Stephen Hawking – życie i dokonania wybitnego fizyka
Stephen William Hawking był jednym z najbardziej znanych i wpływowych fizyków teoretycznych XX i XXI wieku. Urodził się 8 stycznia 1942 roku w Oksfordzie w Wielkiej Brytanii – dokładnie w trzechsetną rocznicę śmierci Galileusza. Jego rodzice należeli do środowiska naukowego. Ojciec, Frank Hawking, był lekarzem i biologiem zajmującym się chorobami tropikalnymi, natomiast matka, Isobel Hawking, interesowała się filozofią, polityką i nauką. W domu często dyskutowano o nauce, co od najmłodszych lat kształtowało ciekawość świata przyszłego fizyka.
Młodość i studia
Dzieciństwo Hawkinga upłynęło w atmosferze intelektualnej swobody. Uczęszczał do szkoły St Albans School, gdzie szybko ujawnił swoje zainteresowania naukami ścisłymi. Choć nie zawsze należał do najbardziej pilnych uczniów, jego nauczyciele dostrzegali wyjątkowy talent do rozwiązywania problemów matematycznych i logicznych.
Już jako nastolatek postanowił, że swoją przyszłość zwiąże z matematyką lub fizyką. W wieku zaledwie 17 lat otrzymał stypendium na Uniwersytecie Oksfordzkim, gdzie rozpoczął studia z fizyki. Był jednym z najmłodszych studentów na roku. Początkowo nauka nie sprawiała mu większych trudności, a część czasu poświęcał na życie towarzyskie i działalność w klubie wioślarskim.
Po ukończeniu studiów w Oksfordzie Hawking zdecydował się kontynuować edukację na Uniwersytecie w Cambridge, gdzie rozpoczął pracę nad doktoratem z kosmologii – dziedziny badającej strukturę i ewolucję Wszechświata.
Choroba, która zmieniła jego życie
Na początku 1963 roku, mając zaledwie 21 lat, Hawking usłyszał dramatyczną diagnozę. Lekarze stwierdzili u niego stwardnienie zanikowe boczne (ALS) – chorobę prowadzącą do stopniowego zaniku mięśni i utraty kontroli nad ciałem. Początkowo dawano mu zaledwie kilka lat życia.
Diagnoza była dla młodego naukowca ogromnym wstrząsem. Przez pewien czas popadł w depresję i stracił motywację do pracy. Jednak gdy okazało się, że choroba rozwija się wolniej, niż początkowo przewidywano, Hawking postanowił nie rezygnować ze swoich planów naukowych.
Z czasem choroba stopniowo ograniczała jego sprawność. Hawking poruszał się na wózku inwalidzkim, a w połowie lat 80. utracił zdolność mówienia. Dzięki specjalnemu syntezatorowi mowy mógł jednak komunikować się ze światem. Charakterystyczny elektroniczny głos stał się jednym z jego znaków rozpoznawczych.
Początki kariery naukowej
W 1966 roku Hawking obronił doktorat w Cambridge na podstawie pracy dotyczącej właściwości rozszerzającego się Wszechświata. Po uzyskaniu stopnia naukowego pozostał na uczelni jako pracownik naukowy w Gonville and Caius College, gdzie prowadził badania z zakresu kosmologii i teorii grawitacji.
W tym okresie ogromny wpływ na jego rozwój naukowy miał matematyk i fizyk Roger Penrose, który badał tzw. osobliwości – miejsca w czasoprzestrzeni, gdzie znane prawa fizyki przestają obowiązywać. Współpraca obu uczonych doprowadziła do jednego z najważniejszych odkryć w kosmologii.
Wspólnie udowodnili, że jeśli ogólna teoria względności Einsteina jest poprawna, to Wszechświat musiał mieć swój początek w stanie o nieskończonej gęstości i temperaturze – czyli w Wielkim Wybuchu. Wynik tych badań, znany dziś jako twierdzenie Hawkinga–Penrose’a o osobliwościach, został opublikowany w 1970 roku i odegrał ogromną rolę w rozwoju nowoczesnej kosmologii.
Badania nad czarnymi dziurami
W połowie lat 70. Hawking skupił się na badaniach nad fizyką czarnych dziur. W tamtym czasie uważano je za obiekty, z których nic nie może się wydostać. W wyniku swoich analiz Hawking odkrył jednak coś zaskakującego.
Zauważył, że powierzchnia horyzontu zdarzeń czarnej dziury – granicy, poza którą nic nie może uciec – nigdy nie maleje. Zjawisko to przypominało zachowanie entropii w termodynamice, która opisuje stopień nieuporządkowania układu.
Początkowo Hawking traktował tę analogię jedynie jako ciekawą matematyczną zbieżność. Jednak fizyk Jacob Bekenstein zaproponował odważną hipotezę, że powierzchnia czarnej dziury jest rzeczywistą miarą jej entropii. Hawking początkowo odnosił się do tej idei sceptycznie.
Wkrótce jednak jego własne obliczenia doprowadziły go do przełomowego wniosku. W 1974 roku wykazał, że czarne dziury nie są całkowicie „czarne” – mogą emitować promieniowanie wynikające z efektów kwantowych w pobliżu horyzontu zdarzeń. Zjawisko to nazwano później promieniowaniem Hawkinga.
