rotazione. [99] [100] Il suo saggio intitolato "Black Holes" ha vinto il Gravity Research Foundation Award nel gennaio 1971. [101] Il primo libro di Hawking, La struttura su larga scala dello spazio-tempo, scritto con George Ellis, è stato pubblicato nel 1973. [102]

A partire dal 1973, Hawking si è dedicato allo studio della gravità quantistica e della meccanica quantistica. [103] [102] Il suo lavoro in quest'area è stato stimolato da una visita a Mosca e dalle discussioni con Yakov Borisovich Zel'dovich e Alexei Starobinsky, il cui lavoro ha mostrato che secondo il principio di indeterminazione, i buchi neri rotanti emettono particelle. [104] Per il fastidio di Hawking, i suoi calcoli molto controllati hanno prodotto risultati che contraddicevano la sua seconda legge, che sosteneva che i buchi neri non avrebbero mai potuto ridursi, [105] e supportavano il ragionamento di Bekenstein sulla loro entropia. [104] [106]

I suoi risultati, presentati da Hawking dal 1974, hanno mostrato che i buchi neri emettono radiazioni, note oggi come radiazioni di Hawking, che possono continuare fino a quando non esauriscono la loro energia ed evaporano. [107] [108] [109] Inizialmente, la radiazione di Hawking era controversa. Alla fine degli anni '70 e in seguito alla pubblicazione di ulteriori ricerche, la scoperta fu ampiamente accettata come una svolta significativa nella fisica teorica. [110] [111] [112] Hawking fu eletto Fellow della Royal Society (FRS) nel 1974, poche settimane dopo l'annuncio della radiazione di Hawking. A quel tempo, era uno dei più giovani scienziati a diventare Fellow. [113] [114]

Hawking è stato nominato alla Sherman Fairchild Distinguished Visiting Professorship presso il California Institute of Technology (Caltech) nel 1974. Ha lavorato con un amico della facoltà, Kip Thorne, [115] [8] e lo ha coinvolto in una scommessa scientifica sul fatto che il La sorgente di raggi X Cygnus X-1 era un buco nero. La scommessa era una "polizza assicurativa" contro la proposizione che i buchi neri non esistessero. [116] Hawking riconobbe di aver perso la scommessa nel 1990, una scommessa che fu la prima di molte che avrebbe fatto con Thorne e altri. [117] Hawking aveva mantenuto legami con il Caltech, trascorrendovi un mese quasi ogni anno da questa prima visita. [118]

1975–1990

Hawking tornò a Cambridge nel 1975 per un posto accademico più anziano, come lettore di fisica gravitazionale. La metà e la fine degli anni '70 furono un periodo di crescente interesse pubblico per i buchi neri e per i fisici che li studiavano. Hawking è stato regolarmente intervistato per la stampa e la televisione. [119] [120] Ha anche ricevuto un crescente riconoscimento accademico del suo lavoro. [121] Nel 1975 ricevette sia la Medaglia Eddington che la Medaglia d'Oro Pio XI, e nel 1976 il Premio Dannie Heineman, la Medaglia e Premio Maxwell e la Medaglia Hughes. [122] [123] Fu nominato professore con una cattedra in fisica gravitazionale nel 1977. [124] L'anno successivo ricevette la medaglia Albert Einstein e un dottorato onorario dall'Università di Oxford. [125] [121]

Nel 1979, Hawking fu eletto Professore Lucasiano di Matematica all'Università di Cambridge. [121] [126] La sua conferenza inaugurale in questo ruolo era intitolata: "La fine è in vista per la fisica teorica?" e propose la supergravità N=8 come la teoria principale per risolvere molti dei problemi in sospeso che i fisici stavano studiando. [127] La ​​sua promozione coincise con una crisi sanitaria che lo portò ad accettare, seppur a malincuore, alcuni servizi infermieristici a domicilio. [128] Allo stesso tempo, stava anche facendo una transizione nel suo approccio alla fisica, diventando più intuitivo e speculativo piuttosto che insistendo su dimostrazioni matematiche. "Preferirei avere ragione che rigore", ha detto a Kip Thorne. [129] Nel 1981, ha proposto che l'informazione in un buco nero sia irrimediabilmente persa quando un buco nero evapora. Questo paradosso dell'informazione viola il principio fondamentale della meccanica quantistica e ha portato ad anni di dibattito, tra cui "la guerra dei buchi neri" con Leonard Susskind e Gerard 't Hooft. [130] [131]

L'inflazione cosmologica - una teoria che propone che dopo il Big Bang, l'universo inizialmente si sia espanso in modo incredibilmente rapido prima di stabilizzarsi su un'espansione più lenta - è stata proposta da Alan Guth e sviluppata anche da Andrei Linde. [132] A seguito di una conferenza a Mosca nell'ottobre 1981, Hawking e Gary Gibbons [8] organizzarono nell'estate del 1982 un Nuffield Workshop di tre settimane su "The Very Early Universe" presso l'Università di Cambridge, un workshop incentrato principalmente sulla teoria dell'inflazione . [133] [134] [135] Hawking iniziò anche una nuova linea di ricerca sulla teoria quantistica sull'origine dell'universo. Nel 1981 a una conferenza vaticana, ha presentato un lavoro che suggerisce che potrebbe non esserci alcun confine - o inizio o fine - per l'universo. [136] [137]

Hawking sviluppò successivamente la ricerca in collaborazione con Jim Hartle, [8] e nel 1983 pubblicò un modello, noto come stato di Hartle-Hawking. Ha proposto che prima dell'epoca di Planck, l'universo non avesse confini nello spazio-tempo prima del Big Bang, il tempo non esisteva e il concetto dell'inizio dell'universo è privo di significato. [138] La singolarità iniziale dei modelli classici del Big Bang è stata sostituita con una regione simile al Polo Nord. Non si può viaggiare a nord del Polo Nord, ma lì non c'è confine: è semplicemente il punto in cui tutte le linee che corrono verso nord si incontrano e finiscono. [139] [140] Inizialmente, la proposta senza confini prevedeva un universo chiuso, che aveva implicazioni sull'esistenza di Dio. Come ha spiegato Hawking, "Se l'universo non ha confini ma è autosufficiente, allora Dio non avrebbe avuto alcuna libertà di scegliere come è iniziato l'universo". [141]

Hawking non ha escluso l'esistenza di un Creatore, chiedendo in Una breve storia del tempo "La teoria unificata è così convincente da determinare la propria esistenza?", [142] affermando anche "Se scoprissimo una teoria completa, sarebbe il trionfo finale della ragione umana - perché allora dovremmo conoscere la mente di Dio" [143] nei suoi primi lavori, Hawking parlava di Dio in senso metaforico. Nello stesso libro ha suggerito che l'esistenza di Dio non era necessaria per spiegare l'origine dell'universo. Discussioni successive con Neil Turok portarono alla realizzazione che l'esistenza di Dio era compatibile anche con un universo aperto. [144]

Ulteriori lavori di Hawking nell'area delle frecce del tempo hanno portato alla pubblicazione nel 1985 di un articolo che teorizzava che se la proposizione senza confini fosse corretta, allora quando l'universo smetteva di espandersi e alla fine collassava, il tempo scorrerebbe all'indietro. [145] Un articolo di Don Page e calcoli indipendenti di Raymond Laflamme hanno portato Hawking a ritirare questo concetto. [146] Le onorificenze continuarono ad essere assegnate: nel 1981 gli fu conferita l'American Franklin Medal, [147] e nel 1982 New Year Honours nominato Comandante dell'Ordine dell'Impero Britannico (CBE). [148] [149] [150] Questi premi non cambiarono in modo significativo lo stato finanziario di Hawking e, motivato dalla necessità di finanziare l'istruzione e le spese per la casa dei suoi figli, decise nel 1982 di scrivere un libro popolare sull'universo che sarebbe stato accessibile al grande pubblico. [151] [152] Invece di pubblicare con una stampa accademica, firmò un contratto con Bantam Books, un editore del mercato di massa, e ricevette un grande anticipo per il suo libro. [153] [154] Una prima stesura del libro, intitolata Una breve storia del tempo, è stato completato nel 1984. [155]

Uno dei primi messaggi che Hawking ha prodotto con il suo dispositivo di generazione del parlato è stata una richiesta al suo assistente di aiutarlo a finire di scrivere Una breve storia del tempo. [156] Peter Guzzardi, il suo editore alla Bantam, lo spinse a spiegare chiaramente le sue idee in un linguaggio non tecnico, un processo che richiese molte revisioni da un Hawking sempre più irritato. [157] Il libro è stato pubblicato nell'aprile 1988 negli Stati Uniti e nel giugno nel Regno Unito, e si è rivelato un successo straordinario, salendo rapidamente in cima alle liste dei best-seller in entrambi i paesi e rimanendovi per mesi. [158] [159] [160] Il libro è stato tradotto in molte lingue, [161] e alla fine ha venduto circa 9 milioni di copie. [160]

L'attenzione dei media è stata intensa, [161] e a Newsweek la copertina di una rivista e uno speciale televisivo lo descrivono entrambi come "Master of the Universe". [162] Il successo ha portato a notevoli ricompense finanziarie, ma anche alle sfide dello status di celebrità. [163] Hawking viaggiò molto per promuovere il suo lavoro e si divertiva a festeggiare e ballare fino alle ore piccole. [161] La difficoltà a rifiutare gli inviti e le visite lasciava a lui poco tempo per il lavoro e per i suoi studenti. [164] Alcuni colleghi erano risentiti per l'attenzione ricevuta da Hawking, ritenendo che fosse dovuta alla sua disabilità. [165] [166]

Ha ricevuto ulteriori riconoscimenti accademici, tra cui altre cinque lauree honoris causa, [162] la Medaglia d'Oro della Royal Astronomical Society (1985), [167] la Medaglia Paul Dirac (1987) [162] e, insieme a Penrose, il prestigioso Premio Wolf. (1988). [168] Nel 1989 Birthday Honours, è stato nominato Companion of Honor (CH). [164] [169] Secondo quanto riferito, ha rifiutato il titolo di cavaliere alla fine degli anni '90 in opposizione alla politica di finanziamento della scienza del Regno Unito. [170] [171]

1990–2000

Hawking ha proseguito il suo lavoro nel campo della fisica: nel 1993 ha co-curato un libro sulla gravità quantistica euclidea con Gary Gibbons e ha pubblicato un'edizione raccolta dei suoi articoli sui buchi neri e il Big Bang. [172] Nel 1994, al Newton Institute di Cambridge, Hawking e Penrose tennero una serie di sei conferenze che furono pubblicate nel 1996 come "La natura dello spazio e del tempo". [173] Nel 1997, ha concesso una scommessa scientifica pubblica del 1991 fatta con Kip Thorne e John Preskill del Caltech. Hawking aveva scommesso che la proposta di Penrose di una "congettura di censura cosmica" - che non potevano esserci "nude singolarità" scoperte all'interno di un orizzonte - fosse corretta. [174]

Dopo aver scoperto che la sua concessione poteva essere prematura, fu fatta una nuova e più raffinata scommessa. Questo specificava che tali singolarità si sarebbero verificate senza condizioni aggiuntive. [175] Lo stesso anno, Thorne, Hawking e Preskill fecero un'altra scommessa, questa volta sul paradosso dell'informazione del buco nero. [176] [177] Thorne e Hawking hanno sostenuto che poiché la relatività generale ha reso impossibile per i buchi neri irradiare e perdere informazioni, l'energia di massa e le informazioni trasportate dalla radiazione di Hawking devono essere "nuove", e non dall'interno dell'evento del buco nero orizzonte. Poiché ciò contraddiceva la meccanica quantistica della microcausalità, la teoria della meccanica quantistica avrebbe bisogno di essere riscritta. Preskill ha sostenuto il contrario, che poiché la meccanica quantistica suggerisce che l'informazione emessa da un buco nero si riferisce a informazioni che sono cadute in un momento precedente, il concetto di buchi neri dato dalla relatività generale deve essere modificato in qualche modo. [178]

Hawking ha anche mantenuto il suo profilo pubblico, portando la scienza a un pubblico più ampio. Una versione cinematografica di Una breve storia del tempo, diretto da Errol Morris e prodotto da Steven Spielberg, è stato presentato per la prima volta nel 1992. Hawking avrebbe voluto che il film fosse scientifico piuttosto che biografico, ma era convinto del contrario. Il film, sebbene un successo di critica, non è stato ampiamente distribuito. [179] Una raccolta di saggi, interviste e discorsi di livello popolare intitolata Buchi neri e universi infantili e altri saggi è stato pubblicato nel 1993, [180] e una serie televisiva in sei parti L'universo di Stephen Hawking e un libro di accompagnamento è apparso nel 1997. Come ha insistito Hawking, questa volta l'attenzione era interamente sulla scienza. [181] [182]

