Wyobraźcie sobie, że macie 21 lat i studiujecie na jednym z najlepszych uniwersytetów na świecie, a pewnego dnia słyszycie diagnozę – maksymalnie kilka lat życia. Maksymalnie. Co robicie? Zdaję sobie sprawę, że na to pytanie nie da się odpowiedzieć, dopóki samemu nie znajdzie się w takiej sytuacji. Tym większy podziw należy się zmarłemu w ostatnich dniach Stephenowi Hawkingowi, który wbrew wszystkim przeciwnościom dożył 76 lat. I nie tylko dożył – stał się wręcz ikoną popkultury; naukowcem, który może nie ma największych osiągnięć czysto badawczych, ale którego wpływ na popularyzację nauki jest po prostu nieoceniony.
Na początek malutka dygresja – nie bójcie się, ten materiał wcale nie jest długą historią Stephena Hawkinga, ot tytuł jest skromnym ukłonem w stronę „Krótkiej Historii Czasu”. Muszę też przyznać, że o profesorze planowałem napisać w bliżej nieokreślonej przyszłości, natomiast smutne wieści środowego poranka przekonały mnie, by myśli ująć w słowa już teraz. Nie chcę jednak opisywać dokładnie życia Hawkinga, przebiegu jego edukacji, relacji rodzinnych i podobnych, bo to wszystko znajduje się w źródłach encyklopedycznych. Nie mam też zamiaru tłumaczyć całej fizyki, którą zajmował się profesor, ponieważ są to zagadnienia na osobne materiały. W zamian chciałbym niejako uhonorować Hawkinga, a ściślej mówiąc, jego podejście do życia oraz do nauki. Bo choć fizycznie już Go tutaj nie ma, jego idee będą żyły jeszcze przez długi, długi czas.
Czym jest ALS?
By dobrze zrozumieć, w jaki sposób żył Hawking, nie można nie zacząć od wyroku, który usłyszał w wieku 21 lat. ALS – stwardnienie zanikowe boczne – to choroba neurodegeneracyjna, czyli dotycząca układu nerwowego. Nieuleczalna, postępująca coraz bardziej, aż do momentu ustania funkcji życiowych. Na początku objawia się zanikiem mięśni, później dochodzi do tego niedowład kończyn, w efekcie czego chory po prostu traci możliwość poruszania się. Śmierć następuje zazwyczaj od 3 do 5 lat od pojawienia się pierwszych objawów, przyczyną zaś jest osłabienie mięśni oddechowych, a ostatecznie ich paraliż. W większości przypadków degeneracja dotyczy także mózgu, natomiast czasami zdarza się, że chory zachowuje bystrość do samego końca. Tak było w przypadku Hawkinga.
Jeśli myślicie, że ówczesny doktorant wzruszył ramionami i przeszedł z diagnozą do porządku dziennego, to jesteście w błędzie. Całkowicie ludzką reakcją było wpadnięcie w depresję, nadużywanie alkoholu i brak chęci do życia – bieg spraw odwrócił dopiero ślub z Jane Wilde, którą poznał jeszcze przed usłyszeniem diagnozy. Od tego momentu, choć choroba cały czas postępowała, Hawking po prostu cieszył się każdym dniem. Parafrazując jego słowa: kiedy ma się świadomość ulotności życia, to nabiera ono znacznie większej wartości. Mówił, że nie boi się śmierci, a jedynie tego, że może nie wystarczyć mu czasu na odkrycie teorii wszystkiego. Teorii, która miałaby zunifikować wszystkie prawa fizyczne w taki sposób, by za jej pomocą dało się przewidzieć wynik dowolnego eksperymentu. Niestety, tego nie udało mu się osiągnąć, lecz nie ma się co smucić, bowiem pozostawił po sobie dużo innych i bardzo wartościowych rzeczy.
Promieniowanie Hawkinga
Cztery lata po uzyskaniu doktoratu z matematyki stosowanej i fizyki teoretycznej, Hawking stworzył tak zwane drugie prawo dynamiki czarnej dziury, które głosiło, że horyzont zdarzeń czarnej dziury nie może się zmniejszać. Horyzont zdarzeń to granica, po której przekroczeniu nic nie jest w stanie uciec, ponieważ przyciąganie grawitacyjne jest tak mocne, że powstrzymuje nawet światło. Prawo było częścią zestawu czterech praw dynamiki czarnej dziury; Hawking przedstawił je jako analogie do praw termodynamiki. Okazało się jednak, że dodatkowe prawa nie są potrzebne, bowiem te podstawowe prawa termodynamiczne w zupełności wystarczają. Dowiódł tego Jacob Bekenstein i warto wspomnieć, że Hawkingowi wcale się taki obrót spraw nie spodobał.
