Menu +

Stephen Hawking

Stephen Hawking probeerde de quantumtheorie te verenigen met gravitatietheorie

Stephen Hawking 1942-2018

Stephen Hawking is een van de belangrijkste, en in ieder geval een van de beroemdste theoretische natuurkundigen van de laatste vijftig jaar. Hij staat bekend om zijn pogingen de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein (1879-1955) uit te breiden en leverde nieuwe inzichten op het gebied van de kosmologie, vooral over de aard en eigenschappen van zwarte gaten.

Oerknallen en eindkrakken

Nadat hij in 1966 promoveerde in wiskunde en natuurkunde, werkte Hawking met Roger Penrose (geboren 1931) aan een theorie over zwarte gaten. Hun conclusie na analyse van de algemene relativiteitstheorie van Einstein was dat de ‘oerknal’ waarmee het heelal is ontstaan, begonnen moet zijn met een ‘singulariteit’. Daarin heeft de materie een oneindige dichtheid en is de ruimtetijd oneindig gekromd. En het heelal zou ook weer moeten eindigen in een singulariteit, van een zwart gat of eventueel van de ‘grote eindkrak’, waarbij het complete heelal weer in één punt ineenstort.

Een ‘relatief’ probleem

Een probleem was dat de bestaande algemene relativiteitstheorie niet in overeenstemming te brengen was met deze singulariteiten. Hawking probeerde die theorie dus uit te breiden door de quantumtheorie, die betrekking had op atomaire structuren, te verenigen met de gravitatietheorie, die gold voor grotere structuren (zoals afgebakend in Einsteins algemene theorie). De noodzaak om deze theorieën te koppelen werd nog groter toen Hawking in 1971 het idee opperde dat er direct na de oerknal kleine zwarte gaten werden gevormd. Ze zouden tot een miljard ton hebben gewogen en daardoor onderhevig zijn aan de gravitatiewetten, maar ze waren niet groter dan een proton, zodat ze ook aan de quantumwetten gehoorzaamden. De vereniging van de twee grote natuurkundige theorieën bleek zeer moeilijk, maar leidde wel tot nieuwe inzichten over zwarte gaten. Tot dat moment dacht men dat er niets, zelfs geen licht, kon ontsnappen uit een zwart gat en dat de eigenschappen ervan nooit bepaald konden worden. Maar in 1974 suggereerde Hawking dat ze niet helemaal ‘zwart’ waren, dat ze energie moesten uitzenden wanneer paren van deeltjes werden gesplitst: de negatieve deeltjes werden in het zwarte gat getrokken en de positieve deeltjes ontsnapten als energie. Hierbij golden ook de wetten van de thermodynamica, zodat de quantumwereld toch nog tot op zekere hoogte werd gekoppeld aan de klassieke fysica. Uiteindelijk zou het zwarte gat al zijn energie uitstralen en verdwijnen. Verder impliceerde Hawkings `quantumzwaartekracht’ dat er misschien helemaal geen singulariteiten waren, en dat de bekende wetten van de fysica overal golden en ook altijd gegolden hadden. Wat weer betekende dat het heelal geen begin of eind, of enige andere begrenzing, had. Hawkings prestaties en bijdragen aan de wetenschappelijke discussies over het ontstaan van het heelal zijn des te opmerkelijker aangezien hij veel van zijn werk heeft verricht nadat hij in zijn studententijd een voortschrijdende zenuwziekte kreeg. Daardoor is hij aan een rolstoel gekluisterd en kan hij niet meer spreken; hij communiceert met behulp van een computer. Hoewel hij maximaal slechts vijftien woorden per minuut kan produceren, heeft hij op deze manier een groot aantal boeken en artikelen geschreven. Hawking is bijna even beroemd om zijn vermogen om complexe wetenschappelijke ideeën over te brengen op een algemeen publiek als om zijn originele ideeën zelf. Hij heeft de bijzondere combinatie bereikt dat over zijn inzichten wordt gesproken in academische kringen, waarbij hij niet zelden een van de grootste natuurkundigen aller tijden wordt genoemd, en dat hij ze, in ieder geval deels, begrijpelijk heeft gemaakt voor leken. Zijn opvallendste boek in dit opzicht is de bestseller A brief history of time: from the Big Bang to black holes uit 1988. En hij wijdt zich nog altijd onvermoeibaar aan zulke enorme onderwerpen, zoals mag blijken uit de titel van zijn laatste boek (2002): The Themy of Everything: the origin and fate of the universe.

De wereld van Stephen Hawnking

Doordat hij veel voor het gewone publiek heeft geschreven en door zijn radicale wetenschappelijke ideeën en de manier waarop hij zijn handicap ‘overwonnen’ heeft, is Hawking wereldberoemd geworden. Hij omschreef dit verschijnsel zelf als ‘een fascinatie voor mijn zeer beperkte fysieke vermogens en de onmetelijke rijkdom van het heelal die ik bestudeer.’

Jaren zestig Bij Hawking wordt ALS, een ernstige zenuwafstervingsziekte, geconstateerd. 1971 Postuleert het bestaan van kleine zwarte gaten. 1974 Wordt fellow bij de Royal Society, als een van de jongste aller tijden. 1977 Wordt professor gravitatiefysica aan de Universiteit van Cambridge. 1979 Wordt Lucasian Professor in de wiskunde aan Cambridge, een post ooit vervuld door Isaac Newton.