Ι.Ν. Αγ. Ιωάννου Χρυσοστόμου Πρεβέζης

Ιωάννης Π. Ζώης

Ο Stephen W. Hawking (Στίβεν Χόκινγκ),  ο παγκοσμίου φήμης θεωρητικός φυσικός, πέθανε στις 14 Μαρτίου 2018 σε ηλικία 76 ετών.
Κατείχε για χρόνια  την πιθανότατα πιο διάσημη πανεπιστημιακή έδρα στον κόσμο, την  Lucasian Chair of Mathematics στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ στην Αγγλία, έδρα που κατείχαν θρυλικά ονόματα της επιστήμης όπως ο Νεύτωνας, ο Stokes, ο Dirac. Ο πιο αναγνωρίσιμος επιστήμονας της εποχής μας, ο Χόκινγκ έχει ένα εικονικό καθεστώς. Το κύριο εκλαϊκευτικό βιβλίο του, "A brief hisrory of time", μεταφράστηκε και στα ελληνικά με τον τίτλο "To χρονικό του χρόνου", έχει πουλήσει περισσότερα από 10 εκατομμύρια αντίτυπα από τη δημοσίευσή του το 1988 και έχει μεταφραστεί σε περισσότερες από 35 γλώσσες. O Χόκινγκ εμφανίστηκε στην ταινία Star Trek: Η επόμενη γενιά και στις δημοφιλείς τηλεοπτιμές σειρές The Simpsons και The Big Bang Theory. Η πρώιμη ζωή του ήταν το θέμα της βραβευμένης με Όσκαρ ερμηνείας του Eddie Redmayne στην ταινία του 2014 The Theory of Everything. Είχε συνηθίσει να παρεμβαίνει στην δημόσια ζωή με αιφνιδιαστικές δηλώσεις για τα πάντα, από το ταξίδι στο χρόνο και την εξωγήινη ζωή έως την πολιτική της Μέσης Ανατολής και τα κακά ρομπότ. Είχε μια γλαφυρή αίσθηση του χιούμορ και μια στάση σνομπ σε διάφορα θέματα που, σε συνδυασμό με το φαινομενικά υπεράνθρωπο μυαλό του, κατέστησαν τον Hawking ένα εξαιρετικά εμπορεύσιμο προϊόν.
 
Αλλά το πολιτιστικό του στάτους πασπαλισμένο με την χρυσόσκονη μιας διεθνούς celebrity - ενισχυμένo από την αναπηρία του και την πληθώρα των μέσων ενημέρωσης που χρησιμοποιούσε και τον χρησιμοποιούσαν - συχνά επισκίαζε την επιστημονική του κληρονομιά. Αυτό είναι κρίμα για τον άνθρωπο που ανακάλυψε τον σπόρο αυτού που μπορεί να αποδειχθεί ως η βασική ένδειξη για την ύπαρξη μιας «θεωρίας των πάντων», προωθούσε την κατανόηση του χώρου και του χρόνου, βοήθησε στη διαμόρφωση της πορείας της φυσικής τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες και του οποίου η τρομερή διορατικότητα θα συνεχίζει να προωθεί την πρόοδο στη θεμελιώδη φυσική και στο μέλλον.
 