Odkrycie to było niezwykle zaskakujące i początkowo spotkało się z niedowierzaniem wielu fizyków. Z czasem jednak okazało się jednym z najważniejszych rezultatów łączących mechanikę kwantową, teorię względności i termodynamikę.
Kariera i światowa sława
W 1979 roku Hawking został mianowany profesorem matematyki na Uniwersytecie w Cambridge, obejmując prestiżową katedrę Lucasa – stanowisko, które wcześniej zajmował m.in. Isaac Newton.
W kolejnych latach zdobył liczne nagrody i wyróżnienia, a jego prace stały się jednymi z najczęściej cytowanych w fizyce teoretycznej.
Ogromną popularność przyniosła mu książka „Krótka historia czasu”, wydana w 1988 roku. Publikacja w przystępny sposób tłumaczyła zagadnienia kosmologii, czarnych dziur i natury Wszechświata. Książka stała się światowym bestsellerem i została przetłumaczona na dziesiątki języków.
Na jej podstawie powstał również film dokumentalny o tym samym tytule. Z kolei w 2014 roku nakręcono film fabularny „Teoria wszystkiego”, oparty na biografii Hawkinga i wspomnieniach jego pierwszej żony.
Badania nad początkiem Wszechświata
W latach 80. Hawking zainteresował się zastosowaniem mechaniki kwantowej do opisu najwcześniejszych chwil istnienia Wszechświata. Wspólnie z fizykiem Jamesem Hartle’em opracował koncepcję znaną jako „hipoteza braku brzegu”.
Według tej teorii Wszechświat nie miał klasycznego punktu początkowego w czasie. Zamiast tego czas i przestrzeń mogły być ze sobą tak powiązane, że początek kosmosu przypominał raczej przejście niż nagły moment powstania.
Te prace przyczyniły się do rozwoju nowej dziedziny badań zwanej kosmologią kwantową.
Życie prywatne
Kilka lat po diagnozie choroby Hawking ożenił się z Jane Wilde, studentką literatury. Małżeństwo doczekało się trojga dzieci. Przez wiele lat Jane była jego największym wsparciem w codziennym życiu i pracy naukowej.
Z czasem jednak relacje między małżonkami zaczęły się pogarszać i ostatecznie para się rozstała. W późniejszym okresie Hawking związał się z Elaine Mason, jedną ze swoich pielęgniarek.
W kwestiach światopoglądowych Hawking był znany ze swojego sceptycyzmu wobec religii. Choć w swoich książkach często używał metaforycznych odniesień do „umysłu Boga”, w rzeczywistości uważał, że Wszechświat można wyjaśnić za pomocą praw fizyki.
Ostatnie lata i śmierć
Stephen Hawking kontynuował pracę naukową i popularyzatorską przez wiele dziesięcioleci mimo postępującej choroby. Stał się symbolem niezwykłej determinacji i pasji do nauki.
Zmarł 14 marca 2018 roku w Cambridge w wieku 76 lat. Data jego śmierci zbiegła się z rocznicą urodzin Alberta Einsteina – co wielu komentatorów uznało za symboliczne zakończenie życia jednego z największych fizyków współczesności.
Dorobek Hawkinga pozostaje jednym z najważniejszych wkładów w nasze rozumienie czarnych dziur, początków Wszechświata i fundamentalnych praw rządzących kosmosem.
Najważniejsze wydarzenia z życia Stephena Hawkinga – chronologia
| Rok | Wydarzenie |
|---|---|
| 1942 | 8 stycznia w Oksfordzie rodzi się Stephen William Hawking. |
| 1959 | Rozpoczyna studia fizyczne na Uniwersytecie Oksfordzkim, mając zaledwie 17 lat. |
| 1962 | Kończy studia w Oksfordzie i rozpoczyna studia doktoranckie z kosmologii na Uniwersytecie w Cambridge. |
| 1963 | Lekarze diagnozują u niego stwardnienie zanikowe boczne (ALS). |
| 1965 | Poślubia Jane Wilde, z którą później będzie miał troje dzieci. |
| 1966 | Otrzymuje doktorat na Uniwersytecie w Cambridge za pracę dotyczącą właściwości rozszerzającego się Wszechświata. |
| 1970 | Wspólnie z Rogerem Penrosem publikuje twierdzenie o osobliwościach, które wskazuje, że Wszechświat musiał mieć początek. |
| 1974 | Ogłasza odkrycie promieniowania czarnych dziur, znanego dziś jako promieniowanie Hawkinga. |
| 1979 | Zostaje profesorem matematyki na prestiżowej katedrze Lucasa w Cambridge – stanowisku, które wcześniej zajmował m.in. Isaac Newton. |
| 1985 | Po ciężkim zapaleniu płuc traci możliwość mówienia i zaczyna komunikować się przy pomocy syntezatora mowy. |
| 1988 | Publikuje książkę „Krótka historia czasu”, która staje się światowym bestsellerem. |
| 1990 | Rozstaje się z Jane Hawking, swoją pierwszą żoną. |
| 1995 | Poślubia Elaine Mason. |
| 2007 | W wieku 65 lat odbywa lot w stanie nieważkości podczas specjalnego lotu parabolicznego. |
| 2014 | Powstaje film „Teoria wszystkiego”, opowiadający o jego życiu i pracy naukowej. |
| 2018 | 14 marca Stephen Hawking umiera w Cambridge w wieku 76 lat. |
Przeczytaj także: