A most 70 éves brit tudós médiaszerepe meghaladja fizikusként betöltött szerepét

Oszd meg a cikket

Stephen Hawking hibái

stephen

Nagyon valószínű, hogy az olvasó még soha nem hallott William L. Braggról (1890-1971), John Bardeenről (1906-1991) vagy akár Edward Wittenről, de szinte biztos, hogy Stephen Hawking neve vagy valószínűbb fiziognómiája (1942.01.08.) Kerekesszékben ismerősnek tűnik. Mind a négyen fizikusok, azonban Hawking jelenleg nem érdemelte meg a Nobel-kitüntetéseket, csupán hetvenéves lett, bár Bragg csak huszonöt (1915) megszerezte, Bardeen kétszer (1956 és 1972) nyerte el, és Witten az egyetlen Fields-éremmel fizikus. Nyilvánvaló, hogy Hawking médiahatalma meghaladja azt a valódi szerepet, amelyet a tudomány történetében játszott.

Népszerű munkája hatalmas közönségre tett szert, így népszerűbb, mint az átlagolvasóhoz kevésbé közeli tudósok. Az is igaz, hogy a doktori fokozat befejezése előtt diagnosztizált betegség - amiotróf laterális szklerózis - és a hang elvesztése, amely a számítógépen keresztüli kommunikációra kényszeríti, kivételes aurát takar, amely hozzájárul a mítosz kovácsolásához.

Emberi kivételessége

Hawking kivételes ember? Természetesen. Valaki, aki reményekkel, vitalisztikus kitartással, munkára való odaadással, önmagába vetett hittel, a sors birtoklásának meggyőződésével és annak megvalósításának képességével néz szembe, nem számít, hová néz, a hétköznapi emberi minta. Azonban azt próbálom megtenni, hogy lemérjem azt a helyet, amelyet munkája - hagiográfiai trombitákkal nem terhelve - a fizika területén elfoglal. Ilyen nagyúr, olyan megtiszteltetés.

Előfordul, hogy idővel Hawking egy kivételes akarattal rendelkező ember példája marad, csodálatra méltó és példaértékű a viszontagságokban, annak archetípusa, hogy mire képes az ember, amikor lehetőségei szinte a határig el vannak feszítve. És ez már több mint elegendő ahhoz, hogy hivatkozhasson elkeseredett fiatalságunkra, bár a fizikához való tudományos hozzájárulása nem hagy elmaradhatatlan nyomokat.

Mik azok a fekete lyukak (BH)?

Az ötlet a következő. A Föld húzásának elkerülése érdekében a rakéta sebességének (elengedési/menekülési sebesség) másodpercenként tizenegy kilométernél nagyobbnak kell lennie; a Földnél masszívabb/sűrűbb bolygón a menekülési sebesség nagyobb lenne; a Földön kevésbé masszív Holdon a menekülési sebesség másodpercenként csak 2,4 kilométer. Ha az asztrofizikai tárgy elég sűrű, akkor a szükséges menekülési sebesség elérheti a fénysebességet, vagy akár elméletileg nem is létezhet nagyobb sebességet. Olyan hatalmas asztrofizikai tárgyat, hogy még a fény vagy az információ sem menekülhet el, "fekete lyuknak"/fekete lyuknak (BH) nevezzük. Mivel az elmélet szerint (részben elavult) egyetlen részecske sem haladhat gyorsabban, mint a fotonok, semmi sem kerülheti el a BH-t. Ezért a BH asztrofizikai objektum, amelynek gravitációs tere olyan intenzív, hogy megakadályozza az anyag vagy sugárzás bármilyen formájának elszökését (kivéve a Hawkingi sugárzást, később látni fogjuk). Az ilyen tárgyak nem bocsátanak ki fényt - mivel megakadályozzák a fotonok szökését - ezért feketének érzékelik őket.