2000–2018

Hawking ha continuato i suoi scritti per un pubblico popolare, pubblicando L'universo in poche parole nel 2001, [183] ​​e Una breve storia del tempo, che ha scritto nel 2005 con Leonard Mlodinow per aggiornare i suoi primi lavori con l'obiettivo di renderli accessibili a un pubblico più ampio, e Dio ha creato gli interi, apparso nel 2006. [184] Insieme a Thomas Hertog al CERN e Jim Hartle, dal 2006 in poi Hawking ha sviluppato una teoria della cosmologia top-down, che afferma che l'universo non aveva un unico stato iniziale ma molti diversi, e quindi che è inappropriato formulare una teoria che predice l'attuale configurazione dell'universo da un particolare stato iniziale. [185] La cosmologia top-down postula che il presente "seleziona" il passato da una sovrapposizione di molte storie possibili. In tal modo, la teoria suggerisce una possibile risoluzione della questione della messa a punto. [186] [187]

Hawking continuò a viaggiare molto, inclusi viaggi in Cile, Isola di Pasqua, Sud Africa, Spagna (per ricevere il Premio Fonseca nel 2008), [188] [189] Canada, [190] e numerosi viaggi negli Stati Uniti. [191] Per ragioni pratiche legate alla sua disabilità, Hawking ha viaggiato sempre più su jet privati, e nel 2011 quella era diventata la sua unica modalità di viaggio internazionale. [192]

Nel 2003, stava crescendo il consenso tra i fisici sul fatto che Hawking si sbagliasse sulla perdita di informazioni in un buco nero. [193] In una conferenza del 2004 a Dublino, ha concesso la sua scommessa del 1997 con Preskill, ma ha descritto la sua soluzione alquanto controversa al problema del paradosso dell'informazione, che implica la possibilità che i buchi neri abbiano più di una topologia. [194] [178] Nel documento del 2005 che ha pubblicato sull'argomento, ha sostenuto che il paradosso dell'informazione è stato spiegato esaminando tutte le storie alternative degli universi, con la perdita di informazioni in quelli con buchi neri annullata da quelli senza tale perdita . [177] [195] Nel gennaio 2014, ha definito la presunta perdita di informazioni nei buchi neri il suo "più grande errore". [196]

Come parte di un'altra lunga disputa scientifica, Hawking aveva sostenuto con forza, e scommesso, che il bosone di Higgs non sarebbe mai stato trovato. [197] La ​​particella è stata proposta come parte della teoria del campo di Higgs da Peter Higgs nel 1964. Hawking e Higgs si sono impegnati in un acceso dibattito pubblico sulla questione nel 2002 e di nuovo nel 2008, con Higgs che ha criticato il lavoro di Hawking e si è lamentato del fatto che "Lo status di celebrità di Hawking gli dà una credibilità istantanea che gli altri non hanno". [198] La particella è stata scoperta nel luglio 2012 al CERN in seguito alla costruzione del Large Hadron Collider. Hawking ha subito ammesso di aver perso la sua scommessa [199] [200] e ha detto che Higgs dovrebbe vincere il Premio Nobel per la fisica, [201], cosa che ha fatto nel 2013. [202]

Nel 2007, Hawking e sua figlia Lucy hanno pubblicato La chiave segreta di George per l'universo, un libro per bambini progettato per spiegare la fisica teorica in modo accessibile e con personaggi simili a quelli della famiglia Hawking. [203] Il libro è stato seguito da sequel nel 2009, 2011, 2014 e 2016. [204]

Nel 2002, a seguito di un voto in tutto il Regno Unito, la BBC ha incluso Hawking nella lista dei 100 migliori britannici. [205] Ha ricevuto la Medaglia Copley dalla Royal Society (2006), [206] la Medaglia presidenziale della libertà, che è la più alta onorificenza civile americana (2009), [207] e il Premio speciale russo per la fisica fondamentale (2013). [208]

Diversi edifici sono stati intitolati a lui, tra cui lo Stephen W. Hawking Science Museum a San Salvador, El Salvador, [209] lo Stephen Hawking Building a Cambridge, [210] e lo Stephen Hawking Center presso il Perimeter Institute in Canada. [211] Opportunamente, data l'associazione di Hawking con il tempo, ha presentato il Corpus Clock meccanico "Chronophage" (o mangiatempo) al Corpus Christi College, Cambridge nel settembre 2008. [212] [213]

Durante la sua carriera, Hawking ha supervisionato 39 studenti di dottorato di successo. [3] Uno studente di dottorato non ha completato con successo il dottorato. [3] [ una fonte migliore necessaria ] Come richiesto dalla politica dell'Università di Cambridge, Hawking è andato in pensione come professore lucasiano di matematica nel 2009. [126] [214] Nonostante i suggerimenti che potrebbe lasciare il Regno Unito come protesta contro i tagli di fondi pubblici alla ricerca scientifica di base, [215] Hawking ha lavorato come direttore della ricerca presso il Dipartimento di Matematica Applicata e Fisica Teorica dell'Università di Cambridge. [216]

Il 28 giugno 2009, come test ironico della sua congettura del 1992 che viaggiare nel passato è effettivamente impossibile, Hawking ha organizzato una festa aperta a tutti, completa di antipasti e champagne ghiacciato, ma ha pubblicizzato la festa solo dopo era finita in modo che solo i viaggiatori del tempo sapessero di partecipare come previsto, nessuno si è presentato alla festa. [217]

Il 20 luglio 2015, Hawking ha contribuito a lanciare Breakthrough Initiatives, uno sforzo per cercare la vita extraterrestre. [218] Hawking ha creato Stephen Hawking: Spedizione Nuova Terra, un documentario sulla colonizzazione spaziale, come episodio del 2017 di Il mondo di domani. [219] [220]

Nell'agosto 2015, Hawking ha affermato che non tutte le informazioni vengono perse quando qualcosa entra in un buco nero e che potrebbe esserci la possibilità di recuperare informazioni da un buco nero secondo la sua teoria.[221] Nel luglio 2017, Hawking ha ricevuto un dottorato onorario dall'Imperial College di Londra. [222]

L'ultimo articolo di Hawking - Un'uscita graduale dall'inflazione eterna? – è stato pubblicato postumo nel Journal of High Energy Physics il 27 aprile 2018. [223] [224]

Matrimoni

Hawking incontrò la sua futura moglie, Jane Wilde, a una festa nel 1962. L'anno successivo, a Hawking fu diagnosticata una malattia del motoneurone. Nell'ottobre del 1964, la coppia si fidanzò per sposarsi, consapevole delle potenziali sfide che l'aspettavano a causa della ridotta aspettativa di vita e dei limiti fisici di Hawking. [125] [225] Hawking in seguito disse che il fidanzamento gli aveva dato "qualcosa per cui vivere". [226] I due si sono sposati il ​​14 luglio 1965 nella loro comune città natale di St Albans. [86]

La coppia risiedeva a Cambridge, a pochi passi da Hawking dal Dipartimento di Matematica Applicata e Fisica Teorica (DAMTP). Durante i loro primi anni di matrimonio, Jane ha vissuto a Londra durante la settimana mentre completava la sua laurea al Westfield College. Hanno viaggiato più volte negli Stati Uniti per conferenze e visite relative alla fisica. Jane ha iniziato un programma di dottorato attraverso il Westfield College in poesia spagnola medievale (completato nel 1981). La coppia ebbe tre figli: Robert, nato nel maggio 1967, [227] [228] Lucy, nato nel novembre 1970, [229] e Timothy, nato nell'aprile 1979. [121]

Hawking raramente ha discusso della sua malattia e dei problemi fisici, anche - in un precedente stabilito durante il loro corteggiamento - con Jane. [230] Le sue disabilità significavano che le responsabilità della casa e della famiglia poggiavano saldamente sulle spalle sempre più sopraffatte di sua moglie, lasciandogli più tempo per pensare alla fisica. [231] Al momento della sua nomina nel 1974 a una posizione di un anno presso il California Institute of Technology di Pasadena, in California, Jane propose che uno studente laureato o post-dottorato vivesse con loro e lo aiutasse con le sue cure. Hawking accettò e Bernard Carr viaggiò con loro come il primo di molti studenti a ricoprire questo ruolo. [232] [233] La famiglia trascorse a Pasadena un anno generalmente felice e stimolante. [234]

Hawking tornò a Cambridge nel 1975 con una nuova casa e un nuovo lavoro, come lettore. Don Page, con il quale Hawking aveva stretto una stretta amicizia al Caltech, arrivò per lavorare come assistente studente laureato dal vivo. Con l'aiuto di Page e quello di una segretaria, le responsabilità di Jane furono ridotte in modo che potesse tornare alla sua tesi di dottorato e al suo nuovo interesse per il canto. [235]

Intorno al dicembre 1977, Jane incontrò l'organista Jonathan Hellyer Jones mentre cantava in un coro di una chiesa. Hellyer Jones si avvicinò alla famiglia Hawking e verso la metà degli anni '80 lui e Jane avevano sviluppato sentimenti romantici l'uno per l'altra. [124] [236] [237] Secondo Jane, suo marito stava accettando la situazione, affermando che "non si sarebbe opposto finché io avessi continuato ad amarlo". [124] [238] [239] Jane e Hellyer Jones erano determinati a non rompere la famiglia, e la loro relazione rimase platonica per un lungo periodo. [240]

Negli anni '80, il matrimonio di Hawking era stato teso per molti anni. Jane si sentiva sopraffatta dall'intrusione nella loro vita familiare delle infermiere e degli assistenti necessari. [241] L'impatto della sua celebrità è stato impegnativo per colleghi e familiari, mentre la prospettiva di essere all'altezza di un'immagine da favola mondiale era scoraggiante per la coppia. [242] [186] Anche le opinioni di Hawking sulla religione contrastavano con la sua forte fede cristiana e provocavano tensioni. [186] [243] [244] Dopo una tracheotomia nel 1985, Hawking ha richiesto un'infermiera a tempo pieno e l'assistenza infermieristica è stata suddivisa in 3 turni giornalieri. Alla fine degli anni '80, Hawking si avvicinò a una delle sue infermiere, Elaine Mason, con sgomento di alcuni colleghi, operatori sanitari e familiari, che erano disturbati dalla sua forza di personalità e protezione. [245] Nel febbraio 1990, Hawking disse a Jane che la stava lasciando per Mason, [246] e lasciò la casa di famiglia. [148] Dopo il suo divorzio da Jane nel 1995, Hawking sposò Mason a settembre, [148] [247] dichiarando: "È meraviglioso: ho sposato la donna che amo". [248]

Nel 1999, Jane Hawking ha pubblicato un libro di memorie, Musica per muovere le stelle, descrivendo il suo matrimonio con Hawking e la sua rottura. Le sue rivelazioni hanno fatto scalpore nei media ma, come era sua consuetudine per quanto riguarda la sua vita personale, Hawking non ha fatto commenti pubblici se non per dire che non ha letto biografie su di sé. [249] Dopo il suo secondo matrimonio, la famiglia di Hawking si sentì esclusa ed emarginata dalla sua vita. [244] Per un periodo di circa cinque anni all'inizio degli anni 2000, la sua famiglia e il suo staff si sono preoccupati sempre più che fosse vittima di abusi fisici. [250] Le indagini della polizia ebbero luogo, ma furono chiuse poiché Hawking si rifiutò di sporgere denuncia. [251]

Nel 2006, Hawking e Mason hanno tranquillamente divorziato, [252] [253] e Hawking ha ripreso rapporti più stretti con Jane, i suoi figli e i suoi nipoti. [186] [253] Riflettendo su questo periodo più felice, una versione rivista del libro di Jane, ribattezzata In viaggio verso l'infinito: la mia vita con Stephen, apparso nel 2007, [251] ed è stato trasformato in un film, La teoria del tutto, nel 2014. [254]

Disabilità

Hawking aveva una rara forma di malattia del motoneurone a esordio precoce e lenta progressione (MND nota anche come sclerosi laterale amiotrofica (SLA) o morbo di Lou Gehrig), una malattia neurodegenerativa fatale che colpisce i motoneuroni nel cervello e nel midollo spinale, che lo paralizzò gradualmente nel corso di decenni. [21]

Hawking aveva sperimentato una crescente goffaggine durante il suo ultimo anno a Oxford, inclusa una caduta su alcune scale e difficoltà durante il canottaggio. [255] [256] I problemi peggiorarono e il suo discorso divenne leggermente confuso. La sua famiglia ha notato i cambiamenti quando è tornato a casa per Natale e sono state avviate le indagini mediche. [257] [258] La diagnosi di MND arrivò quando Hawking aveva 21 anni, nel 1963. A quel tempo, i medici gli diedero un'aspettativa di vita di due anni. [259] [260]

Alla fine degli anni '60, le capacità fisiche di Hawking diminuirono: iniziò a usare le stampelle e non poteva più tenere lezioni regolarmente. [261] Quando perse lentamente la capacità di scrivere, sviluppò metodi visivi compensatori, incluso vedere le equazioni in termini di geometria. [262] [263] Il fisico Werner Israel in seguito paragonò i risultati a Mozart che componeva un'intera sinfonia nella sua testa. [264] [265] Hawking era fieramente indipendente e non voleva accettare aiuto o fare concessioni per le sue disabilità. Preferiva essere considerato "prima uno scienziato, poi uno scrittore di divulgazione scientifica e, in tutti i modi che contano, un normale essere umano con gli stessi desideri, pulsioni, sogni e ambizioni della prossima persona". [266] Sua moglie, Jane Hawking, in seguito notò: "Alcune persone la chiamerebbero determinazione, un po' ostinazione. L'ho chiamata entrambe una volta o l'altra". [267] Ha richiesto molta persuasione per accettare l'uso di una sedia a rotelle alla fine degli anni '60, [268] ma alla fine è diventato famoso per la natura selvaggia della sua guida su sedia a rotelle. [269] Hawking era un collega popolare e spiritoso, ma la sua malattia, così come la sua reputazione di arroganza, lo allontanavano da alcuni. [267]

