Stephen Hawking - geniet som brakte fysikken til folket | Øyvind Grøn

Stephen Hawking ble tidlig kalt en ny Einstein og la stor vekt på å dele sin begeistring for fysikk med verden.

Stephen Hawking døde 14. mars, 76 år gammel. Han var den britiske fysikeren som viste at sorte hull kan sende ut stråling, og som var rullestolbruker på grunn av sykdom nesten hele sitt voksne liv. Han skrev fysikkbøker med millionopplag, og ble fysikeren alle kunne se for seg og visste navnet på.

Slik det ofte er med store kunstnere og vitenskapsfolk kom Stephen Hawkings begavelse til syne i ung alder. Klassekameratene på videregående skole kalte ham Einstein, dels fordi han forsto saker og ting bedre enn dem, og dels fordi han og noen kamerater greide å bygge en datamaskin som fungerte.

• Les Aftenpostens intervju med Hawking i 2006: - Gud har ingen rolle i Universet

Hawking ble student ved Oxford University 17 år gammel. Hans fysikklærer på den tiden sa: «Det var nok for Hawking å vite at en oppgave kunne løses. Da løste han den på sin måte uten at han behøvde å vite hvordan andre hadde gjort det.»

Tre år senere startet Hawking sitt doktorgradsstudium ved Cambridge University. Han fullførte doktorgraden i 1966, 24 år gammel.

Noe vi fortsatt mangler

Hawkings doktoravhandling var inspirert av resultater matematikeren og fysikeren Roger Penrose hadde utarbeidet om forholdene i sentrum av sorte hull. Ifølge Einsteins generelle relativitetsteori er det noe matematikerne kaller en singularitet der.

• Les også: Carlo Rovelli: Redselen for å dø er en feil ved evolusjonen (for abonnenter).

Det er et punkt med uendelig stor energitetthet. Hawking anvendte Penroses metode på universet som helhet og viste at universet ifølge Einsteins teori må ha utviklet seg fra en singularitet.

Disse resultatene betyr ikke at det er et punkt med uendelig stor massetetthet i sentrum av et sort hull, eller at universet har utviklet seg fra et slikt punkt. Men de forteller at relativitetsteorien ikke er sterk nok til å beskrive forholdene i sentrum av sorte hull og tilstanden universet har utviklet seg fra.

For å beskrive sentrum av et sort hull eller starttilstanden til universet, trenger vi en kvantegravitasjonsteori. Dette er noe vi fortsatt mangler.

Stråling fra svarte hull

I 1970 begynte Stephen Hawking å forske på sorte hull. Sammen med andre utarbeidet han en termodynamikk for sorte hull der begreper som temperaturen til et sort hull ble innført. Men på denne tiden var det uklart hvor mye fysikk som lå i dette. Legemer med en temperatur sender jo ut stråling, og det var allment akseptert at sorte hull ikke kunne sende ut stråling.

I 1973 begynte Hawking å studere kvanteprosesser nær overflaten av sorte hull. Kvantefluktuasjoner skjer over alt. Det er spontan produksjon av partikkel-antipartikkelpar som så smelter sammen igjen i løpet av så kort tid at man normalt ikke har noen mulighet til å observere disse partiklene.

• Les også: - Fysikkens teorier har begrenset gyldighet

Men svært nær overflaten av et sort hull er det enormt sterke tidevannskrefter. Det betyr at der er det kjempestor forskjell i tyngdeakselerasjon ved to punkter med en liten loddrett avstand.

Hawking innså at dette betyr at den nederste partikkelen i et spontant dannet partikkel-antipartikkelpar da kan trekkes inn i det sorte hullet mens den øverste kan unnslippe.

Hans store oppdagelse

Dette svarer til at det kommer partikler ut fra det sorte hullet. Hvis partiklene er fotoner, kommer det elektromagnetisk stråling ut fra det sorte hullet. Hawking gjorde omfattende beregninger der han brukte kvanteteori i krumme rom og regnet ut egenskapene til strålingen et sort hull sender ut.

Han greide også å beregne temperaturen til et sort hull. Dermed ble det klart at termodynamikken for sorte hull, som tre år tidligere bare var utviklet som en teori med samme matematiske egenskaper som vanlig termodynamikk, beskriver virkelige prosesser. Hawking hadde oppdaget at sorte hull er i stand til å sende ut stråling og partikler.

Dette var hans store oppdagelse. Den presenterte han i 1974. Denne strålingen kalles nå for Hawkingstråling.

Man har ikke greid å observere strålingen. Dersom det var blitt gjort, ville det nok vanket en nobelpris i fysikk på Hawking, for det er Nobelprisklasse over dette arbeidet.

Universets begynnelse

Hawking arbeidet i 1980-årene sammen med fysiker James Hartle med å utvikle en kvanteteori for universets begynnelse. På denne tiden var Hawking blitt en svært anerkjent fysiker med stadige forespørsler om å holde populære foredrag. Hawking ble dermed mer og mer opptatt av å formidle fysikkens oppdagelser til allmennheten.

Hans første populærvitenskapelige bok, A Brief History of Time, kom i 1988. Den ble en stor suksess, og i årenes løp ble det solgt ti millioner eksemplarer av den.

Senere kom flere populærvitenskapelige bøker, oversatt til norsk, som Univers uten grenser, Universet i et nøtteskall og Vårt utrolige univers.

Hawking formidlet et materielt syn på verden, der utviklingen helt og holdent er styrt av fysikkens lover. Han var ateist.

Åpnet for bosetting på andre planeter

Hawking var opptatt av at menneskeheten må forberede seg på at ulike globale katastrofer kan skje, og at de vil være en utfordring for livet på Jorden.

Han mente derfor at det er viktig at vi utvikler en teknologi som etter hvert vil gjøre det mulig for menneskeheten å bosette seg på planeter i bane rundt andre stjerner enn solen.

Delta i debattene hos Aftenposten meninger på Facebook og Twitter