Ξεκινώντας από την μεγάλη έκρηξη
Η ερευνητική σταδιοδρομία του Hawking άρχισε με μια απογοήτευση. Τελειώνοντας τις προπτυχιακές σπουδές του στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης επέλεξε να στραφεί προς την αστροφυσική και φτάνοντας στο Πανεπιστήμιο του Cambridge το 1962 για να ξεκινήσει το διδακτορικό του, έμαθε ότι ο Fred Hoyle, ο επιλεγμένος από τον ίδιο υπεύθυνος καθηγητής για την διατριβή του, είχε ήδη ένα πλήρες πλήθος φοιτητών. Ο πιο διάσημος βρετανός αστροφυσικός εκείνη την εποχή, ο Hoyle ήταν ένας μαγνήτης για τους πιο φιλόδοξους φοιτητές. Ο Χόκινγκ δεν πτοήθηκε. Αντ' αυτού, επέλεξε να συνεργαστεί με τον Dennis Sciama, έναν φυσικό για τον οποίο ο Hawking δεν ήξερε τίποτα μέχρι τότε. Την ίδια χρονιά, ο Hawking διαγνώστηκε με πλάγια μυατροφική σκλήρυνση, μια εκφυλιστική ασθένεια κινητικού νευρώνα που απομακρύνει γρήγορα στους ανθρώπους την ικανότητα να μετακινούν τους μύες τους οικειοθελώς. Του είπαν ότι είχε δύο χρόνια να ζήσει.
Αν και το σώμα του Χόκινγκ εξασθενούσε, το μυαλό του παρέμενε άθικτο. Δύο χρόνια μετά την έναρξη του διδακτορικού του, είχε πρόβλημα να περπατήσει και να μιλήσει αλλά ήταν σαφές ότι η ασθένεια προχωρούσε πιο αργά από ότι οι γιατροί είχαν αρχικά προγνώσει. Εν τω μεταξύ, η δέσμευσή του με την Jane Wilde - με την οποία αργότερα απέκτησε τρία παιδιά, τον Ρόμπερτ, την Λούσι και τον Τίμ - ανανέωσαν την προσπάθειά του να πραγματοποιήσει πραγματική πρόοδο στη φυσική.
 
Η συνεργασία με τον Sciama είχε τα πλεονεκτήματά της. Η φήμη του Hoyle σήμαινε ότι βρισκόταν σπάνια εντός των χώρων του πανεπιστημίου ενώ ο Sciama ήταν παρών και πρόθυμος για συζητήσεις. Αυτές οι συζητήσεις ώθησαν τον νεαρό Χόκινγκ να ακολουθήσει το δικό του επιστημονικό όραμα. Ο Hoyle ήταν σθεναρά αντίθετος με τη θεωρία του Big Bang (στην πραγματικότητα, ο Hoyle είχε σκαρφιστεί τον όρο"big bang" ειρωνικά). Ο Sciama, από την άλλη πλευρά, ήταν πρόθυμος να επιβλέψει τον Hawking για να διερευνήσει την αρχή του χρόνου.
 
Το βέλος του χρόνου
Ο Χόκινγκ μελετούσε το έργο ενός λαμπρού νεαρού μαθηματικού, του  Roger Penrose (Ρότζερ Πενρόουζ) από την Οξφόρδη, ο οποίος απέδειξε ότι αν η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν είναι σωστή, στην καρδιά κάθε μαύρης τρύπας (μελανή οπή) πρέπει να βρίσκεται ένα σημείο όπου ο χώρος και ο χρόνος καταρρέουν, μια ρωγμή στον χώρο και τον χρόνο - μια ανωμαλία. Ο Χόκινγκ αντιλήφθηκε ότι αν το βέλος του χρόνου αντιστραφεί, ο ίδιος συλλογισμός θα ισχύει για ολόκληρο το σύμπαν. Κάτω από την ενθάρρυνση του Sciama και με την κομβική βοήθεια του Roger Penrose που ήταν μια μαθηματική διάνοια, δούλεψε τα μαθηματικά και ήταν σε θέση να αποδείξει ότι το σύμπαν σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα άρχισε από μια χωροχρονική ανωμαλία.
 
Όμως ο Χόκινγκ είχε πλήρη επίγνωση ότι ο Αϊνστάιν δεν είχε πει την τελευταία του λέξη. Η γενική σχετικότητα, που περιγράφει το χώρο και το χρόνο σε μεγάλη κλίμακα, δεν λαμβάνει υπόψη την κβαντική μηχανική, η οποία περιγράφει την περίεργη συμπεριφορά της ύλης σε πολύ μικρότερες κλίμακες. Κάποια άγνωστη "θεωρία των πάντων" ήταν απαραίτητη για να ενώσει τα δύο. Για τον Χόκινγκ, η αρχική ανωμαλία στην προέλευση του σύμπαντος δεν σηματοδότησε την δραστική μεταβολή στην τοπολογία του χώρου και του χρόνου αλλά επεσήμανε την ανάγκη για την κβαντική βαρύτητα. Η φύση, πίστευε ο Χόκινγκ, απεχθάνεται τις ανωμαλίες και τις ρωγμές κάθε είδους.
 