Quando Hawking iniziò a usare una sedia a rotelle alla fine degli anni '70, utilizzava modelli motorizzati standard. Il primo esempio sopravvissuto di queste sedie è stato realizzato da BEC Mobility e venduto da Christie's nel novembre 2018 per £ 296.750. [270] Hawking ha continuato a usare questo tipo di sedia fino ai primi anni '90, quando la sua capacità di usare le mani per guidare una sedia a rotelle si è deteriorata. Hawking ha utilizzato una varietà di sedie diverse di quel periodo, tra cui una carrozzina elevabile DragonMobility Dragon del 2007, come mostrato nella foto dell'aprile 2008 di Hawking che partecipa al 50° anniversario della NASA [271], una Permobil C350 del 2014 e poi una Permobil F3 del 2016. [ 272]

Il discorso di Hawking si deteriorò e alla fine degli anni '70 poteva essere compreso solo dalla sua famiglia e dai suoi amici più stretti. Per comunicare con gli altri, qualcuno che lo conosceva bene interpretava il suo discorso in un discorso intelligibile. [273] Spronato da una disputa con l'università su chi avrebbe pagato per la rampa necessaria per entrare nel suo posto di lavoro, Hawking e sua moglie hanno fatto una campagna per un migliore accesso e supporto per le persone con disabilità a Cambridge, [274] [275] anche adattato alloggi per studenti all'università. [276] In generale, Hawking aveva sentimenti ambivalenti riguardo al suo ruolo di difensore dei diritti dei disabili: pur volendo aiutare gli altri, cercava anche di distaccarsi dalla sua malattia e dalle sue sfide. [277] La ​​sua mancanza di impegno in questo settore ha portato ad alcune critiche. [278]

Durante una visita al CERN al confine tra Francia e Svizzera a metà del 1985, Hawking contrasse una polmonite, che nelle sue condizioni metteva a rischio la vita, era così malato che a Jane fu chiesto se il supporto vitale doveva essere interrotto. Ha rifiutato, ma la conseguenza è stata una tracheotomia, che ha richiesto cure infermieristiche 24 ore su 24 e la rimozione di ciò che restava del suo discorso. [279] [280] Il Servizio Sanitario Nazionale era pronto a pagare una casa di cura, ma Jane era determinata a vivere a casa. Il costo delle cure è stato finanziato da una fondazione americana. [281] [282] Gli infermieri furono assunti per i tre turni necessari per fornire il supporto 24 ore su 24 di cui aveva bisogno. Una delle impiegate era Elaine Mason, che sarebbe diventata la seconda moglie di Hawking. [283]

Per la sua comunicazione, Hawking inizialmente inarcò le sopracciglia per scegliere le lettere su un cartoncino, [284] ma nel 1986 ricevette un programma per computer chiamato "Equalizer" da Walter Woltosz, CEO di Words Plus, che aveva sviluppato una versione precedente del software per aiutare sua suocera, che soffriva anche di SLA e aveva perso la capacità di parlare e scrivere. [285] In un metodo che usò per il resto della sua vita, Hawking ora poteva semplicemente premere un interruttore per selezionare frasi, parole o lettere da una banca di circa 2.500-3.000 che sono state scansionate. [286] [287] Il programma è stato originariamente eseguito su un computer desktop. Il marito di Elaine Mason, David, un ingegnere informatico, adattò un piccolo computer e lo attaccò alla sua sedia a rotelle. [288]

Liberato dalla necessità di usare qualcuno per interpretare il suo discorso, Hawking ha commentato che "Posso comunicare meglio ora di prima, ho perso la voce". [289] La voce che usava aveva un accento americano e non viene più prodotta. [290] [291] Nonostante la successiva disponibilità di altre voci, Hawking mantenne questa voce originale, dicendo che la preferiva e si identificava con essa. [292] In origine, Hawking attivava un interruttore usando la mano e poteva produrre fino a 15 parole al minuto. [156] Le lezioni sono state preparate in anticipo e sono state inviate al sintetizzatore vocale in brevi sezioni da consegnare. [290]

Hawking perse gradualmente l'uso della mano e nel 2005 iniziò a controllare il suo dispositivo di comunicazione con i movimenti dei muscoli delle guance, [293] [294] [295] con una velocità di circa una parola al minuto. [294] Con questo declino c'era il rischio che sviluppasse la sindrome bloccata, quindi Hawking ha collaborato con i ricercatori Intel su sistemi che potrebbero tradurre i suoi schemi cerebrali o le sue espressioni facciali in attivazioni di interruttori. Dopo che diversi prototipi non hanno funzionato come previsto, hanno optato per un predittore di parole adattivo realizzato dalla startup londinese SwiftKey, che utilizzava un sistema simile alla sua tecnologia originale. Hawking ha avuto un momento più facile nell'adattarsi al nuovo sistema, che è stato ulteriormente sviluppato dopo aver inserito grandi quantità di documenti di Hawking e altri materiali scritti e utilizza un software predittivo simile alle tastiere di altri smartphone. [186] [285] [295] [296]

Nel 2009, non poteva più guidare la sua sedia a rotelle in modo indipendente, ma le stesse persone che hanno creato la sua nuova meccanica di dattilografia stavano lavorando a un metodo per guidare la sua sedia usando i movimenti fatti dal suo mento. Ciò si rivelò difficile, dal momento che Hawking non poteva muovere il collo e le prove mostrarono che mentre poteva effettivamente guidare la sedia, il movimento era sporadico e nervoso. [285] [297] Verso la fine della sua vita, Hawking ha sperimentato un aumento delle difficoltà respiratorie, che spesso gli hanno portato a richiedere l'uso di un ventilatore e ad essere regolarmente ricoverato in ospedale. [186]

Sensibilizzazione sulla disabilità

A partire dagli anni '90, Hawking ha accettato il ruolo di modello per le persone disabili, tenendo conferenze e partecipando ad attività di raccolta fondi. [298] All'inizio del secolo, lui e altri undici umanitari firmarono il Carta per il Terzo Millennio sulla disabilità, che ha invitato i governi a prevenire la disabilità ea tutelare i diritti dei disabili. [299] [300] Nel 1999, Hawking è stato insignito del Premio Julius Edgar Lilienfeld dell'American Physical Society. [301]

Nell'agosto 2012, Hawking ha narrato il segmento "Illuminismo" della cerimonia di apertura delle Paralimpiadi estive 2012 a Londra. [302] Nel 2013, il film documentario biografico Hawking, in cui è presente lo stesso Hawking, è stato rilasciato. [303] Nel settembre 2013, ha espresso sostegno alla legalizzazione del suicidio assistito per i malati terminali. [304] Nell'agosto 2014, Hawking ha accettato l'Ice Bucket Challenge per promuovere la consapevolezza sulla SLA/MND e raccogliere contributi per la ricerca. Poiché aveva la polmonite nel 2013, gli è stato consigliato di non fargli versare del ghiaccio, ma i suoi figli si sono offerti volontari per accettare la sfida per suo conto. [305]

Programmi per un viaggio nello spazio

Alla fine del 2006, Hawking ha rivelato in un'intervista alla BBC che uno dei suoi più grandi desideri insoddisfatti era quello di viaggiare nello spazio [306] dopo aver sentito questo, Richard Branson ha offerto un volo gratuito nello spazio con Virgin Galactic, che Hawking ha immediatamente accettato. Oltre all'ambizione personale, era motivato dal desiderio di aumentare l'interesse pubblico per i voli spaziali e di mostrare il potenziale delle persone con disabilità. [307] Il 26 aprile 2007, Hawking è volato a bordo di un Boeing 727-200 appositamente modificato operato da Zero-G Corp al largo della costa della Florida per sperimentare l'assenza di gravità. [308] I timori che le manovre gli procurassero eccessivo disagio si rivelarono infondati, e il volo fu esteso a otto archi parabolici. [306] È stato descritto come un test riuscito per vedere se poteva resistere alle forze g coinvolte nel volo spaziale. [309] All'epoca, la data del viaggio di Hawking nello spazio era prevista per il 2009, ma i voli commerciali nello spazio non iniziarono prima della sua morte. [310]

Hawking è morto nella sua casa di Cambridge il 14 marzo 2018, all'età di 76 anni. [311] [312] [313] La sua famiglia ha dichiarato che "è morto pacificamente". [314] [315] Fu elogiato da figure della scienza, dello spettacolo, della politica e di altri settori. [316] [317] [318] [319] La bandiera del Gonville and Caius College sventolava a mezz'asta e un libro di condoglianze fu firmato da studenti e visitatori. [320] [321] [322] Un tributo è stato reso a Hawking nel discorso di chiusura del presidente dell'IPC Andrew Parsons alla cerimonia di chiusura dei Giochi Paralimpici Invernali 2018 a Pyeongchang, Corea del Sud. [323]

Il suo funerale privato si è svolto il 31 marzo 2018, [324] presso la Great St Mary's Church, a Cambridge. [324] [325] Ospiti al funerale inclusi La teoria del tutto gli attori Eddie Redmayne e Felicity Jones, il chitarrista e astrofisico dei Queen Brian May e la modella Lily Cole. [326] [327] Inoltre, l'attore Benedict Cumberbatch, che ha interpretato Stephen Hawking in Hawking, l'astronauta Tim Peake, l'astronomo Royal Martin Rees e il fisico Kip Thorne hanno fornito letture al servizio. [328] Sebbene Hawking fosse ateo, il funerale ebbe luogo con un tradizionale servizio anglicano. [329] [330] Dopo la cremazione, il 15 giugno 2018 si tenne un servizio di ringraziamento presso l'Abbazia di Westminster, dopodiché le sue ceneri furono sepolte nella navata dell'Abbazia, tra le tombe di Sir Isaac Newton e Charles Darwin. [1] [326] [331] [332]

Sulla sua lapide sono incise le parole "Qui giace ciò che era mortale di Stephen Hawking 1942-2018" e la sua equazione più famosa. [333] Egli ordinò, almeno quindici anni prima della sua morte, che l'equazione dell'entropia di Bekenstein-Hawking fosse il suo epitaffio. [334] [335] [nota 1] Nel giugno 2018, è stato annunciato che le parole di Hawking, messe in musica dal compositore greco Vangelis, sarebbero state teletrasportate nello spazio da un'antenna parabolica dell'agenzia spaziale europea in Spagna con l'obiettivo di raggiungere il più vicino buco nero, 1A 0620-00. [340]

L'ultima intervista televisiva di Hawking, sulla rilevazione delle onde gravitazionali risultanti dalla collisione di due stelle di neutroni, è avvenuta nell'ottobre 2017. [341] Le sue ultime parole al mondo sono apparse postume, nell'aprile 2018, sotto forma di un documentario del canale televisivo Smithsonian. intitolato, Lasciare la Terra: o come colonizzare un pianeta. [342] [343] Uno dei suoi ultimi studi di ricerca, intitolato Un'uscita graduale dall'inflazione eterna?, sull'origine dell'universo, è stato pubblicato nel Journal of High Energy Physics nel maggio 2018. [344] [345] [346] [347] Successivamente, nell'ottobre 2018, un altro dei suoi studi di ricerca finali, intitolato Entropia del buco nero e capelli morbidi, [348] è stato pubblicato, e trattava del "mistero di ciò che accade alle informazioni detenute dagli oggetti una volta che questi scompaiono in un buco nero". [349] [350] Sempre nell'ottobre 2018, l'ultimo libro di Hawking, Brevi risposte alle grandi domande, è stato pubblicato un libro di divulgazione scientifica che presenta i suoi commenti finali sulle questioni più importanti che l'umanità deve affrontare. [351] [352] [353]

L'8 novembre 2018, un'asta di 22 oggetti personali di Stephen Hawking, inclusa la sua tesi di dottorato ("Proprietà degli universi in espansione", tesi di dottorato, Cambridge University, 1965) e sedia a rotelle, ha avuto luogo e ha raccolto circa £ 1,8 milioni. [354] [355] I proventi della vendita all'asta della sedia a rotelle sono andati a due enti di beneficenza, la Motor Neurone Disease Association e la Stephen Hawking Foundation [356] I proventi degli altri oggetti di Hawking sono andati alla sua tenuta. [355]

Nel marzo 2019 è stato annunciato che la Royal Mint ha emesso una moneta commemorativa da 50 pence in onore di Hawking. [357] Lo stesso mese, è stato riferito che l'infermiera di Hawking, Patricia Dowdy, era stata sospesa ad interim nel 2016 per "fallimenti nelle sue cure e cattiva condotta finanziaria". [358]

