Met de dood van Stephen Hawking, de wereld heeft een avonturier verloren.

Ik was een van de velen die voor het eerst in aanraking kwamen met de diepe ideeën van de kosmologie via Hawking's boek A Brief History of Time, en vond mezelf geïnspireerd. Aan zijn lezers onthulde Hawking een hele nieuwe wereld - hij liet zien hoe de natuurkunde enkele van de diepe vragen van ons bestaan ​​kan beantwoorden, helemaal tot in het diepst van alles:hoe is het heelal ontstaan?

Natuurkunde wordt vaak gezien als droog en verstoken van verbeeldingskracht, maar als onderzoekers beseffen we dat dit niet verder van de waarheid kan zijn. In onderzoek, we gooien routinematig aannames in de prullenbak, speel met "wat als" scenario's, en vertrouw op inzicht en creativiteit om nieuwe ideeën te verkennen die ons buiten de grenzen van de fysica kunnen brengen die we al kennen. Stephen Hawking was hier een meester in.

Theorie van alles

Wat Hawking zo'n pionier maakte, waren zijn pogingen om de kwantumfysica en de algemene relativiteitstheorie samen te voegen.

De situatie in de moderne natuurkunde is zowel krachtig als nijpend. We hebben twee ongelooflijk sterke theorieën die elke test hebben doorstaan ​​die we ze kunnen geven, en toch kunnen we ze niet verenigen.

Algemene relativiteitstheorie is onze zwaartekrachttheorie, met dank aan Einstein, en kwantumfysica is onze theorie van al het andere - in het bijzonder, hoe deeltjes op elkaar inwerken. Beiden zijn met ongelooflijke precisie getest en zijn alledaags gereedschap geworden. We gebruiken de algemene relativiteitstheorie om ons GPS-systeem nauwkeurig te maken, en kwantumfysica wordt gebruikt om de belangrijkste elementen van alle geavanceerde technologie te ontwerpen.

Echter, we hebben nog steeds geen theorie die de twee combineert, en dit heeft natuurkundigen een eeuw lang verbijsterd. Het samenvoegen van de twee theorieën hield Einstein voor de tweede helft van zijn leven tevergeefs bezig.

De zoektocht naar een kwantumtheorie van de zwaartekracht die ook het hele universum kan verklaren, staat bekend als de zoektocht naar een "theorie van alles", of "ToE".

Het bekendste inzicht van Hawking was om de vraag serieus te nemen wat er zou gebeuren als je een kwantumsysteem zou nemen en het dichtbij de waarnemingshorizon van een zwart gat zou plaatsen. Zelfs zonder een definitieve theorie van kwantumzwaartekracht, hij onthulde dat je in sommige speciale omstandigheden toch oplossingen kunt berekenen.

De 'geest van God'

Hawking beschreef op beroemde wijze de zoektocht naar een theorie van alles in analogie met God:"Als we een theorie van alles ontdekken ... zou het de ultieme triomf van de menselijke rede zijn - want dan zouden we echt de geest van God kennen."

Hij werd gedwongen deze regel vele malen uit te leggen. Als vroom atheïst maakte hij duidelijk dat hij niet bedoelde dat we een godheid zouden begrijpen, maar liever dat we zouden kunnen uitleggen, natuurkunde gebruiken, de geboorte van het universum zelf, en alle processen daarbinnen, daarmee aantonend dat er geen god nodig is.

In zijn eigen woorden:"God kan bestaan, maar de wetenschap kan het universum verklaren zonder de noodzaak van een schepper."

Hoe de oerknal sloeg

We weten dat niets, niet eens licht, kan ontsnappen aan de aantrekkingskracht van een zwart gat. Hoe dan ook, Hawking ontdekte dat zwarte gaten moeten "gloeien". Het licht dat ze uitstralen staat nu bekend als "Hawking-straling".

Maar als licht niet kan ontsnappen uit zwarte gaten, hoe kunnen ze gloeien?

De waarnemingshorizon van een zwart gat is het point of no return. Als je eenmaal binnen de waarnemingshorizon bent, kun je nooit meer ontsnappen, en geen enkel licht dat je uitstraalt zal ooit buiten worden gezien. De reden waarom zwarte gaten kunnen gloeien, is omdat er geen licht uit de waarnemingshorizon komt. Het licht wordt er net buiten gecreëerd, dankzij de interactie van het zwarte gat met het kwantumvacuüm.

Dit leidt tot een andere vraag, omdat een andere belangrijke regel van de natuurkunde het behoud van energie is; je kunt niet uit niets iets creëren. Dus om te gloeien, het zwarte gat moet een prijs betalen, en het betaalt met de enige valuta die het heeft - zijn massa.