Ευτυχώς, ο σύνδεσμος που σφυρηλατήθηκε μεταξύ των ανωμαλιών μελανών οπών του Penrose και της αρχικής ανωμαλίας στην μεγάλη έκρηξη παρείχε μια βασική ιδέα για την εξεύρεση μιας τέτοιας θεωρίας. Αν οι φυσικοί ήθελαν να καταλάβουν την προέλευση του σύμπαντος, ο Penrose και ο Χόκινγκ είχαν μόλις δείξει ακριβώς πού να προστρέξουν: στην φυσική των μελανών οπών. Οι επιστημονικοί δρόμοι όμως των δυο αυτών διανοιών χωρίστηκαν:
 
Ο μεν Penrose ανέπτυξε την περίφημη συστροφική γεωμετρία (twistor geometry), μια λύση πιο «επαναστατική» και ριζική για την γεωμετρία-τοπολογία του χωρόχρονου, πολύ διαφορετική από την Ρημάνεια γεωμετρία που υιοθέτησε ο Αϊνστάιν στην γενική θεωρία της σχετικότητας χρησιμοποιώντας πολύ προηγμένα μαθηματικά όπως η θεωρία των μιγαδικών πολυπτυγμάτων και η deformation theory των Kodaira-Spencer. Ο Xόκινγκ υιοθέτησε έναν πιο συντηρητικό δρόμο βασιεσμένος περισσότερο στην φυσική διαίσθηση και στην φυσική των μελανών οπών (μαύρες τρύπες).
Οι μαύρες τρύπες ήταν ένα θέμα ώριμο για έρευνα στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Παρόλο που ο Karl Schwarzschild βρήκε τέτοια αντικείμενα που προέκυπταν από τις εξισώσεις γενικής σχετικότητας το 1915, οι θεωρητικοί τις θεωρούσαν ως απλές μαθηματικές ανωμαλίες και ήταν απρόθυμοι να πιστεύουν ότι θα μπορούσαν πραγματικά να υπάρξουν.
Οι μαύρες τρύπες έχουν τόσο ισχυρά βαρυτικά πεδία που δεν μπορεί να τους ξεφύγει τίποτα, ούτε καν το φως. Κάθε αντικείμενο που περνά τον ορίζοντα των γεγονότων έχει χαθεί για πάντα από τον έξω κόσμο. Αυτό, όμως, είναι μαχαιριά στην καρδιά της θερμοδυναμικής.
 
Θερμοδυναμική απειλή
Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής είναι ένας από τους πιο καθιερωμένους νόμους της φύσης. Δηλώνει ότι η εντροπία, ή απλουστευτικά το επίπεδο της αταξίας σε ένα σύστημα, πάντα αυξάνεται. Ο δεύτερος νόμος σχηματοποιεί την παρατήρηση ότι τα παγάκια θα λιώσουν και θα γίνουν νερό  αλλά το νερό ποτέ δεν θα μετατραπεί αυθόρμητα σε πάγο. Όλη η ύλη περιέχει εντροπία, έτσι προκύπτει το θεμελιώδες ερώτημα, τι συμβαίνει όταν η ύλη πέσει σε μια μαύρη τρύπα; Είναι η εντροπία χαμένη μαζί με αυτό; Αν ναι, η συνολική εντροπία του σύμπαντος θα ελαττώνεται και οι μαύρες τρύπες παραβιάζουν τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής.
 
Ο Χόκινγκ θεώρησε ότι αυτό ήταν αποδεκτό. Ήταν ευτυχής να απορρίψει κάθε έννοια-αρχή που θα στεκόταν εμπόδιο προς μια βαθύτερη αλήθεια. Και αν αυτό σήμαινε εγκατάληψη του δεύτερου θερμοδυναμικού νόμου, τότε ας γίνει έτσι.
 