Futuro dell'umanità

Nel 2006, Hawking ha posto una domanda aperta su Internet: "In un mondo che è nel caos politico, sociale e ambientale, come può la razza umana sostenere altri 100 anni?", chiarendo in seguito: "Non conosco la risposta. Ecco perché ho posto la domanda, per convincere la gente a pensarci e a essere consapevoli dei pericoli che ora affrontiamo". [359]

Hawking ha espresso la preoccupazione che la vita sulla Terra sia a rischio a causa di un'improvvisa guerra nucleare, un virus geneticamente modificato, il riscaldamento globale o altri pericoli a cui gli umani non hanno ancora pensato. [307] [360] Hawking dichiarò: "Considero quasi inevitabile che uno scontro nucleare o una catastrofe ambientale paralizzi la Terra ad un certo punto nei prossimi 1.000 anni", e considerava una "collisione di asteroidi" la più grande minaccia al pianeta.[351] Un simile disastro planetario non deve necessariamente provocare l'estinzione umana se la razza umana fosse in grado di colonizzare altri pianeti prima del disastro. [360] Hawking considerava il volo spaziale e la colonizzazione dello spazio necessari per il futuro dell'umanità. [307] [361]

Hawking ha affermato che, data la vastità dell'universo, gli alieni probabilmente esistono, ma che il contatto con loro dovrebbe essere evitato. [362] [363] Ha avvertito che gli alieni potrebbero saccheggiare la Terra per le risorse. Nel 2010 disse: "Se gli alieni ci visitassero, il risultato sarebbe molto simile a quando Colombo sbarcò in America, cosa che non andò bene per i nativi americani". [363]

Hawking ha avvertito che l'intelligenza artificiale superintelligente potrebbe essere fondamentale nel guidare il destino dell'umanità, affermando che "i potenziali benefici sono enormi. Il successo nella creazione dell'IA sarebbe il più grande evento nella storia umana. Potrebbe anche essere l'ultimo, a meno che non impariamo come evitare il rischi". [364] [365] Tuttavia, ha sostenuto che dovremmo essere più spaventati dai robot che il capitalismo esacerba la disuguaglianza economica. [366]

Hawking era preoccupato per il futuro emergere di una razza di "superumani" che sarebbero stati in grado di progettare la propria evoluzione [351] e, inoltre, sosteneva che i virus informatici nel mondo di oggi dovrebbero essere considerati una nuova forma di vita, affermando che " forse dice qualcosa sulla natura umana, che l'unica forma di vita che abbiamo creato finora è puramente distruttiva. Parla di creare la vita a nostra immagine". [367]

Scienza contro filosofia

Alla Zeitgeist Conference di Google nel 2011, Hawking ha affermato che "la filosofia è morta". Credeva che i filosofi "non fossero stati al passo con i moderni sviluppi della scienza" e che gli scienziati "erano diventati i portatori della fiaccola della scoperta nella nostra ricerca della conoscenza". Ha detto che i problemi filosofici possono essere risolti dalla scienza, in particolare dalle nuove teorie scientifiche che "ci portano a un'immagine nuova e molto diversa dell'universo e del nostro posto in esso". [368]

Religione e ateismo

Hawking era ateo. [369] [370] In un'intervista pubblicata su Il guardiano, Hawking considerava "il cervello come un computer che smetterà di funzionare quando i suoi componenti si guastano", e il concetto di un aldilà come una "favola per le persone che hanno paura del buio". [312] [143] Nel 2011, narrando il primo episodio della serie televisiva americana Curiosità su Discovery Channel, Hawking ha dichiarato:

Ognuno di noi è libero di credere ciò che vuole ed è mia opinione che la spiegazione più semplice sia che Dio non esiste. Nessuno ha creato l'universo e nessuno dirige il nostro destino. Questo mi porta a una profonda consapevolezza. Probabilmente non c'è il paradiso e nemmeno l'aldilà. Abbiamo questa vita per apprezzare il grande disegno dell'universo e per questo sono estremamente grato. [371] [372]

L'associazione di Hawking con l'ateismo e il libero pensiero era evidente fin dai suoi anni universitari in poi, quando era stato membro del gruppo umanista dell'Università di Oxford. Successivamente è stato programmato per apparire come relatore principale a una conferenza di Humanists UK del 2017. [373] In un'intervista con il mondo, Egli ha detto:

Prima di comprendere la scienza, è naturale credere che Dio abbia creato l'universo. Ma ora la scienza offre una spiegazione più convincente. Quello che intendevo con 'conosceremmo la mente di Dio' è che sapremmo tutto ciò che Dio saprebbe, se ci fosse un Dio, che non c'è. Sono ateo. [369]

Inoltre, Hawking ha dichiarato:

Se vuoi, puoi chiamare "Dio" le leggi della scienza, ma non sarebbe un Dio personale che incontreresti e a cui faresti domande. [351]

Politica

Hawking era un sostenitore di lunga data del Partito Laburista. [374] [375] Ha registrato un tributo per il candidato presidenziale democratico del 2000 Al Gore, [376] ha definito l'invasione dell'Iraq del 2003 un "crimine di guerra", [375] [377] ha sostenuto il boicottaggio accademico di Israele, [378] [379] fece una campagna per il disarmo nucleare, [374] [375] e sostenne la ricerca sulle cellule staminali, [375] [380] l'assistenza sanitaria universale, [381] e l'azione per prevenire il cambiamento climatico. [382] Nell'agosto 2014, Hawking è stato uno dei 200 personaggi pubblici che hanno firmato una lettera a Il guardiano esprimendo la speranza che la Scozia voti per rimanere parte del Regno Unito nel referendum di settembre su tale questione. [383] Hawking riteneva che un ritiro del Regno Unito dall'Unione europea (Brexit) avrebbe danneggiato il contributo del Regno Unito alla scienza poiché la ricerca moderna necessita di una collaborazione internazionale e che la libera circolazione delle persone in Europa incoraggia la diffusione delle idee. [384] Hawking fu deluso dalla Brexit e mise in guardia contro l'invidia e l'isolazionismo. [385]

Hawking era molto preoccupato per l'assistenza sanitaria e sosteneva che senza il servizio sanitario nazionale del Regno Unito non sarebbe potuto sopravvivere fino ai 70 anni. [386]

Hawking temeva la privatizzazione. Ha dichiarato: "Più profitto viene estratto dal sistema, più crescono i monopoli privati ​​e più costosa diventa l'assistenza sanitaria. Il servizio sanitario nazionale deve essere preservato dagli interessi commerciali e protetto da coloro che vogliono privatizzarlo". [387] Hawking ha affermato che i ministri hanno danneggiato il NHS, ha accusato i conservatori di tagliare i finanziamenti, indebolire il NHS con la privatizzazione, abbassare il morale del personale trattenendo gli stipendi e riducendo l'assistenza sociale. [388] Hawking accusò Jeremy Hunt di aver raccolto prove che Hawking sosteneva svilendo la scienza. [386] Hawking ha anche affermato: "Ci sono prove schiaccianti che i finanziamenti del SSN e il numero di medici e infermieri sono inadeguati, e sta peggiorando". [389] Nel giugno 2017, Hawking ha approvato il partito laburista nelle elezioni generali britanniche del 2017, citando i tagli proposti dai conservatori al NHS. Ma è stato anche critico nei confronti del leader laburista Jeremy Corbyn, esprimendo scetticismo sul fatto che il partito possa vincere le elezioni generali sotto di lui. [390]

Hawking temeva che le politiche di Donald Trump sul riscaldamento globale potessero mettere in pericolo il pianeta e rendere irreversibile il riscaldamento globale. Ha detto: "Il cambiamento climatico è uno dei grandi pericoli che affrontiamo, ed è uno che possiamo prevenire se agiamo ora. Negando l'evidenza del cambiamento climatico e ritirandoci dall'accordo di Parigi, Donald Trump causerà danni ambientali evitabili a il nostro bellissimo pianeta, mettendo in pericolo il mondo naturale, per noi e per i nostri figli". [391] Hawking affermò inoltre che ciò potrebbe portare la Terra "a diventare come Venere, con una temperatura di duecentocinquanta gradi e una pioggia di acido solforico". [392]

Hawking era anche un sostenitore di un reddito di base universale. [393]

Nel 1988, Hawking, Arthur C. Clarke e Carl Sagan furono intervistati in Dio, l'Universo e tutto il resto. Hanno discusso della teoria del Big Bang, di Dio e della possibilità di vita extraterrestre. [394]

Al release party per la versione home video del Una breve storia del tempo, Leonard Nimoy, che aveva interpretato Spock in Star Trek, ha appreso che Hawking era interessato ad apparire nello show. Nimoy ha stabilito il contatto necessario e Hawking ha giocato una simulazione olografica di se stesso in un episodio di Star Trek: La prossima generazione nel 1993. [395] [396] Lo stesso anno, la sua voce da sintetizzatore è stata registrata per la canzone dei Pink Floyd "Keep Talking", [397] [180] e nel 1999 per un'apparizione in I Simpson. [398] Hawking è apparso in documentari dal titolo Il vero Stephen Hawking (2001), [300] Stephen Hawking: Profilo (2002) [399] e Hawking (2013), e la serie di documentari Stephen Hawking, Signore dell'Universo (2008). [400] Hawking ha anche recitato in Futurama [186] e ha avuto un ruolo ricorrente in La teoria del Big Bang. [401]

Hawking ha permesso l'uso della sua voce protetta da copyright [402] [403] nel film biografico del 2014 La teoria del tutto, in cui è stato interpretato da Eddie Redmayne in un ruolo vincitore dell'Oscar. [404] Hawking è stato presentato al Monty Python dal vivo (per lo più) nel 2014. Gli è stato mostrato di cantare una versione estesa della "Galaxy Song", dopo aver investito Brian Cox con la sua sedia a rotelle, in un video preregistrato. [405] [406]

Hawking ha usato la sua fama per pubblicizzare prodotti, tra cui una sedia a rotelle, [300] National Savings, [407] British Telecom, Specsavers, Egg Banking, [408] e Go Compare. [409] Nel 2015, ha chiesto di registrare il suo nome. [410]

Trasmesso nel marzo 2018 solo una o due settimane prima della sua morte, Hawking è stato la voce di The Book Mark II in La Guida di Hitchhiker alla Galassia serie radiofonica, ed è stato ospite di Neil deGrasse Tyson su StarTalk. [411]

Hawking ha ricevuto numerosi premi e riconoscimenti. Già all'inizio della lista, nel 1974 fu eletto Fellow della Royal Society (FRS). [412] A quel tempo, la sua nomina recitava:

Hawking ha dato importanti contributi al campo della relatività generale. Questi derivano da una profonda comprensione di ciò che è rilevante per la fisica e l'astronomia, e soprattutto dalla padronanza di tecniche matematiche completamente nuove. Seguendo il lavoro pionieristico di Penrose ha stabilito, in parte da solo e in parte in collaborazione con Penrose, una serie di teoremi successivamente più forti che stabiliscono il risultato fondamentale che tutti i modelli cosmologici realistici devono possedere singolarità. Utilizzando tecniche simili, Hawking ha dimostrato i teoremi di base sulle leggi che governano i buchi neri: che le soluzioni stazionarie delle equazioni di Einstein con orizzonti degli eventi lisci devono necessariamente essere assialsimmetriche e che nell'evoluzione e interazione dei buchi neri, la superficie totale degli orizzonti degli eventi deve aumentare. In collaborazione con G. Ellis, Hawking è autore di un imponente e originale trattato sullo "Spazio-tempo in grande".

La citazione continua: "Un altro importante lavoro di Hawking riguarda l'interpretazione delle osservazioni cosmologiche e la progettazione di rivelatori di onde gravitazionali". [413]

Hawking ha ricevuto il premio 2015 BBVA Foundation Frontiers of Knowledge in Basic Sciences condiviso con Viatcheslav Mukhanov per aver scoperto che le galassie si sono formate dalle fluttuazioni quantistiche nell'Universo primordiale. Ai Pride of Britain Awards 2016, Hawking ha ricevuto il premio alla carriera "per il suo contributo alla scienza e alla cultura britannica". [414] Dopo aver ricevuto il premio dal Primo Ministro Theresa May, Hawking ha chiesto scherzosamente che non cercasse il suo aiuto con la Brexit. [414]

Medaglia per la Comunicazione della Scienza

Hawking è stato membro dell'Advisory Board dello Starmus Festival e ha avuto un ruolo importante nel riconoscimento e nella promozione della comunicazione scientifica. La Stephen Hawking Medal for Science Communication è un premio annuale istituito nel 2016 per onorare i membri della comunità artistica per i contributi che aiutano a sviluppare la consapevolezza della scienza. [415] I destinatari ricevono una medaglia con un ritratto di Hawking di Alexei Leonov, e l'altro lato rappresenta un'immagine dello stesso Leonov che esegue la prima passeggiata spaziale insieme a un'immagine del "Red Special", la chitarra del musicista e astrofisico dei Queen Brian May (con la musica come un'altra componente importante dello Starmus Festival). [416]

Lo Starmus III Festival del 2016 è stato un tributo a Stephen Hawking e a lui è stato dedicato anche il libro di tutte le conferenze di Starmus III, "Beyond the Horizon". I primi destinatari delle medaglie, che sono state assegnate al festival, sono stati scelti dallo stesso Hawking. Erano il compositore Hans Zimmer, il fisico Jim Al-Khalili e il documentario scientifico febbre da particelle. [417]


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All'inizio del 1983, Hawking si avvicinò per la prima volta a Simon Mitton, l'editore responsabile dei libri di astronomia presso la Cambridge University Press, con le sue idee per un libro popolare sulla cosmologia. Mitton era dubbioso su tutte le equazioni nella bozza del manoscritto, che riteneva avrebbero scoraggiato gli acquirenti nelle librerie dell'aeroporto che Hawking desiderava raggiungere. Con qualche difficoltà, persuase Hawking ad abbandonare tutte le equazioni tranne una. [3] L'autore stesso annota nei riconoscimenti del libro che era stato avvertito che per ogni equazione nel libro, i lettori sarebbero stati dimezzati, quindi include solo una singola equazione: E = mc 2 > . Il libro impiega una serie di modelli complessi, diagrammi e altre illustrazioni per dettagliare alcuni dei concetti che esplora.