Tutaj malutka dygresja – termodynamika zajmuje się ogółem badań energetycznych efektów przemian fizycznych i chemicznych, natomiast – wbrew nazwie – nie odnoszą się one tylko do ciepła, ale ogólnie do energii. Na przykład pierwszym prawem termodynamiki jest szczególna wersja zasady zachowania energii. W wersji ogólnej mówi ona, że suma energii w danym układzie izolowanym jest stała, natomiast nie jest istotna jej forma – czy jest to energia kinetyczna, czy potencjalna, czy jeszcze inna, suma jest zawsze taka sama. W przypadku termodynamiki zasada ta również dotyczy niezmienności energii układu izolowanego, natomiast opisuje to w postaci prostego wzoru, w którym na zmianę energii takiego układu wpływa energia w formie ciepła (przekazana układowi bądź oddana przez układ) oraz praca, którą ów układ wykonuje.
W ten sposób jedna z pierwszych większych teorii Hawkinga legła w gruzach, ale temat wcale się nie zamknął. Obliczenia związane z termodynamiką czarnej dziury wykazały, że horyzont zdarzeń jednak może się zmniejszać. Energia musi być jednak w jakiś sposób oddawana i tutaj właśnie wkroczył Hawking, cały na biało. W 1974 roku wykazał bowiem, że czarne dziury emitują promieniowanie, a co za tym idzie, pewnego dnia mogą wypromieniować całą swoją masę. Promieniowanie zostało nazwane Promieniowaniem Hawkinga, natomiast warto wiedzieć, że początkowo teoria była strasznie kontrowersyjna. Mało tego, choć później odkrycie zostało powszechnie uznane za prawdziwy przełom w fizyce teoretycznej, to wciąż nie zostało potwierdzone. Gdyby tak było, Stephen Hawking zostałby bezsprzecznie kolejnym laureatem Nagrody Nobla.
Tylko czym właściwie jest Promieniowanie Hawkinga? W fizyce kwantowej występuje coś, co nazywa się cząstkami wirtualnymi – w próżni nieustannie powstają pary cząstka-antycząstka, zjawisko zaś nazywa się fluktuacjami kwantowymi. Ułamek sekundy po powstaniu cząstki wzajemnie się anihilują i znikają, natomiast występuje tutaj przypadek szczególnej sytuacji. Jeśli jedna cząstka pojawi się za horyzontem zdarzeń czarnej dziury, a druga przed nim, to ta druga zostaje wypromieniowana w przestrzeń kosztem energii czarnej dziury. Dzień, w którym teoria zostanie potwierdzona niezbitymi dowodami, będzie prawdopodobnie dniem przyznania Hawkingowi wielu pośmiertnych nagród.
Naukowy hazard
Wiecie, w jaki sposób udowodnić, że podróże w przeszłość nie są możliwe? Należy zorganizować przyjęcie dla podróżników w czasie i ogłosić je publicznie dopiero po jego zakończeniu. W czerwcu 2009 roku Hawking niejako potwierdził swoje domysły sprzed ponad dwudziestu lat, ponieważ zorganizował takie przyjęcie i zgodnie z oczekiwaniami nikt się nie pojawił. Chciałbym na starość zachować tak wysublimowane poczucie humoru, aczkolwiek, pomimo całej śmieszności sytuacji, było to doświadczenie dość praktyczne. Skoro nikt się nie pojawił, to znaczy, że nikt w przyszłości nie będzie podróżował w przeszłość, bo inaczej zapewne pojawiłby się na przyjęciu, a wtedy w naszych czasach też ktoś pojawiłby się na przyjęciu. Generalnie koncepcje podróży w czasie są pełne paradoksów i chociaż brzmią fantastycznie, to zdroworozsądkowe doświadczenie pokazało, że po prostu są niemożliwe.
W 2002 oraz 2008 roku miała miejsce publiczna debata profesora Hawkinga z Peterem Higgsem – naukowcem, który postulował istnienie Bozonu Higgsa. Hawking argumentował i przekonywał, że cząstka nigdy nie zostanie odnaleziona, co spotykało się raczej z aprobatą świata naukowego. Nie muszę dodawać, że Peterowi Higgsowi wcale się to nie podobało – narzekał on, że słynny status Hawkinga daje mu wiarygodność, której inni nie mają. Gdy w lipcu 2012 roku w CERN-ie jednak odkryto ów bozon, Hawking niezwłocznie przyznał się do błędu i zaproponował, by Higgs otrzymał Nagrodę Nobla. Tak się stało już rok później.