Ebben az összefüggésben a BH technikailag "szingularitás", a tér-idő olyan pontja, ahol a fizika egyik törvénye sem érvényesül, de példabeszédként olyan mélyről és meredekről beszélhetnénk - bár senki sem ismeri azt a formát, amely megvannak - hogy minden, ami megközelíti a "kellőképpen", beesik, és már nem tud kijönni. Mit jelent a "kellően" megközelítés? Nos, belépve az "eseményhorizont" kritikus távolságába: minden, ami ezt a távolságot átlépi, a BH-ba esik, és már nem távozik. A fekete lyukakat gyakran szingularitásokként mutatják be a tér-időben, ahol a sűrűség és a görbület végtelen értékeket ér el. Ez azonban nem egy BH első, alapvető jellemzője, hanem az esemény/eseményhorizont, egy anyagtalan felület, egy vákuumban, amelynek semmi köze nincs egy csillag vagy egy bolygó felszínéhez.

Hawking kockázatos hazárdjátéka

Hawking (1975) szerint a BH-k nem teljesen "feketék". A BH spontán létrehozott részecskék formájában sugároz energiát eseményhorizontjában a kvantumvákuum ingadozása miatt. Végtelen kis jelenség, amelyet soha nem figyeltek meg, de ez elméletileg hivatalosan sérti a BH abszolút feketeségét.

Elegáns matematikai érveléssel alátámasztva Hawking kimutatta, hogy egy csillag behatolása/összeomlása egy BH-ban környezetének vákuumában szabályozott áramlatban besugárzott részecskék áramát hozza létre, amelyet a csillag eltűnése után a végtelenségig fenntartanak. Most, amikor ez a "Hawking-sugárzás" elnyeli az energiát, valami másnak "el kell veszítenie. Ez a másik "dolog" csak a BH tömege lehet (a tömeg és az energia egyenértékűségével). Ha a BH elveszíti a tömegét, akkor a mérete csökken egy hosszú "párolgási" folyamat után, amely addig folytatódik, amíg a BH eltűnik.

Megszűnt intuícióval, anélkül, hogy a híres cikk tintája még megszáradt volna, Hawking úgy vélte, hogy következtetései óriási rejtélyt - "információs paradoxont" tartalmaznak -, amely felforgatja a kvantummechanikát. És ezek természetesen fontosabb szavak voltak. Eközben az eredményhirdetés Hawkingot a nemzetközi hírességek rangjára, majd néhány évvel később (1979) Cambridge-i Lucasiana tanszékre (Lucasian Matematikai Tanszék) irányította, ahonnan Newton és Dirac tanított. És az, hogy Angliában sokáig minden kevesebb lett.

Az információs paradoxon

Ha egy összeomló csillag eltűnik BH-ban, és a BH viszont eltűnik, mi történik azzal, ami eredetileg a csillagot alkotta? Az intuitív válasz - a csillag komponensei a Hawking-sugárzás útján menekülnek - komoly problémát jelent: a csillaggal kapcsolatos minden információ elveszett. Vagyis az Univerzum elveszítené az információkat, ami egy rendkívül kockázatos tudományos kihívás, nem is arrogáns, amit Hawking feltételezett.

A kvantummechanikai szakemberek nem értettek egyet Hawkinggal. A kvantummechanizmusok kategorikusan kijelentik, hogy az információkat nem lehet megsemmisíteni; összevonható vagy felhőzet gyakorlatilag megfejthetetlen az aktuális detektálási módszerekkel, de elméleti lehetőség van a legkisebb töredékre történő rekonstrukcióra.

Aki veszít, az fizet

Hawking értelmezésével szembeni alapvető támadás azonban nem a kvantumfizikusoktól származott, hanem a különféle paradigmákban folyékonyan beszélő és rendkívül erős matematikai felkészültséggel rendelkező húrteoristáktól. Leonard Susskind és Gerard't Hooft élen jártak Hawking értelmezése ellen, fokozatosan számos hívet vonzva. 1997-ben John Preskill megfogadta Hawkingot, hogy az információk megmaradnak a BH párolgási folyamatában, nagyon lassúak és mindeddig empirikusan nincsenek megerősítve (nincs bejegyzés semmilyen elpárolgott BH-ról).