Naarmate het zwarte gat licht uitstraalt, wordt het lichter, en hoe lichter het zwarte gat, hoe dramatischer het schijnt, die zijn ondergang versnelt, totdat het in een intense stralingsflits in het niets verdampt.

Hoe spectaculair dat ook mag zijn, het lijkt misschien een beetje esoterisch:waarom zouden we ons zorgen maken over hoe zwarte gaten zich gedragen? We zullen, de theorieën die Hawking aan het ontwikkelen was, hebben ook implicaties voor de vraag hoe het universum begon. Hawking stelde een mechanisme voor, door kwantumfysica, waardoor een heelal zou kunnen ontstaan. Met andere woorden, hij stelde een antwoord voor op hoe de oerknal sloeg.

De symfonie van de ruimte

Hawking werd een van 's werelds meest herkenbare natuurkundigen. Zijn roem zag hem vaak verschijnen in de populaire cultuur, waaronder op de Simpsons en Star Trek (waar hij zelf speelde). Niet alleen een uitstekende onderzoeker, hij was een briljante communicator, en dit onderscheidde hem van zijn leeftijdsgenoten. Zijn A Brief History of Time verkocht meer dan 10 miljoen exemplaren en werd vertaald in ten minste 35 talen.

Een van de fantastische dingen van A Brief History of Time was dat het complexe ideeën eenvoudig maakte, maar schrok er ook niet voor terug om de bloederige details te geven. Hawking toonde respect voor zijn lezers en voor hun potentieel om te begrijpen - misschien had hij hogere verwachtingen van hen dan ze van zichzelf hadden. Als resultaat, hij was in staat om een ​​goed gevoel over te brengen van de diepgang van het denken achter de theorieën.

Miljoenen lezers verdiept in zijn boek vertrokken met een gevoel van verwondering, zelfs als ze niet volledig begrepen. Alsof je naar een symfonie luistert, je kunt de schoonheid en complexiteit van de muziek waarderen zonder te weten hoe je een van de instrumenten moet bespelen.

Hawking speelde de symfonie van de ruimte in woorden op een pagina, waardoor mensen het gevoel kregen dat ze iets diepgaands hadden meegemaakt, ook al hadden ze het niet helemaal begrepen.

Wees nieuwsgierig

Dat Hawking het overleefde tot de leeftijd van 76 is echt opmerkelijk.

Gediagnosticeerd met amyotrofische laterale sclerose (ALS) als 22-jarige, hij kreeg nog maar twee jaar te leven.

In plaats van te worden verslagen door zo'n diagnose, dook hij in onderzoek met een urgentie misschien geïnspireerd door zijn beperkte tijd. Hij besloot iets belangrijks te doen met zijn resterende tijd, en viel zo enkele van de meest diepgaande en uitdagende vragen in de natuurkunde aan.

In het voordeel van de mensheid bezweek hij niet aan de ziekte en kon hij nog een halve eeuw door met onderzoek. Dat hij weigerde zich door fysieke moeilijkheden te laten afschrikken van zijn levenswerk is een inspiratie voor ons allemaal.

Hij was ook een echt karakter, en staat bekend om het plaatsen van spraakmakende weddenschappen op grote natuurkundevragen (die hij meestal verloor). In 1974 wedde hij dat de röntgenbron in het centrum van onze melkweg, Cygnus X-1, was geen zwart gat, maar gaf het verlies toe als gevolg van overweldigend bewijs in 1990.

Vanuit ons moderne perspectief is het verbazingwekkend om te beseffen dat al zijn vroege onderzoek naar zwarte gaten werd gedaan voordat we er zelfs maar zeker van waren dat ze bestonden.

Een van Hawkings meest fascinerende weddenschappen ging over de "informatieparadox". Het feit dat zwarte gaten kunnen verdampen bleek buitengewoon verbijsterend te zijn, omdat alle informatie over wat erin is gegaan verloren gaat als het zwarte gat verdwijnt. In de kwantumfysica kun je informatie niet vernietigen, dus de paradox.

Hoewel Hawking deze weddenschap in 2004 heel publiekelijk toegaf, de meeste natuurkundigen zouden nog steeds beweren dat het antwoord onopgelost is. Onlangs is de belangstelling voor de "firewall-paradox" opnieuw toegenomen en Hawking zelf voegde zelfs in zijn laatste paar jaar nieuwe ideeën aan het debat toe.

Als we afscheid nemen van een van de grootste denkers van onze tijd, Ik geef je enkele van zijn beste adviezen:"Kijk omhoog naar de sterren en niet naar je voeten. Probeer te begrijpen wat je ziet, en vraag je af waarom het universum bestaat. Wees nieuwsgierig."

Met het overlijden van Stephen Hawking, de mensheid heeft een briljante geest en een inspirerend mens verloren.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.