Bekenstein και σημαντική ανακάλυψη
Όμως, ο Hawking συναντήθηκε με τον ανταγωνιστή του σε μια θερινή σχολή φυσικής του 1972 στο χιονοδρομικό κέντρο Les Houches στις Γαλλικές Άλπεις. Ο φοιτητής του πανεπιστημίου Princeton Jacob Bekenstein (Τζεϊκομπ Μπεκενσάιν) πίστευε ότι ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής θα πρέπει να ισχύει και για τις μαύρες τρύπες. Ο Μπέκενσταϊν είχε μελετήσει το πρόβλημα της εντροπίας και είχε φτάσει σε μια πιθανή λύση χάρη σε μια προηγούμενη ιδιοφυή ιδέα πάλι του Hawking.
Μια μαύρη τρύπα κρύβει την ανωμαλία της με ένα όριο που είναι γνωστό ως ορίζοντας γεγονότων. Τίποτα που διασχίζει τον ορίζοντα των γεγονότων δεν μπορεί ποτέ να επιστρέψει στο εξωτερικό.  Η εργασία του Χόκινγκ έδειξε ότι το εμβαδό του ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας ποτέ δεν μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Επιπλέον, όταν η ύλη πέφτει σε μια μαύρη τρύπα, το εμβαδό του ορίζοντα γεγονότων της αυξάνεται.
Ο Μπέκενσταϊν συνειδητοποίησε ότι αυτό ήταν το κλειδί του προβλήματος της εντροπίας. Κάθε φορά που μια μαύρη τρύπα καταπίνει κάποιας μορφής ύλη, η εντροπία της φαίνεται να έχει  χαθεί και ταυτόχρονα ο ορίζοντας γεγονότων αυξάνεται. Έτσι, ο Μπέκενσταϊν πρότεινε ότι για να διατηρηθεί ο δεύτερος νόμος - το εμβαδό του ορίζοντα αποτελεί το ίδιο ένα μέτρο της εντροπίας.
Ο Χόκινγκ απέρριψε αμέσως αυτή την ιδέα και ήταν θυμωμένος που μια δική του ιδέα είχε χρησιμοποιηθεί για την υποστήριξη μιας έννοιας τόσο λανθασμένης. Με την εντροπία έρχεται θερμότητα, αλλά η μαύρη τρύπα δεν μπορούσε να ακτινοβολεί θερμότητα - τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από την έλξη της βαρύτητάς της. Κατά τη διάρκεια ενός διαλείμματος από τις διαλέξεις, ο Hawking συναντήθηκε με τους συναδέλφους Brandon Carter, ο οποίος ήταν επίσης φοιτητής του Sciama και James Bardeen του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον και αντιμετώπισαν το Bekenstein.
Πίσω στο Κέιμπριτζ, ο Χόκινγκ ξεκίνησε για να αποδείξει ότι ο Μπέκενσταϊν έκανε λάθος. Αντ 'αυτού, ανακάλυψε την ακριβή μορφή της μαθηματικής σχέσης μεταξύ της εντροπίας και του ορίζοντα της μαύρης τρύπας. Αντί να καταστρέψει την ιδέα, την είχε επιβεβαιώσει! Ήταν η μεγαλύτερη ανακάλυψη του Χόκινγκ.
Η περίφημη εξίσωση του Χόκινγκ είναι η εξής:
 
S = (c3kA) / (4ᵺG)
 
Η ακτινοβολία Hawking
Ο Hawking ενστερνίστηκε τώρα την ιδέα ότι η θερμοδυναμική παίζει ρόλο στις μαύρες τρύπες. Οτιδήποτε έχει εντροπία, σκέφτηκε, έχει επίσης μια θερμοκρασία - και οτιδήποτε έχει μια θερμοκρασία μπορεί να ακτινοβολεί.
Ο Χόκινγκ κατάλαβε ότι το αρχικό του λάθος ήταν πως υπολόγιζε μόνο την γενική σχετικότητα, η οποία λέει ότι τίποτα - ούτε σωματίδια, ούτε θερμότητα - μπορεί να ξεφύγει από μια μαύρη τρύπα. Αυτό αλλάζει όταν μπει στο παιγνίδι η κβαντική μηχανική. Σύμφωνα με την κβαντική μηχανική, φευγαλέα ζεύγη σωματιδίων και αντισωματιδίων εμφανίζονται συνεχώς από τον κενό χώρο (ουσιαστικά λόγω της απροσδιοριστίας του  Heisenberg μεταξύ ενέργειας - χρόνου), μόνο για να εξαϋλωθούν και να εξαφανιστούν στο ανοιγόκλεισμα ενός ματιού. Όταν συμβαίνει αυτό κοντά στον ορίζοντα γεγονότων, μπορεί να χωριστεί ένα ζεύγος σωματιδίου και αντισωματιδίου - το ένα περνά από τον ορίζοντα, ενώ το άλλο  δραπετεύει, αφήνοντάς τα για πάντα αδύνατον να συναντηθούν και να εξαϋλωθούν. Τα "ορφανά" σωματίδια ρέουν μακριά από τα όρια της μαύρης τρύπας ως ακτινοβολία. Η τυχαιότητα της κβαντικής δημιουργίας γίνεται η τυχαία θερμότητα.
 