És valóban, Curtis Callan és Juan Maldacena (1996) bebizonyította, hogy egy speciális kategória párolgási sebességének kiszámításával az információk újra felfedezhetők. Ezek a számítások, melyeket nem minden fizikus vett természetesnek, a puccsot Hawking egyre inkább elszigetelődött információs paradoxonával kezelték. 2004-ben elfogadta, hogy elvesztette tétjét, és megfizette a Preskill, egy baseball-enciklopédia: "Total Baseball: The Ultimate Baseball Encyclopedia" ígéretét.

A kozmológiától a kozmogóniáig

A BH, amit láttunk, "szingularitás", vagyis a tér-idő olyan pontja vagy állapota, amelyben a fizika törvényei nem érvényesek. Semmit sem tudunk arról, mi történik egy fekete lyuk belsejében. Elvileg a végtelen sűrűségű tér-idő pontja, amely a newtoni mechanikában, mint a relativitáselméletben és a kvantumfizikában is, megengedhetetlen. Relativisztikus egyenletek szerint az eseményhorizonton túl a téridő állandóan a végtelenül sűrű és végtelenül kicsi központi pontig omlik össze, ami egy fogalmi zsákutcához vezet, amelyet a fizikusok remélnek megoldani olyan új elméleteknek köszönhetően, mint például a húrelméletek. Vagy a hurokkvantum gravitáció. De még nem oldották meg.

Ezekkel a kanócokkal Hawking hogyan tehet úgy, mintha Isten beavatkozása nem szükséges ahhoz, hogy az Univerzum a semmiből előkerüljön, mivel a fizika törvényei elegendőek e tekintetben (lásd "A nagy terv" című könyvét). Valójában előfordulhat, hogy a fizika törvényei felvetik az Univerzumot, de az is lehet, hogy valamire többre van szükség. Például Hawkingnak először azt kell megmutatnia, hogy a fizika törvényei a fizika törvényeiből fakadnak, vagyis hogy az Univerzum létrehozza önmagát.

Bár az újság több cikkében már foglalkoztam ezekkel a kérdésekkel ("Hawking, divó vagy tudós?" 2010.10.03.; "Az alkímiától a spekulatív kozmológiáig" 2010.11.21.), Újból elgondolkodom azon, vajon Hawking nem bizonyos arroganciát mutat - ugyanúgy, mint az információs paradoxonra vonatkozó elvesztett fogadásában -, kijelentve, hogy isteni aktivációra nincs szükség ahhoz, hogy az Univerzum a semmiből fakadjon, ami természetesen nem azonos az ősi ürességgel.

Lehetséges, hogy az Univerzum a fizika törvényeiből fakad - szó szerint, a gravitációból, bár soha senki sem talált gravitont -, de talán nem is. Ami engem illet, sem Hawking, sem egy kvantum számítógép soha nem lesz képes ex nihilo rekurzióval bizonyítani, hogy a fizika törvényei a fizika törvényeiből fakadnak, és ehhez nem kell Gödelhez vagy bármely máshoz folyamodnunk. amolyan eldönthetetlen problémák. Az a joga, hogy kétségtelenül szabad gondolkodó legyen, de ez az állítás elvezeti a kozmológiától - már önmagában is sejtésszerűen - és teljesen a kozmogóniába sodorja, miközben fizetőképes fizikusból harcias ateistává változtatja. Ehhez jobban ajánlja magát a kártyadobásnak.

Mindenesetre őszintén remélem, hogy ez a kivételes ember további hetven évet fog szolgálni szellemi képességeinek teljes birtokában, amelyek szigorútól a szigorúig zseniálisak. De még a zsenik is hibáznak.