In Una breve storia del tempo, Stephen Hawking tenta di spiegare una serie di argomenti della cosmologia, tra cui il Big Bang, i buchi neri e i coni di luce, al lettore non specializzato. Il suo obiettivo principale è fornire una panoramica dell'argomento, ma tenta anche di spiegare alcune matematiche complesse. Nell'edizione del 1996 del libro e nelle edizioni successive, Hawking discute la possibilità del viaggio nel tempo e dei wormhole ed esplora la possibilità di avere un Universo senza una singolarità quantistica all'inizio del tempo.

Capitolo 1: La nostra immagine dell'universo Modifica

Nel primo capitolo, Hawking discute la storia degli studi astronomici, comprese le idee di Aristotele e Tolomeo. Aristotele, a differenza di molte altre persone del suo tempo, pensava che la Terra fosse rotonda. Arrivò a questa conclusione osservando le eclissi lunari, che pensava fossero causate dall'ombra rotonda della Terra, e anche osservando un aumento di altitudine della Stella Polare dal punto di vista degli osservatori situati più a nord. Aristotele pensava anche che il Sole e le stelle girassero intorno alla Terra in cerchi perfetti, per "ragioni mistiche". Anche l'astronomo greco del II secolo Tolomeo meditò sulle posizioni del Sole e delle stelle nell'Universo e creò un modello planetario che descriveva il pensiero di Aristotele in modo più dettagliato.

Oggi si sa che è vero il contrario: la Terra gira intorno al Sole. Le idee aristoteliche e tolemaiche sulla posizione delle stelle e del Sole furono capovolte da una serie di scoperte nei secoli XVI, XVII e XVIII. La prima persona a presentare un argomento dettagliato secondo cui la Terra gira intorno al Sole fu il sacerdote polacco Nicola Copernico, nel 1514. Quasi un secolo dopo, Galileo Galilei, uno scienziato italiano, e Johannes Kepler, uno scienziato tedesco, studiarono come le lune di alcuni pianeti si muovevano nel cielo e usavano le loro osservazioni per convalidare il pensiero di Copernico.

Per adattare le osservazioni, Kepler ha proposto un modello di orbita ellittica invece di uno circolare. Nel suo libro del 1687 sulla gravità, Principia Mathematica, Isaac Newton utilizzò la matematica complessa per supportare ulteriormente l'idea di Copernico. Il modello di Newton significava anche che le stelle, come il Sole, non erano fisse ma, piuttosto, oggetti in movimento lontani. Tuttavia, Newton credeva che l'Universo fosse composto da un numero infinito di stelle più o meno statiche. Molti dei suoi contemporanei, incluso il filosofo tedesco Heinrich Olbers, non erano d'accordo.

L'origine dell'Universo ha rappresentato nei secoli un altro grande argomento di studio e di dibattito. I primi filosofi come Aristotele pensavano che l'Universo esistesse da sempre, mentre teologi come Sant'Agostino credevano che fosse stato creato in un momento specifico. Sant'Agostino credeva anche che il tempo fosse un concetto nato con la creazione dell'Universo. Più di 1000 anni dopo, il filosofo tedesco Immanuel Kant sostenne che il tempo non aveva inizio.

Nel 1929, l'astronomo Edwin Hubble scoprì che la maggior parte delle galassie si sta allontanando l'una dall'altra, il che potrebbe essere spiegato solo se l'Universo stesso stesse crescendo di dimensioni. Di conseguenza, c'è stato un tempo, tra dieci e venti miliardi di anni fa, in cui erano tutti insieme in un unico luogo estremamente denso. Questa scoperta ha portato il concetto dell'inizio dell'Universo all'interno della provincia della scienza. Oggi gli scienziati usano due teorie, la teoria della relatività generale di Albert Einstein e la meccanica quantistica, che descrivono parzialmente il funzionamento dell'Universo. Gli scienziati stanno ancora cercando una teoria della Grande Unificazione completa che descriva tutto nell'Universo. Hawking crede che la scoperta di una teoria unificata completa potrebbe non aiutare la sopravvivenza della nostra specie e potrebbe anche non influenzare il nostro stile di vita, ma che il più profondo desiderio di conoscenza dell'umanità è una giustificazione sufficiente per la nostra continua ricerca e che il nostro obiettivo non è nulla meno di una descrizione completa dell'Universo in cui viviamo. [4]

Capitolo 2: Spazio e tempo Modifica

Stephen Hawking descrive come la teoria dello spazio assoluto di Aristotele si sia conclusa dopo l'introduzione della meccanica newtoniana. In questa descrizione, se un oggetto è "a riposo" o "in movimento" dipende dal sistema di riferimento inerziale dell'osservatore, un oggetto può essere "a riposo" visto da un osservatore che si muove nella stessa direzione alla stessa velocità, o 'in movimento' visto da un osservatore che si muove in una direzione diversa e/oa una velocità diversa. Non esiste uno stato assoluto di "riposo". Inoltre, Galileo Galilei ha anche smentito la teoria di Aristotele secondo cui i corpi più pesanti cadono più rapidamente di quelli più leggeri. Lo dimostrò sperimentalmente osservando il movimento di oggetti di peso diverso e concluse che tutti gli oggetti sarebbero caduti alla stessa velocità e avrebbero raggiunto il fondo allo stesso tempo a meno che una forza esterna non avesse agito su di essi.

Aristotele e Newton credevano nel tempo assoluto. Credevano che se un evento fosse misurato usando due orologi precisi in diversi stati di movimento l'uno dall'altro, sarebbero d'accordo sulla quantità di tempo che è passato (oggi, questo è noto per essere falso). Il fatto che la luce viaggi con una velocità finita è stato spiegato per la prima volta dallo scienziato danese Ole Rømer, con la sua osservazione di Giove e di una delle sue lune Io. Ha osservato che Io appare in momenti diversi quando ruota attorno a Giove perché la distanza tra la Terra e Giove cambia nel tempo.

L'effettiva propagazione della luce è stata descritta da James Clerk Maxwell che ha concluso che la luce viaggia in onde che si muovono a una velocità fissa. Maxwell e molti altri fisici hanno sostenuto che la luce deve viaggiare attraverso un ipotetico fluido chiamato etere, che è stato smentito dall'esperimento di Michelson-Morley. Einstein e Henri Poincaré in seguito sostennero che non c'era bisogno dell'etere per spiegare il moto della luce, assumendo che non esistesse un tempo assoluto. La teoria della relatività speciale si basa su questo, sostenendo che la luce viaggia con una velocità finita indipendentemente dalla velocità dell'osservatore. Inoltre, la velocità della luce è la massima velocità alla quale qualsiasi informazione può viaggiare.

Massa ed energia sono legate dalla famosa equazione E = m c 2 > , che spiega che è necessaria una quantità infinita di energia affinché qualsiasi oggetto con massa viaggi alla velocità della luce. È stato sviluppato un nuovo modo di definire un metro utilizzando la velocità della luce. Gli "eventi" possono anche essere descritti utilizzando i coni di luce, una rappresentazione grafica dello spaziotempo che limita quali eventi sono consentiti e quali non si basano sui coni di luce passati e futuri. Viene anche descritto uno spaziotempo quadridimensionale, in cui 'spazio' e 'tempo' sono intrinsecamente collegati. Il movimento di un oggetto nello spazio influisce inevitabilmente sul modo in cui vive il tempo.

La teoria della relatività generale di Einstein spiega come il percorso di un raggio di luce sia influenzato dalla "gravità", che secondo Einstein è un'illusione causata dalla deformazione dello spaziotempo, in contrasto con la visione di Newton che descriveva la gravità come una forza che la materia esercita su altra materia. Nella curvatura dello spaziotempo, la luce viaggia sempre in un percorso rettilineo nello "spaziotempo" quadridimensionale, ma può sembrare curvare nello spazio tridimensionale a causa degli effetti gravitazionali. Questi percorsi rettilinei sono geodetiche. Il paradosso dei gemelli, un esperimento mentale sulla relatività speciale che coinvolge gemelli identici, considera che i gemelli possono invecchiare in modo diverso se si muovono a velocità diverse l'uno rispetto all'altro, o anche se vivevano in luoghi diversi con curvatura spazio-temporale disuguale. La relatività ristretta si basa su arene di spazio e tempo in cui si verificano gli eventi, mentre la relatività generale è dinamica in cui la forza potrebbe cambiare la curvatura dello spaziotempo e che dà origine all'universo in espansione. Hawking e Roger Penrose hanno lavorato su questo e in seguito hanno dimostrato usando la relatività generale che se l'Universo ha avuto un inizio, allora deve anche avere una fine.

Capitolo 3: L'universo in espansione Modifica

In questo capitolo, Hawking descrive innanzitutto come i fisici e gli astronomi hanno calcolato la distanza relativa delle stelle dalla Terra. Nel XVIII secolo, Sir William Herschel confermò le posizioni e le distanze di molte stelle nel cielo notturno. Nel 1924, Edwin Hubble scoprì un metodo per misurare la distanza utilizzando la luminosità delle stelle variabili Cefeidi viste dalla Terra. La luminosità, la luminosità e la distanza di queste stelle sono collegate da una semplice formula matematica. Usando tutti questi, ha calcolato le distanze di nove diverse galassie. Viviamo in una galassia a spirale abbastanza tipica, contenente un vasto numero di stelle.

Le stelle sono molto lontane da noi, quindi possiamo solo osservare la loro unica caratteristica, la loro luce. Quando questa luce passa attraverso un prisma, dà origine a uno spettro. Ogni stella ha il suo spettro e, poiché ogni elemento ha i suoi spettri unici, possiamo misurare gli spettri di luce di una stella per conoscerne la composizione chimica. Usiamo gli spettri termici delle stelle per conoscere la loro temperatura. Nel 1920, quando gli scienziati stavano esaminando gli spettri di diverse galassie, scoprirono che alcune delle linee caratteristiche dello spettro stellare erano spostate verso l'estremità rossa dello spettro. Le implicazioni di questo fenomeno erano date dall'effetto Doppler, ed era chiaro che molte galassie si stavano allontanando da noi.

Si presumeva che, poiché alcune galassie sono spostate verso il rosso, anche alcune galassie sarebbero state spostate verso il blu. Tuttavia, le galassie spostate verso il rosso erano molto più numerose delle galassie spostate verso il blu. Hubble ha scoperto che la quantità di redshift è direttamente proporzionale alla distanza relativa. Da questo, ha determinato che l'Universo si sta espandendo e ha avuto un inizio. Nonostante ciò, il concetto di Universo statico è persistito fino al XX secolo. Einstein era così sicuro di un universo statico che sviluppò la "costante cosmologica" e introdusse forze "antigravità" per consentire l'esistenza di un universo di età infinita. Inoltre, molti astronomi hanno anche cercato di evitare le implicazioni della relatività generale e sono rimasti fedeli al loro Universo statico, con un'eccezione particolarmente notevole, il fisico russo Alexander Friedmann.

Friedmann ha fatto due ipotesi molto semplici: l'Universo è identico ovunque ci troviamo, cioè l'omogeneità, e che è identico in ogni direzione in cui guardiamo, cioè l'isotropia. I suoi risultati hanno mostrato che l'Universo non è statico. Le sue ipotesi furono successivamente dimostrate quando due fisici dei Bell Labs, Arno Penzias e Robert Wilson, trovarono radiazioni a microonde inaspettate non solo da una particolare parte del cielo ma da ogni parte e quasi della stessa quantità. Così la prima ipotesi di Friedmann si dimostrò vera.

Più o meno nello stesso periodo, anche Robert H. Dicke e Jim Peebles stavano lavorando sulle radiazioni a microonde. Sostenevano che avrebbero dovuto essere in grado di vedere il bagliore dell'Universo primordiale come radiazione a microonde di fondo. Wilson e Penzias lo avevano già fatto, quindi sono stati insigniti del Premio Nobel nel 1978. Inoltre, il nostro posto nell'Universo non è eccezionale, quindi dovremmo vedere l'Universo come approssimativamente lo stesso da qualsiasi altra parte dello spazio, che supporta La seconda ipotesi di Friedmann. Il suo lavoro rimase in gran parte sconosciuto fino a quando non furono realizzati modelli simili da Howard Robertson e Arthur Walker.