Οι περισσότεροι φυσικοί θα συμφωνούσαν ότι η μεγαλύτερη συμβολή του Hawking στην επιστήμη είναι η πρόβλεψη ότι οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν ακτινοβολία. Αν και δεν υπάρχει άμεση πειραματική επιβεβαίωση ότι η πρόβλεψη του Hawking είναι αλήθεια, σχεδόν κάθε επιστήμονας του χώρου πιστεύει ότι αυτό ισχύει. Αξίζει όμως να σημειωθεί ότι το 2000 εμφανίστηκε μια θεωρητική επιβεβαίωση της εξίσωσης του Χόκινγκ που προέρχεται από την θεωρία υπερχορδών.  Επίσης από την εξίσωση του Χόκινγκ προέκυψε to 1999 η περίφημη αρχή της ολογραφίας και όσα σημαντικά επακολούθησαν (εικασία Maldacena).
Τα πειράματα για τον έλεγχο της πρόβλεψης του Hawking είναι τόσο δύσκολα διότι όσο πιο μεγάλη είναι μια μαύρη τρύπα, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία της. Για μια μεγάλη μαύρη τρύπα - από αυτές που οι αστρονόμοι μπορούν να μελετήσουν με ένα τηλεσκόπιο - η θερμοκρασία της ακτινοβολίας είναι πολύ μικρή για να μετρηθεί. Όπως ο ίδιος ο Hawking συχνά σημειώνει, αυτός ήταν ο λόγος που δεν του απονεμήθηκε ποτέ βραβείο Νόμπελ. Θεωρούσε ότι οι θεωρητικοί φυσικοί είναι πιο ευφυείς και έχουν περισσότερη αίγλη αλλά έχουν ένα ντισαβαντάζ σε σχέση με τους πειραματικούς και εφαρμοσμένους φυσικούς στο θέμα του βραβείου Νομπέλ. Ο γράφων θυμάται ως φοιτητής του Χόκινγκ στο Κέιμπριτζ (για το Part III) ότι ο δάσκαλος πάντα ανέφερε ότι ο Αϊνστάιν πήρε επάξια μεν το Νόμπελ για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και όχι για κάποια από τις θεωρίες σχετικότητας που ήταν πολύ μεγαλύτερες ανακαλύψεις. Επίσης στο συνέδριο για τα 65 γενέθλια του Χόκινγκ που είχε προσκληθεί και ο γράφων να μιλήσει, ήταν παρών και ο Higgs και ο Χόκινγκ ευχήθηκε στον Χιγκς να βρεθεί το μποζόνιο στο CERN πριν τον θάνατό του, κάτι που ευτυχώς επιβεβαιώθηκε. Ο Χόκινγκ δεν στάθηκε το ίδιο τυχερός αλλά εκ των πραγμάτων η ακτινοβιλάι Χόκινγκ είναι εξαιρετικά πιο δυσκολή περίπτωση. Όμως η πρόβλεψη αυτή ήταν αρκετή για να εξασφαλίσει στον Χόκινγκ μια πρωταρχική θέση στο πάνθεον της επιστήμης και τα κβαντικά σωματίδια που ρέουν από τα όρια μιας μαύρης τρύπας θα είναι για πάντα γνωστά ως ακτινοβολία Hawking.
 