Przegrany zakład nie był jednak pierwszą taką sytuacją. W 1974 roku Hawking założył się z wybitnym astrofizykiem, Kipem Thorne’em (znany jest z hipotezy tuneli czasoprzestrzennych), że źródło promieniowania rentgenowskiego Cygnus X-1 nie pochodzi z czarnej dziury. Nie jest istotny jednak fakt zakładu, a motywacja Hawkinga – był on niemal pewny, że zakład przegra. Ponieważ jednak poświęcił na badanie czarnych dziur sporo czasu, to gdyby miał ów zakład wygrać (a więc potwierdzić, że się mylił), jako rekompensatę otrzymałby czteroletnią prenumeratę czasopisma „Private Eye”. Kilkanaście lat później Stephen sam uznał, że zakład przegrał, zaś Thorne w ramach wygranej otrzymał roczną prenumeratę „Penthouse”. Podobno jego sekretarka była nieźle zszokowana, gdy do biura przyniesiono pierwszy egzemplarz :)
Popkultura i humor to potężne narzędzie
Stephen Hawking nie uzyskałby takiego rozgłosu, gdyby pracował jedynie w zaciszu swojego biura, ale ponieważ był to osobnik dość nietuzinkowy, to często pojawiał się publicznie. Zresztą od wczesnych lat choroby Hawking nie zamykał się w sobie – jedna ze śmieszniejszych sytuacji dotyczy okresu, kiedy pogodził się z jeżdżeniem na wózku inwalidzkim. Ówcześni studenci, gdy widzieli gościa pędzącego z dużą prędkością przez kampus na wózku, mogli być niemal pewni, że to właśnie Stephen.
Inwalidztwo nie było więc powodem do wstydu. Hawking często i gęsto pojawiał się na konferencjach, wykładach i spotkaniach. Początkowo, gdy jeszcze był w stanie mówić, to wózek nie był żadną przeszkodą, lecz problem pojawił się, gdy profesor został zmuszony do korzystania z syntezatora mowy. Wyobraźcie sobie rozmowę z kimś, komu pierw zadajecie pytanie, a potem czekacie kilka minut na odpowiedź. Mimo to Hawking nie ustawał – nie tylko wykładał i udzielał wywiadów, ale również grał w filmach i pisał książki. Pierwszym debiutem był jeden z odcinków Star Treka, kiedy to Hawking grał w pokera z Einsteinem, Newtonem (w osobie Picarda) oraz androidem Datą. Pojawił się także w Teorii Wielkiego Podrywu – jeśli nie widzieliście, to zerknijcie tutaj, naprawdę warto. Doskonałe były także wywiady, których udzielał. Rozmowa z brytyjskim komikiem Johnem Olivierem to wręcz pomnik pogody ducha, którą miał Stephen.
Olivier: Wierzysz w istnienie nieskończenie równoległych wszechświatów. Czy istnieje wszechświat, w którym jestem mądrzejszy od ciebie?
Hawking: Tak. Istnieje też taki, w którym jesteś śmieszny.
Mówiąc językiem slangowym – zaorane.
Bo nauka może być fajna
Kończąc ową niedługą historię Stephena Hawkinga, mam taką trochę smutną refleksję. W środę świat stracił nie tylko wybitnego naukowca, ale również naukowca, który potrafił o nauce opowiadać. I to opowiadać ciekawie, czego najlepszym dowodem jest „Krótka historia czasu”. Mam jednak wrażenie, że na świecie coraz powszechniejsze staje się antynaukowe podejście, co jest o tyle zagadkowe, że dostęp do nauki jest coraz łatwiejszy – mimo to ludzie wolą dedukować na chłopski rozum. Potrzeba więc osób takich, jak Hawking; takich, które będą mówić, że nauka może być fajna, a nie musi być jedynie nudnym uzupełnianiem wzorów w ćwiczeniówce. Mam nadzieję, że tak, jak po śmierci muzyka przychodzi etap rozpowszechnienia się jego twórczości, tak teraz kilka osób zechce na własną rękę sięgnąć do nauki. Bo wiecie, to wszystko ma jeden, bardzo prosty cel – zrozumienie. Zrozumienie Wszechświata, którego jesteśmy częścią; zrozumienie skąd i dlaczego się wziął, dlaczego jest, jaki jest, oraz co się z nim stanie w przyszłości. Myślę, że gdyby Hawking nie chciał tak bardzo szukać tego zrozumienia, to poddałby się w walce z chorobą znacznie wcześniej. Do następnego!
P.S. 14 marca to dzień nieoficjalnie szczególny, jest bowiem dniem Liczby Pi. Bo wiecie, 3.14. W ten dzień urodził się Albert Einstein, ale także w ten dzień umarł Stephen Hawking. Myślę, że poczucie humoru profesora pozwoliłoby mu docenić ironię tego zbiegu okoliczności.
Jesteśmy tylko szczególnie zaawansowaną w rozwoju odmianą małp na niezbyt ważnej planecie, krążącej wokół całkiem przeciętnego Słońca. Ale jesteśmy w stanie poznawać wszechświat. Dopiero to sprawia, że jesteśmy wyjątkowi.
Stephen Hawking
_
#MiniNauka to cykl, w ramach którego staram się przekuwać swoje naukowe (czy raczej popularnonaukowe) zainteresowania w treści popularyzujące wiedzę o świecie i zjawiskach w nim zachodzących. Poruszam się po obszarach fizyki, kosmosu i technologii przyszłości, nierzadko sięgając po inne, powiązane dziedziny, przy zachowaniu przystępnej formy i względnie prostego języka.