Il modello di Friedmann ha dato origine a tre diversi tipi di modelli per l'evoluzione dell'Universo. Innanzitutto, l'Universo si espanderebbe per un determinato periodo di tempo e, se il tasso di espansione è inferiore alla densità dell'Universo (che porta all'attrazione gravitazionale), alla fine porterebbe al collasso dell'Universo in una fase successiva. In secondo luogo, l'Universo si espanderebbe e, a un certo punto, se il tasso di espansione e la densità dell'Universo diventassero uguali, si espanderebbe lentamente e si fermerebbe, portando a un Universo alquanto statico. In terzo luogo, l'Universo continuerebbe ad espandersi per sempre, se la densità dell'Universo fosse inferiore alla quantità critica richiesta per bilanciare il tasso di espansione dell'Universo.

Il primo modello raffigura lo spazio dell'Universo da curvare verso l'interno. Nel secondo modello, lo spazio porterebbe a una struttura piatta e il terzo modello risulterà in una curvatura negativa "a forma di sella". Anche se calcoliamo, l'attuale tasso di espansione è maggiore della densità critica dell'Universo, inclusa la materia oscura e tutte le masse stellari. Il primo modello includeva l'inizio dell'Universo come un Big Bang da uno spazio di densità infinita e volume zero noto come "singolarità", un punto in cui anche la teoria della relatività generale (in esso si basano le soluzioni di Friedmann) si rompe.

Questo concetto dell'inizio del tempo (proposto dal prete cattolico belga Georges Lemaître) sembrava originariamente motivato da credenze religiose, a causa del suo sostegno alla pretesa biblica dell'universo che ha un inizio nel tempo invece di essere eterno. [5] Così fu introdotta una nuova teoria, la "teoria dello stato stazionario" di Hermann Bondi, Thomas Gold e Fred Hoyle, per competere con la teoria del Big Bang. Le sue previsioni corrispondevano anche all'attuale struttura dell'Universo. Ma il fatto che le sorgenti di onde radio vicino a noi siano di gran lunga inferiori a quelle del lontano Universo e che ci fossero numerose più sorgenti radio di quelle attuali, ha portato al fallimento di questa teoria e all'accettazione universale della teoria del Big Bang. Anche Evgeny Lifshitz e Isaak Markovich Khalatnikov hanno cercato di trovare un'alternativa alla teoria del Big Bang, ma hanno anche fallito.

Roger Penrose ha usato i coni di luce e la relatività generale per dimostrare che una stella in collasso potrebbe dare origine a una regione di dimensioni zero e densità e curvatura infinite chiamata buco nero. Hawking e Penrose hanno dimostrato insieme che l'Universo avrebbe dovuto nascere da una singolarità, cosa che lo stesso Hawking ha smentito una volta presi in considerazione gli effetti quantistici.

Capitolo 4: Il principio di incertezza Modifica

Il principio di indeterminazione dice che la velocità e la posizione di una particella non possono essere conosciute con precisione. Per scoprire dove si trova una particella, gli scienziati illuminano la particella. Se viene utilizzata una luce ad alta frequenza, la luce può trovare la posizione in modo più accurato ma la velocità della particella sarà meno certa (perché la luce cambierà la velocità della particella). Se viene utilizzata una frequenza più bassa, la luce può trovare la velocità in modo più accurato ma la posizione della particella sarà meno certa. Il principio di indeterminazione smentiva l'idea di una teoria deterministica, o qualcosa che avrebbe previsto tutto in futuro.

In questo capitolo viene discusso anche il comportamento della dualità onda-particella della luce. La luce (e tutte le altre particelle) mostra proprietà sia simili a particelle che a onde.


Una breve storia di A Brief History of Time di Stephen Hawking

Ho incontrato per la prima volta Stephen Hawking sulla copertina della rivista New York Times. All'interno, le sue pagine raccontavano una storia che tutti conosciamo oggi, ma all'epoca fu una rivelazione: un astrofisico di Cambridge cercava di risolvere i grandi misteri dell'universo, mentre lui stesso era intrappolato su una sedia a rotelle a causa di una malattia neurogenerativa progressiva. Ricordo di essere stato colpito dalla descrizione dello scrittore Timothy Ferris delle scarpe del professor Hawking, le loro suole immacolate, che non avevano mai toccato terra. Ho infilato l'articolo nello zaino e pochi giorni dopo ho finito di leggerlo mentre andavo a pranzo con un agente letterario.

In uno di quei notevoli momenti di serendipità, durante il pranzo ho menzionato l'articolo all'agente Al Zuckerman, il quale mi ha detto che stava già cercando di contattare il professor Hawking per vedere se fosse interessato a scrivere un libro popolare. Alcuni mesi dopo ricevetti una proposta da Al — un breve manoscritto e un invito a partecipare a un'asta per i diritti di pubblicazione di A Brief History of Time.

All'epoca ero un redattore senior presso Bantam Books, che era una sede improbabile per il libro del Prof Hawking, dato il numero di prestigiose case editrici tradizionali a caccia di acquisirlo. Tuttavia, l'esperienza di Bantam nella vendita di libri tascabili popolari ha significato che la sua distribuzione è andata ben oltre le librerie in farmacie, supermercati e negozi aeroportuali. Ho inviato una lettera al professor Hawking insieme alla nostra offerta finanziaria, sostenendo che Bantam potesse mettere il suo libro nelle mani del più ampio pubblico possibile. Si è scoperto che era il raro accademico che voleva proprio questo: portare il suo lavoro accademico esoterico all'attenzione delle masse. Ci ha scelto.

Pochi mesi dopo Stephen Hawking è venuto negli Stati Uniti da Cambridge per tenere una conferenza al Fermi Institute di Chicago, quindi ho organizzato un incontro con lui in seguito all'Holiday Inn, dove alloggiava Stephen. Quando ho svoltato nel parcheggio, un'altra macchina si è fermata nelle vicinanze. Un giovane scese, aprì il bagagliaio, aprì una sedia a rotelle e vi mise sotto una grande batteria. Quindi aprì la portiera del passeggero e raccolse con delicatezza una figura magra e lo fece accomodare sulla sedia a rotelle. Quando sono sceso dalla macchina ha gridato: “È Peter Guzzardi? Questo è il professor Hawking", proprio mentre la sedia a rotelle girava di 360 gradi e si lanciava in direzione della hall dell'hotel, con l'assistente di Stephen e me all'inseguimento.

Quando ci siamo riuniti nella stanza del professor Hawking, mi sono presentato e ho chiesto educatamente se il suo volo da Londra fosse stato comodo. Stephen ha risposto con una breve serie di suoni indecifrabili, che il suo assistente, uno studente laureato in fisica di nome Brian Whitt, ha tradotto. "Il prof Hawking vuole sapere se hai portato il contratto." Tanto per chiacchiere. Ho prodotto il documento legale e Brian lo ha mostrato, pagina per pagina, perché Stephen potesse leggerlo, cosa che ha fatto a una velocità mozzafiato. Il suo corpo poteva essere ampiamente al di fuori del suo controllo, ma la sua mente era ovviamente in iper-guida.

Dal momento che Stephen non aveva ancora un editore nel Regno Unito, il compito di modificare l'edizione in lingua inglese di A Brief History of Time è toccato a me. Non fingerò che non fosse una sfida. Il manoscritto era di 100 pagine sottili ma estremamente dense, che descrivevano la ricerca del Santo Graal della scienza, una teoria che poteva unire due campi separati che funzionavano individualmente ma completamente indipendenti l'uno dall'altro. La fisica delle particelle spiegava le forze spettrali all'opera all'interno degli atomi, mentre l'astrofisica dava un senso a effetti massicci come la gravità che operava a livello delle galassie e dei sistemi stellari. Come direbbe Stephen in modo così poetico, se gli scienziati potessero elaborare una grande teoria unificata che spiegasse entrambi questi campi, capiremmo veramente tutto: finalmente "conosceremmo la mente di Dio".

All'epoca, tuttavia, il nostro obiettivo era molto più modesto. Stavamo solo cercando di creare un libro che fosse scientificamente accurato senza essere impenetrabile per il lettore comune, qualcuno come me. Il mio contributo principale al libro è stato quello di continuare ostinatamente a fare domande a Stephen, senza arrendermi finché non ho capito cosa intendeva trasmettere. Quel processo ha richiesto molti mesi di corrispondenza, interrotto da una crisi medica che ha portato alla tracheotomia che ha salvato la vita di Stephen, ma lo ha lasciato incapace di parlare. Grazie alla sua feroce determinazione e ad alcuni notevoli software per computer, Stephen è stato in grado di continuare a lavorare al libro e alla fine ha completato la bozza finale nell'autunno del 1987.

Il resto, come si suol dire, è storia. A Brief History of Time ha esaurito la sua prima stampa negli Stati Uniti in pochi giorni, è diventato un bestseller numero 1 in tutto il mondo, è stato tradotto in più di 35 lingue e ha venduto oltre 10 milioni di copie. Ancora più importante, continua a rendere consapevoli generazioni di lettori della ricerca in corso per arrivare alla Grande Teoria Unificata del Tutto. Sono onorato di aver avuto un ruolo nella pubblicazione di A Brief History of Time e di aver conosciuto, lavorato e fatto amicizia con l'uomo brillante e stimolante che l'ha scritto.


Una breve storia di Stephen Hawking

Costretto su una sedia a rotelle, incapace di parlare, comunicando con il mondo solo attraverso un computer e un sintetizzatore vocale, Stephen Hawking ha un'immagine pubblica facilmente identificabile e totalmente fuorviante. Controlla il computer, il suo collegamento con il mondo esterno, con solo due dita. Questa è un'indicazione appropriata dell'atteggiamento di Hawking, nel corso degli anni, nei confronti dell'autorità in generale e delle icone scientifiche in particolare. Conosce la propria mente, non sopporta volentieri gli sciocchi e non ha mai avuto paura di discutere con altri scienziati quando è certo, come è generalmente, di avere ragione. Piuttosto più raramente, è stato anche pronto a riconoscere il suo errore quando si scopre che dopo tutto aveva torto. E ha una sconcertante capacità di cambiare completamente idea su una questione scientifica alla luce di nuove prove.

Hawking condivide alcune di queste caratteristiche con il famoso astrofisico dissidente Fred Hoyle, che è stato uno dei suoi eroi d'infanzia e la cui presenza a Cambridge è stata una delle ragioni principali per cui Hawking ha deciso di andare lì per lavorare per il suo dottorato. Quindi è ironico che Hawking sia stato notato per la prima volta dalla comunità scientifica fuori Cambridge in uno scontro con Hoyle alla Royal Society.

Era la metà degli anni Sessanta. Hawking era uno studente ricercatore, ancora bagnato dietro le orecchie per gli standard scientifici. Hoyle era uno scienziato affermato, un professore con una reputazione impressionante e una serie di successi scientifici a suo nome, che presentava le ultime idee cosmologiche su cui aveva lavorato con Jayant Narlikar. Alla fine del discorso, Hawking, che in precedenza aveva discusso del lavoro con Narlikar, ha sottolineato che &hellip

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Stephen Hawking

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Stephen Hawking, in toto Stephen William Hawking, (nato l'8 gennaio 1942, Oxford, Oxfordshire, Inghilterra - morto il 14 marzo 2018, Cambridge, Cambridgeshire), fisico teorico inglese la cui teoria dell'esplosione dei buchi neri si è basata sia sulla teoria della relatività che sulla meccanica quantistica. Lavorò anche con le singolarità spazio-temporali.

Quando è nato Stephen Hawking?

Stephen Hawking è nato l'8 gennaio 1942.

Quando è morto Stephen Hawking?

Stephen Hawking è morto il 14 marzo 2018.

Dove ha studiato Stephen Hawking?

Stephen Hawking ha conseguito una laurea in fisica presso l'University College di Oxford nel 1962 e un dottorato in fisica presso la Trinity Hall di Cambridge nel 1966.

Per cosa era famoso Stephen Hawking?

Stephen Hawking ha lavorato sulla fisica dei buchi neri. Propose che i buchi neri avrebbero emesso particelle subatomiche fino a quando non sarebbero esplose. Ha anche scritto libri di successo, il più famoso dei quali è stato Una breve storia del tempo: dal Big Bang ai buchi neri (1988).

Hawking ha studiato fisica all'University College, Oxford (BA, 1962) e Trinity Hall, Cambridge (Ph.D., 1966). Fu eletto ricercatore al Gonville e al Caius College di Cambridge. All'inizio degli anni '60 Hawking contrasse la sclerosi laterale amiotrofica, una malattia neuromuscolare degenerativa incurabile. Ha continuato a lavorare nonostante gli effetti progressivamente invalidanti della malattia.

Hawking lavorò principalmente nel campo della relatività generale e in particolare sulla fisica dei buchi neri. Nel 1971 suggerì la formazione, in seguito al big bang, di numerosi oggetti contenenti fino a un miliardo di tonnellate di massa ma occupanti solo lo spazio di un protone. Questi oggetti, chiamati mini buchi neri, sono unici in quanto la loro immensa massa e gravità richiedono che siano governati dalle leggi della relatività, mentre le loro minuscole dimensioni richiedono che le leggi della meccanica quantistica si applichino anche a loro. Nel 1974 Hawking propose che, in accordo con le previsioni della teoria quantistica, i buchi neri emettessero particelle subatomiche finché non esaurissero la loro energia e infine esplodessero. Il lavoro di Hawking ha notevolmente stimolato gli sforzi per delineare teoricamente le proprietà dei buchi neri, oggetti di cui in precedenza si pensava che non si potesse sapere nulla. Il suo lavoro è stato importante anche perché ha mostrato la relazione di queste proprietà con le leggi della termodinamica classica e della meccanica quantistica.

I contributi di Hawking alla fisica gli sono valsi molti onori eccezionali. Nel 1974 la Royal Society lo ha eletto uno dei suoi membri più giovani. Divenne professore di fisica gravitazionale a Cambridge nel 1977 e nel 1979 fu nominato professore di matematica lucasiana a Cambridge, incarico un tempo ricoperto da Isaac Newton. Hawking è stato nominato Comandante dell'Ordine dell'Impero Britannico (CBE) nel 1982 e Compagno d'Onore nel 1989. Ha anche ricevuto la Medaglia Copley dalla Royal Society nel 2006 e la Medaglia presidenziale americana della libertà nel 2009. Nel 2008 ha ha accettato una cattedra di ricerca in visita presso il Perimeter Institute for Theoretical Physics a Waterloo, Ontario, Canada.

Le sue pubblicazioni includevano La struttura su larga scala dello spazio-tempo (1973 coautore con GFR Ellis), Superspazio e Supergravità (1981), Il primissimo universo (1983), e i best seller Una breve storia del tempo: dal Big Bang ai buchi neri (1988), L'universo in poche parole (2001), Una breve storia del tempo (2005), e Il grande design (2010 coautore con Leonard Mlodinow).

Gli editori dell'Enciclopedia Britannica Questo articolo è stato recentemente rivisto e aggiornato da John P. Rafferty, editore.


Una breve storia di Stephen Hawking

Mercoledì 14 marzo, il mondo è stato scosso dalla morte di uno dei nostri più grandi scienziati, il professor Stephen Hawking. Insieme ad alcuni dei suoi colleghi di Cambridge e alla nuova generazione di scienziati che ha ispirato, questa settimana celebriamo la sua vita, la sua scienza e la sua eredità.

È stato un periodo glorioso per essere vivi e fare ricerca in fisica teorica.

La nostra immagine dell'Universo è cambiata molto negli ultimi 50 anni e sono felice di aver dato un piccolo contributo. Il fatto che noi umani, che noi stessi siamo semplici raccolte di particelle fondamentali della natura, siamo stati in grado di avvicinarci così tanto alla comprensione delle leggi che governano noi e il nostro Universo è un grande trionfo. Voglio condividere la mia eccitazione ed entusiasmo per questa ricerca.

Quindi, ricorda di guardare in alto le stelle e non in basso ai tuoi piedi. Cerca di dare un senso a ciò che vedi e chiediti cosa fa esistere l'Universo. Essere curioso. E per quanto la vita possa sembrare difficile, c'è sempre qualcosa che puoi fare e riuscire. È importante che tu non ti arrendi e basta.

In questo episodio

02:47 - Gonville e Caius: la casa accademica di Hawking

Gonville e Caius: la casa accademica di Hawking con il Professor Sir Alan Fersht, Master, Caius College, Cambridge

Il professor Stephen Hawking ha iniziato la sua carriera scientifica come studente universitario all'Università di Oxford nel 1959 e poi si è trasferito a Cambridge nei primi anni '60 per iniziare un dottorato di ricerca. Successivamente è diventato un membro del Gonville and Caius College, un luogo che ha descritto come "un filo continuo che attraversa la mia vita". Georgia Mills è andata a incontrare il Maestro di Caius, il professor Sir Alan Fersht, per scoprire cosa avesse combinato.

Alan - Era più grande della vita. La sua presenza si sentiva sempre. Eravamo molto molto orgogliosi di lui e chiaramente amava anche il college. Stephen è arrivato qui per la prima volta nel 1965 come ricercatore. Una borsa di studio di ricerca è un premio molto prestigioso per giovani eccezionali che studiano e fanno ricerca.

Georgia - Quando l'hai incontrato per la prima volta?

Alan - L'ho incontrato per la prima volta nel 1965 anche perché ho iniziato quell'anno come studente laureato. A quei tempi, come oggi, gli studenti cenavano al college così come i docenti oi professori, come li chiamavamo. I professori dovrebbero sedersi a un tavolo alto, noi saremmo leggermente più in basso. Ricordo benissimo di aver visto Stephen zoppicare sul tavolo alto con l'aiuto di un bastone. Sapevamo in quei giorni che era una persona molto speciale per via della sua genialità. Quello che non sapevamo, e non abbiamo appreso fino a poco dopo, che era destinato a vivere solo altri due anni.

Sono andato via da Cambridge e sono tornato nel 1988 come compagno di questo college e ho incontrato di nuovo Stephen, e ho anche preso parte a una conferenza con lui sulle origini della vita e le origini dell'universo, e ho parlato di più vita e ovviamente ha parlato dell'universo. Ma ho avuto modo di conoscerlo molto di più da quando sono diventato Maestro e lo intrattenevo su un tavolo alto, questa volta come Maestro piuttosto che guardarlo come uno studente. Sarebbe stato trascinato dai suoi accompagnatori, gli piaceva molto venire al college, gli piaceva vedere le persone a cui piaceva stare con gli studenti e gli studenti adoravano l'arrivo di Stephen.

Georgia - Com'era come personaggio? Come lo conoscevano le persone?

Alan - Era divertente. Si è chiaramente divertito e ha chiaramente voluto che tutti gli altri si divertissero, e non è mai stato scoraggiato da ciò che gli è stato chiesto di fare. Era perfettamente felice di posare con i selfie, era felice di aiutare con il college a raccogliere fondi, avrebbe ispirato gli studenti a vedere le persone e aveva un senso dell'umorismo malizioso.

Georgia - Ho sentito dire che gli piaceva anche ospitare feste?

Alan - Oh, certamente l'ha fatto. Sono stato invitato solo a uno di loro, erano circa sei mesi dopo essere diventato Maestro ed era in maschera. Beh, non avevo capito che fosse un vestito elegante, ma i suoi ospiti intimi sì. Era vestito da Nettuno con un tridente.

Georgia - È qui che ha ospitato anche la sua famigerata festa per i viaggiatori del tempo?

Alan - Sì, lo era. Fu nella sua stanza a Caius che aspettò che il viaggiatore del tempo tornasse e prendesse il tè con lui. Deduco che non ha funzionato.

Georgia - Chi lo sa? Forse quei viaggiatori del tempo hanno sbagliato la data!

06:01 - Gli inizi della carriera di Stephen Hawking

Gli inizi della carriera di Stephen Hawking con Lord Martin Rees, Astronomo Reale

Il primo lavoro di Stephen Hawking, negli anni '60, coincise con un periodo entusiasmante per l'astronomia e la cosmologia: questo fu il momento in cui iniziarono a emergere prove per i buchi neri e il Big Bang. Chris Smith ha parlato con il professor Lord Martin Rees, l'Astronomo Reale e contemporaneo di Stephen Hawking.

Martin - Lo conoscevo da allora. Ho iniziato due anni dopo di lui e lui è stato molto fortunato, come me, ad avere un supervisore chiamato il professor Dennis Sciama, e Dennis Sciama aveva una buona sensazione per ciò che era importante. Diede a Stephen un buon consiglio che era quello di andare a Londra per ascoltare le lezioni del professor Roger Penrose, che stava sviluppando nuove idee per comprendere i buchi neri. E Stephen ha preso questa idea e l'ha seguita, per così dire, e il suo primo lavoro riguardava l'applicazione delle idee di Penrose per mostrare che all'interno di un buco nero si sviluppava una cosiddetta "singolarità" in cui tutto sarebbe diventato infinito ed era un segnale per una nuova fisica. .

E anche lui, a quel tempo, ebbe alcune nuove idee sulla natura dei buchi neri perché lui, e altri, mostrarono che ogni buco nero che esisteva nell'universo sarebbe stato descritto da un'equazione molto standard e questa era un'idea molto grande e particolarmente importante perché questo era un periodo in cui le persone stavano iniziando ad osservare prove di buchi neri, chiamati quasar, oggetti che eclissavano un'intera galassia anche se non erano più grandi di una stella, scoperti nel 1963, e si è scoperto in seguito che probabilmente riguardavano grandi buchi neri.

Chris - Quindi le persone hanno avuto un'idea dell'esistenza dei buchi neri ma non avevano davvero alcun modo di affrontare il modo in cui si sono comportati o quale sarebbe stata la loro evoluzione? E ci è voluto Stephen Hawking per applicare le equazioni di Roger Penrose per poi capire come potremmo affrontare cognitivamente quali potrebbero essere queste entità?

Martino - Esatto. Le prove della loro effettiva esistenza sono emerse in modo piuttosto graduale. Dopo il 1970 la maggior parte delle persone credeva che esistessero i buchi neri, ma Stephen è stato uno di quelli che ci ha detto davvero come erano i buchi neri e che erano oggetti standardizzati. E George Ellis e Stephen Hawking hanno scritto il classico libro di testo su questo argomento nei primi anni '70.

Chris - Hai detto che al centro di un buco nero c'è questo concetto di singolarità, cos'è e perché è stata una tale svolta per Stephen Hawking che ha iniziato a fare i conti con?

Martin - Per spiegare perché questo è importante, se immagini qualcosa che è completamente sferico e crolla, nessuno si stupisce che arrivi a un punto. Ma l'importante risultato del lavoro di Penrose e Hawking è che anche se qualcosa crolla in modo irregolare, una volta superato un punto di non ritorno formerà effettivamente una singolarità in cui le cose diventano infinite.

Ora, ovviamente è proprio quello che dice la teoria e quando abbiamo una singolarità in fisica significa semplicemente che abbiamo il segnale che la fisica che abbiamo è incompleta e qualcos'altro entra in gioco. Quindi quella è stata la prima indicazione che i posti esistevano nell'universo dove dovremmo modificare la teoria di Einstein e forse introdurre anche la teoria dei quanti.

Chris - Uno degli altri ospiti qui questa settimana è Andrew Pontzen, che credo abbia detto notoriamente in questo programma che devi stare molto attento con la fisica teorica perché puoi dimostrare che tutto è giusto. È uno dei problemi con il lavoro di Stephen, nel senso che potresti provare sulla carta che potrebbe succedere qualcosa, ma in realtà avere le prove che ciò accada e l'osservazione è una cosa molto diversa, ed era quello che dovevamo aspettare?

Martin - Beh, è ​​stato più difficile perché abbiamo avuto prove abbastanza buone che molti oggetti come i quasar sono alimentati da gas che vorticano verso il basso in qualcosa che è come un buco nero. Quindi qualcosa con un profondo potenziale gravitazionale. Ma se questo fosse esattamente il tipo di buco nero previsto dalla teoria di Einstein, secondo il lavoro di Hawking e altri, ci volle molto tempo e, anche adesso, non è del tutto chiaro.

Ci sono alcune prove che questi modelli funzionano abbastanza bene, ma la prova più importante che i buchi neri si sono comportati alla maniera di Einstein è stata solo un paio di anni fa, quando sono state trovate le onde gravitazionali. Questo è stato un fenomeno in cui due buchi neri si sono uniti a spirale in uno e si agitano e, alla fine, si depositano in un unico buco nero, e in quel processo emettono increspature nello spazio per così dire - onde gravitazionali. Questi sono stati rilevati per la prima volta solo due anni fa e questa è stata una conferma davvero forte della teoria di Einstein in un contesto in cui è molto importante.

Nella maggior parte dell'astronomia, la teoria di Einstein era solo una piccola correzione alla teoria di Newton, che è abbastanza buona per la maggior parte degli scopi. Ma qui abbiamo fenomeni che Newton non è riuscito a spiegare affatto e la teoria di Einstein sembrava essere confermata e i buchi neri sembrano comportarsi in modo coerente con ciò che le persone hanno scoperto in parte grazie al lavoro di Stephen Hawking.

Chris - Che cosa ha fatto Stephen Hawking degli esperimenti LIGO che hanno rilevato le onde gravitazionali? Gli hai parlato di quella che è stata la sua reazione?

Martino - Sì. Era contento perché questa era un'osservazione che, in linea di principio, avrebbe potuto confutare una delle sue idee chiave. Ha dimostrato che un buco nero aveva come superficie che non poteva mai diminuire, e se due buchi neri si fondessero allora il buco nero che ne risultava dovrebbe avere un'area maggiore della somma dei primi due.

Questo avrebbe potuto essere confutato da questo esperimento se avesse scoperto che il buco nero unito si irradiava ad alta frequenza e applicava una massa bassa. E non lo era, ed era felice che quella fosse la cosa più vicina che gli astronomi avessero avuto per testare effettivamente una delle sue idee chiave.

Chris: Grazie mille, Astronomo Reale, Professor Lord Martin Rees.

11:45 - Cos'è la malattia del motoneurone?

Cos'è la malattia del motoneurone? con Jemeen Sreedharan, Babraham Institute e Kings College London

Poco più che ventenne, al professor Hawking è stata diagnosticata una rara condizione neurologica chiamata malattia del motoneurone (MND). Era insolitamente giovane per aver sviluppato la condizione, che di solito colpisce persone tra i 60 e i 70 anni ed è spesso fatale entro pochi anni. Eppure, nonostante la sua diagnosi, Stephen Hawking è riuscito a sopravvivere e ad affrontare la malattia fino a raggiungere l'età di 76 anni. Georgia Mills ha parlato con Jemeen Sreedharan, che studia la malattia dei motoneuroni al Kings College di Londra e al Babraham Institute di Cambridge.

Georgia - Puoi dirci cos'è la malattia del motoneurone?

Jemeen - La malattia del motoneurone è una malattia degenerativa distruttiva del cervello e del midollo spinale. Colpisce prevalentemente i nervi motori, motivo per cui provoca la paralisi che le persone non sono in grado di respirare o muoversi e deglutire, quindi è una malattia piuttosto debilitante e al momento non esiste una cura.

Georgia - Abbiamo idea di cosa lo causi?

Jemeen - In circa il 10% dei casi ci sono geni di cui sappiamo che causano la malattia. Al momento stiamo cercando di capire come questi geni causino effettivamente danni alle cellule nervose. Nel restante 90%, non è molto chiaro cosa causi la malattia. I pazienti tendono ad essere completamente normali, senza precedenti familiari, senza precedenti malattie.

Georgia - Cosa succede? I nervi del motoneurone sono interessati, quindi cosa succede realmente a qualcuno con questa condizione?

Jemeen - Quei nervi forniscono i muscoli che sono importanti per la deglutizione, la parola, la respirazione e il movimento, quindi tutti questi processi possono risentirne di conseguenza e persone diverse avranno sintomi diversi. Se colpisce i muscoli delle gambe - difficoltà a camminare e muscoli delle mani - difficoltà a girare le maniglie o girare le chiavi, per esempio. Se colpisce i muscoli bulbari, come li chiamiamo noi, può causare problemi nel parlare e nella deglutizione. I pazienti possono spesso avere problemi di pensiero, cambiamenti nel loro comportamento e cambiamenti anche nel loro linguaggio. Anche se, in generale, una delle cose più sorprendenti della MND è che i pazienti sentono, e possono vedere, e hanno ancora la funzione dell'intestino e della vescica e tuttavia, per qualche ragione, sono solo i nervi motori che sembrano morire.

Georgia - Sappiamo cosa li sta uccidendo?

Jemeen - Sì, questa è una domanda molto importante. Una delle cose a cui potremmo pensare è la dimensione di un nervo motore. Se pensi a un individuo alto forse due metri, un nervo motorio lungo forse un metro. È una delle cellule più grandi del corpo, il motoneurone superiore deve andare dal cervello al midollo spinale e poi dal midollo spinale all'alluce, quindi è una cellula molto grande. E devi in ​​qualche modo mantenere quella cella per tutta la vita e non è una cosa facile da fare.

Georgia - Capisco. Quindi i cavi dentro di te di cui hai bisogno devono essere intatti, se si rompono, è così?

Jemeen - Sì. Possono rigenerarsi così, se dovessi subire un infortunio al braccio, ad esempio, i nervi possono ricrescere. Nel caso della malattia del motoneurone, non ricrescono così bene.

Georgia - Hai detto che non esiste una cura. C'è un modo per trattare questo?

Jemeen - C'è un farmaco attualmente in uso nel Regno Unito chiamato riluzolo e la maggior parte dei nostri pazienti prende quel farmaco. Ci sono altri farmaci in via di sviluppo in tutto il mondo che sono concessi in licenza in altri paesi. Hanno un effetto relativamente piccolo sul progresso della malattia, quindi, al momento, stiamo lavorando molto duramente per cercare di sviluppare terapie che siano davvero efficaci e rallentino il processo della malattia in modo più efficace.

Georgia - Questa malattia è qualcosa che esamini nel tuo laboratorio, quindi come la stai studiando?

Jemeen - Usiamo una serie di strumenti diversi. Più di recente abbiamo realizzato un modello di mosca: la drosofila. E recentemente abbiamo fatto un modello murino e questo è un nuovissimo modello di malattia del motoneurone, e ottiene la demenza che è piuttosto interessante perché sappiamo che, negli esseri umani, la MND e la demenza frontotemporale si sovrappongono parecchio. È qualcosa che è relativamente sottovalutato, ma è qualcosa che riconosciamo ora.

Il topo è completamente diverso dagli altri modelli di topo in quanto non abbiamo cercato di far ammalare deliberatamente l'animale, che è l'approccio generale. Quello che abbiamo fatto è replicare la condizione umana. Abbiamo apportato un cambiamento genetico di 1 su 3 miliardi, che lo fa sembrare fondamentalmente un essere umano, perché il topo ha la stessa proteina che abbiamo noi. E abbiamo scoperto nel cervello di questi animali che hanno cambiamenti in certi tipi di cellule nervose che normalmente non avresti pensato sarebbero stati collegati alla malattia del motoneurone.

Georgia - Quando gli scienziati esaminano le malattie, quello che fanno spesso è dare questa malattia a un topo - lo chiamiamo un modello, e quello che hai fatto è renderlo molto più simile a come si esprime negli umani piuttosto che a come è nei topi ? Allora cosa ti ha detto questo?

Jemeen - Quello che ci è stato detto, la cosa più importante è che la proteina normalmente attraverso meccanismi omeostatici molto intricati regola un'espressione. In questo topo vediamo che questi livelli di proteine ​​sono in realtà più alti del normale. Non abbiamo cercato di aumentare il livello di proteine, ma la mutazione fa sì che la proteina perda la sua capacità di regolazione e questo provoca un'intera reazione a catena. Perché quello che fa normalmente è regola l'espressione di altri geni e tutto ciò è andato storto e quello che troviamo è che più di questa proteina hai, più altre espressioni geniche possono andare storte. Uno di quei geni sembra essere un gene che codifica per "tal", una proteina collegata all'Alzheimer che non è mai stata scoperta prima.

Georgia - Sembra che tu stia mettendo insieme pezzi del puzzle, questo significa che ora che sappiamo che la proteina va storta possiamo prenderla di mira con un farmaco?

Jemeen - Quello che stiamo cercando di fare ora è capire se questo è rilevante per gli umani, ma pensiamo che lo sia. Il motivo è che questa proteina è altamente conservata, il che significa che è esattamente la stessa più o meno come negli esseri umani. Stiamo cercando di lavorare con le cellule staminali umane ora per confermare questa scoperta e, se è così, allora è qualcosa che possiamo prendere di mira.

È complicato perché la proteina TDP 43: troppo è cattiva, anche troppo poco è cattiva, quindi non possiamo solo trovare modi per ridurre l'espressione. Dobbiamo stare molto attenti a come bilanciamo quel livello di espressione e dobbiamo cercare di farlo specificamente all'interno del sistema nervoso. La proteina è presente in tutto il corpo ma sembra che il cervello e il midollo spinale siano particolarmente vulnerabili.

17:23 - Buchi neri e radiazioni di Hawking

Buchi neri e radiazioni di Hawking con Andrew Pontzen, University College London

Nonostante la sua diagnosi di malattia del motoneurone (MND) e la prognosi infausta che comportava, che avrebbe potuto vederlo sopravvivere solo per pochi anni in più, Stephen Hawking ha continuato la sua ricerca con fervore. Molto di questo stava esplorando la complessità dei buchi neri e il modo in cui funzionavano. Il cosmologo Andrew Pontzen, dell'University College di Londra, spiega a Chris Smith su cosa stava lavorando Hawking.

Andrew - Come abbiamo sentito da Martin Rees in precedenza, era particolarmente interessato ai buchi neri per una serie di motivi. Ma penso che, una volta che inizi a studiarli, rimangano allettanti perché sono gli oggetti più estremi a cui possiamo davvero pensare in fisica. Sai, sono oggetti in cui la gravità è impazzita un po'. Capire effettivamente cosa li fa funzionare è, credo, qualcosa che molti cosmologi vorrebbero fare. E la gravità è in realtà una forza molto misteriosa, in realtà non si comporta nel modo in cui si comportano le altre forze che conosciamo, quindi capire un buco nero significa perforare, capire la gravità. Diventa una sorta di fantastico parco giochi quasi per idee teoriche.

Chris - Mi piace quell'analogia. Una delle cose che ha fatto Stephen Hawking è stata quella di evidenziare alcuni dei potenziali problemi di bilancio energetico relativi ai buchi neri. Raccontaci un po' di questo.

Andrew - Un buco nero ha qualcosa come un'area superficiale - puoi pensarlo come una sfera che si trova nello spazio. In linea di principio, potresti andare a misurare la superficie di quella sfera e lui ha mostrato che, se prendi due buchi neri e li metti insieme, alla fine ti ritroverai con un buco nero la cui superficie totale deve essere maggiore dell'area dei due buchi neri con cui hai iniziato la somma. È una specie di cosa in cui si sommano due cose e si sa che quell'area totale non può mai scendere.

Chris - Sembra il debito pubblico!

Andrew - È un po' come il debito pubblico ma, in effetti, è anche un po' come qualcos'altro che conosciamo in fisica. Un altro fisico, Jacob Bekenstein, ha sottolineato che questo è molto simile a ciò che chiamiamo "entropia". L'entropia è una sorta di misura del disordine nell'universo e c'è una legge fondamentale in quella che chiamiamo "termodinamica" che afferma che anche l'entropia deve sempre aumentare. Cioè se stai sommando tutta l'entropia nell'universo e l'entropia complessiva dell'universo aumenta. In altre parole, l'universo sta diventando sempre più disordinato col passare del tempo. Jacob Bekenstein ha sottolineato in realtà che questa è una connessione molto stretta e si è spinto fino a suggerire che forse ciò significa che i buchi neri stessi, ciò che stiamo vedendo in termini di quest'area sempre crescente è, in effetti, un'altra manifestazione di quell'idea che anche l'entropia nell'universo deve aumentare.

Chris - Ma allo stesso modo, l'altra cosa, credo, sorprendente che ora porta il nome di Stephen Hawking è l'intera idea che i buchi neri non si limitano ad attirare cose, ma danno cose. C'è questa radiazione di Hawking, vero?

Andrea - Sì. Questo è stato davvero il prossimo grande contributo di Stephen Hawking. Ha preso questa idea che i buchi neri di Jacob Beckenstein abbiano entropia, e dice bene, se è vero, allora devono prendere parte ad altri processi in fisica. L'entropia in fisica, normalmente la associamo al disordine, normalmente la associamo all'avere tante piccole particelle di materia o pezzi di energia che si gettano in un disordine completo e nel disordine. Quindi, ha suggerito che se i buchi neri possiedono entropia, devono, devono anche essere in grado di generare particelle di radiazioni disordinate. È stata una conclusione molto strana a cui arrivare.

Chris - In sostanza, quindi, abbiamo questo materiale che fuoriesce da un buco nero, in mancanza di una frase migliore. Questo è leggermente paradossale perché tutti pensavano che i buchi neri non perdessero nulla. Sono neri per un motivo, assorbono tutto, compresa la luce. Quindi qual è la roba che sta uscendo effettivamente e con che tipo di velocità, con che tipo di volume?

Andrew - Hai assolutamente ragione sul fatto che, ovviamente, la cosa famosa di un buco nero dovrebbe essere che è nero. Che nulla potrà mai uscire da un buco nero, inclusa la luce. Questo è un esempio di ciò che chiamiamo correzione quantistica che, sebbene nel quadro classico della fisica, un buco nero sarebbe completamente nero. Quando inserisci la meccanica quantistica, ottieni una correzione molto, molto piccola a quell'immagine. Il tipo di velocità con cui stiamo parlando di cose che fuoriescono dal buco nero è incredibilmente lenta.

Il modo in cui mi piace pensare a questo è immaginare il Sole, e voglio che immaginiate che il Sole si affievolisca, si affievolisca, si affievolisca, e si affievolisca fino a diventare luminoso come una torcia - questo è un fattore enorme. Se avessi un buco nero che fosse massiccio come un sole, non sarebbe fioco come la torcia, dovresti continuare ad andare sempre più fioco, più fioco, e ancora più fioco da lì dello stesso fattore, e questo è il tipo di materiale che fuoriesce dal buco nero, quindi è incredibilmente lento. Ci vorrà molte volte l'età dell'universo prima che un buco nero si riduca in modo apprezzabile a causa della fuoriuscita di questo materiale.

Chris - Possiamo usare quel materiale e le informazioni intrinseche ad esso per dedurre cose sul buco nero che lo ha rilasciato in modo che ci dia un'idea di cosa sta facendo quel buco nero e cosa sta mangiando?

Andrew - La risposta onesta a questa domanda è che al momento non lo sappiamo. È qualcosa chiamato il "paradosso dell'informazione" ed è oggetto di ricerca attiva.


Guarda il video: Storia e biografia di Stephen Hawking (Giugno 2022).