Η θεωρία των πάντων
Στο ίδιο συνέδριο για τα 65α γενέθλια του Χόκινγκ στο Ινστιτούτο Ισαάκ Νεύτων στο Κέιμπριτζ, ο γράφων θυμάται ότι για πρώτη φορά ο Χόκινγκ δήλωσε δημόσια ότι επιθυμούσε η εξίσωση εντροπίας μελανών οπών να χαραχτεί στην επιτύμβια στήλη του τάφου του όπως η εξίσωση της κλασικής εντροπίας έχει χαραχτεί στον τάφο του Μπόλτζμαν στη Βιέννη. Είναι μια εκπληκτική εξίσωση: Αντιπροσωπεύει τον τελικό συνδυασμό των διαφορετικών τομέων της φυσικής επειδή περιέχει τη σταθερά του Νεύτωνα η οποία σαφώς σχετίζεται με τη βαρύτητα, την σταθερά του Planck που εμπλέκει την κβαντική μηχανική στο παιχνίδι, την ταχύτητα του φωτός που αποτελεί την λυδία λίθο της σχετικότητας του Αϊνστάιν και την σταθερά Boltzmann που αποτελεί την σφραγίδα της θερμοδυναμικής. (Το Α στην παραπάνω εξίσωση συμβολίζει το εμβαδό του ορίζοντα των γεγονότων).
Η παρουσία αυτών των διαφορετικών σταθερών υπαινίσσεται ισχυρά μια θεωρία των πάντων, στην οποία όλη η φυσική είναι ενωμένη. Επιπλέον, επιβεβαίωσε έντονα την αρχική διάθεση του Hawking ότι η κατανόηση των μαύρων οπών θα ήταν καθοριστική για το ξεκλείδωμα αυτής της βαθύτερης θεωρίας.
Η επανάσταση του Hawking μπορεί να έχει λύσει το πρόβλημα της εντροπίας, αλλά έθεσε ένα ακόμη πιο δύσκολο πρόβλημα: Εάν οι μαύρες τρύπες μπορούν να ακτινοβολούν, τελικά θα εξατμιστούν και θα εξαφανιστούν. Τι συμβαίνει όμως με όλες τις πληροφορίες που έπεσαν μέσα τους; Εξαφανίζονται επίσης; Αν ναι, αυτό θα παραβιάσει ένα κεντρικό αξίωμα της κβαντικής μηχανικής (διατήρηση πληροφορίας). Από την άλλη πλευρά, εάν ξεφύγει από τη μαύρη τρύπα, θα παραβιάζει τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν (τίποτε δεν ξεφεύγει από το βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας). Με την ανακάλυψη της ακτινοβολίας μαύρης τρύπας, ο Χόκινγκ έθεσε δύο θεμελιώδεις νόμους της φυσικής τον έναν εναντίον του άλλου. Το παράδοξο απώλειας πληροφοριών της μαύρης τρύπας είχε γεννηθεί.
Ο Hawking κατέγραψε τη θέση του σε ένα άλλο πρωτοποριακό και ακόμη πιο αμφισβητούμενο άρθρο με τίτλο Ανάλυση της προβλεψιμότητας στην βαρυτική κατάρρευση, που δημοσιεύτηκε στο Physical Review D το 1976. Υποστήριξε ότι όταν μια μαύρη τρύπα ακτινοβολεί τη μάζα της, αφαιρεί όλες τις πληροφορίες - παρά το γεγονός ότι η κβαντική μηχανική απαγορεύει ρητά την απώλεια πληροφοριών. Σύντομα άλλοι φυσικοί θα επέλεγαν στρατόπεδα, υπέρ ή κατά της ιδέας αυτής, σε μια συζήτηση που συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Πράγματι, πολλοί θεωρούν ότι η απώλεια πληροφοριών είναι το πιο πιεστικό εμπόδιο στην κατανόηση της κβαντικής βαρύτητας.
Το επιχείρημα του Hawking το 1976 ότι οι μαύρες τρύπες χάνουν τις πληροφορίες είναι ένα τεράστιο επίτευγμα.
 
Μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1990, τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη θεωρία των χορδών είχαν πείσει τους περισσότερους θεωρητικούς φυσικούς ότι ο Hawking έκανε λάθος για την απώλεια πληροφορίας αλλά ο Hawking, γνωστός για την πείσμα του, δεν άλλαζε γνώμη. Μόνο το 2004 θα αλλάξει γνώμη. Και το έκανε με φαντασία - παρουσιάζοντας δραματικά σε μια διάσκεψη στο Δουβλίνο και ανακοινώνοντας την αναθεωρημένη του άποψη: οι μαύρες τρύπες δεν μπορούν να χάσουν πληροφορίες. Και έτσι έχασε το στόιχημα που είχε βάλει με κάποιους συνεδέλφους του.
Σήμερα, όμως, ένα νέο παράδοξο γνωστό ως τείχος προστασίας ή παράδοξο Χόκινγκ, έχει θέσει τα πάντα σε αμφιβολία. Είναι σαφές ότι η ερώτηση που έθεσε ο Hawking είναι ο πυρήνας της αναζήτησης της κβαντικής βαρύτητας.
Η  ακτινοβολία Hawking είναι η μοναδική και μεγαλύτερη ένδειξη που έχουμε για την τελική εναρμόνιση της κβαντικής μηχανικής και της βαρύτητας, αναμφισβήτητα τη μεγαλύτερη πρόκληση που αντιμετωπίζει σήμερα η θεωρητική φυσική. Ο Hawking έχει βάλει το δάχτυλό του "επί τον τύπον των ήλων" στη βασική δυσκολία στην αναζήτηση μιας θεωρίας για τα πάντα.
Ο Χόκινγκ συνέχισε να σπρώχνει τα όρια της θεωρητικής φυσικής με έναν φαινομενικά αδύνατο ρυθμό για το υπόλοιπο της ζωής του. Έκανε σημαντικές προσπάθειες για να καταλάβει πώς εφαρμόζεται η κβαντική μηχανική στο σύνολο του σύμπαντος, οδηγώντας το δρόμο στον τομέα που είναι γνωστός ως κβαντική κοσμολογία. Η προοδευτική του ασθένεια τον ώθησε να αντιμετωπίσει τα προβλήματα με νέους τρόπους, γεγονός που συνέβαλε στην αξιοσημείωτη διαίσθησή του για το θέμα του. Δεδομένου ότι έχασε τη δυνατότητα να γράφει μακρές, πολύπλοκες εξισώσεις, ο Hawking βρήκε νέες και εφευρετικές μεθόδους για την επίλυση προβλημάτων στο κεφάλι του, συνήθως επανεμφανιζόμενων σε γεωμετρική μορφή. Όμως, όπως ο Αϊνστάιν μπροστά του, ο Χόκινγκ δεν παρήγαγε ποτέ κάτι τόσο επαναστατικό όσο το πρώιμο έργο του. Το πιο σημαντικό έργο του Hawking έγινε στη δεκαετία του 1970, όταν ήταν νεότερος και αυτό είναι εντελώς εξαιρετικό ακόμα και για κάποιον που δεν επιβαρύνεται με μια εξουθενωτική νευρολογική νόσο.
Εν τω μεταξύ, η δημοσίευση του εκλαϊκευτικού βιβλίου Το χρονικό του χρόνου το 1988 εκτόξευσε την δημοτικότητα του Χόκινγκ στο ευρύ κοινό  και έδωσε ένα νέο πρόσωπο στη θεωρητική φυσική. Ποτέ δεν φαινόταν αυτό να τον πειράζει. Αυτή η δημόσια εικόνα έκανε αναμφισβήτητα τη ζωή του ευκολότερη από ό, τι διαφορετικά θα ήταν. Καθώς η ασθένεια του Hawking προχώρησε, οι τεχνολόγοι παρείχαν με χαρά τις ολοένα και πιο περίπλοκες μηχανές που του επέτρεπαν να επικοινωνεί. Αυτό, με τη σειρά του, τον βοήθησε να συνεχίσει να κάνει το πράγμα για το οποίο θα πρέπει τελικά να τον θυμόμαστε: την επιστήμη του.
Ο Stephen Hawking και ο Roger Penrose έχoυν κάνει περισσότερα για να προωθήσουν την κατανόηση της βαρύτητας από οποιονδήποτε άλλον μετά από τον Αϊνστάιν. Ο Χόκινγκ ήταν ένας παγκόσμιος κορυφαίος θεωρητικός φυσικός, σαφώς οι καλύτεροι στον κόσμο μαζί με τον Penrose μεταξύ εκείνων που εργάζονταν για την ενοποίηση της βαρύτητας και της κβαντικής μηχανικής. Ο Χόκινγκ βέβαια τα έκανε όλα αυτά  πάσχοντας και από μια φοβερή ασθένεια. Ήταν μια εμπνευσμένη προσωπικότητα και η ιστορία σίγουρα θα τον θυμάται έτσι.
 
Το παράδοξο του Χόκινγκ
Το 2012, τέσσερις φυσικοί ταρακούνησαν την κοινότητα των φυσικών με τα αποτελέσματα ενός πειράματος σκέψης.
Όταν ζευγάρια σωματιδίων και αντισωματιδίων αναπαράγονται κοντά στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, κάθε ζεύγος μοιράζεται ένα σύνδεσμο που ονομάζεται κβαντική διεμπλοκή. Αλλά τι συμβαίνει με αυτό τον σύνδεσμο και τις πληροφορίες που περιέχει όταν το ένα σωμάτιο από το ζευγάρι πέφτει μέσα στην μαύρη τρύπα, αφήνοντας το δίδυμό του να γίνει σωματίδιο της ακτινοβολίας Hawking (βλέπε παραπάνω);
Μια σχολή σκέψης υποστηρίζει ότι οι πληροφορίες διατηρούνται καθώς η οπή εξατμίζεται και ότι οι πληροφορίες μετατρέπονται σε συσχετίσεις μεταξύ των σωματιδίων της ακτινοβολίας Hawking.
Όμως το ερώτημα που τίθεται είναι το εξής: πως εκδηλώνεται αυτό το γεγονός σε έναν παρατηρητή εντός του ορίζοντα των γεγονότων (Αλίκη) και σε έναν εκτός (Μπομπ); 
Σύμφωνα με τον Μπομπ, ο οποίος παραμένει έξω από τη μαύρη τρύπα, το σωματίδιο έχει διαχωριστεί από το αδελφό αντισωμάτιο από τον ορίζοντα. Προκειμένου να διατηρηθεί η πληροφορία, πρέπει να διεμπλακεί με ένα άλλο σωματίδιο της ακτινοβολίας Hawking.
Αλλά τι συμβαίνει από την άποψη της Αλίκης, που είναι μέσα στη μαύρη τρύπα; Η γενική σχετικότητα λέει ότι για έναν παρατηρητή σε ελεύθερη πτώση, η βαρύτητα εξαφανίζεται, οπότε δεν βλέπει τον ορίζοντα. Σύμφωνα με την Αλίκη, το συγκεκριμένο σωματίδιο παραμένει μπλεγμένο με το αδελφό αντισωμάτιο, επειδή δεν υπάρχει ορίζοντας για να τα χωρίσει. Το νέο παράδοξο γεννιέται.
Έτσι ποιος έχει δίκαιο, ο Μπομπ ή η Αλίκη; Εάν είναι ο Μπομπ, τότε η Αλίκη δεν θα συναντήσει κενό χώρο στον ορίζοντα, όπως ισχυρίζεται η γενική σχετικότητα. Αντ 'αυτού θα καεί  από έναν τοίχο της ακτινοβολίας Hawking - ένα τείχος προστασίας. Αν η Αλίκη έχει δίκιο, τότε θα χαθούν πληροφορίες, παραβιάζοντας έναν θεμελιώδη κανόνα της κβαντομηχανικής. Η έντονη διαμάχη γύρω από το παράδοξο του Hawking αντικατοπτρίζει την σημασία που έχει δημιουργήσει το έργο του Χόκινγκ: στην κβάντωση της βαρύτητας.  Η απάντηση θα μας περιμένει όταν βρούμε την θεωρία των πάντων

*
IAS Princeton
 
 
Category: /