Eind oktober werd een proefschrift van een halve eeuw oud over astrofysica, dat voornamelijk verouderde informatie bevatte, een hit bij downloads, waarbij de site van de Universiteit van Cambridge werd "neergehaald".
Wat is er gebeurd?
Op 23 oktober 2017 besloot de Universiteit van Cambridge het proefschrift van de beroemde wetenschapper en popularisator van de wetenschap Stephen Hawking, die hij in 1966 schreef, openbaar te maken. Denk er eens over na: 51 jaar geleden! En plotseling ging de website van de universiteit "naar beneden". Trouwens, zelfs op 24 oktober ging hij periodiek nog "naar bed", hoewel het soms nog mogelijk was om door te breken en een virale dissertatie te downloaden - in de gaten tussen nieuwe mislukkingen.
De meeste media interpreteerden dit als een teken van opwinding in het werk van de wetenschapper, maar dit is niet helemaal waar. Er zijn slechts ongeveer 70 duizend downloads, alleen de basisversie van het pdf-bestand weegt 72 megabyte - daarom kon een kleine universitaire server het niet uitstaan. Als een bestand van een paar megabytes of een server krachtiger was geweest, was er niets gebeurd.
Toegegeven, niemand in Cambridge dacht zelfs maar aan dergelijk "verkeer", want gewoonlijk worden "populaire" werken daar honderd keer gedownload en impopulaire werken kunnen op één hand worden geteld. En dat is het niet alleen. De meeste van degenen die het proefschrift van Hawking hebben gedownload, zullen het waarschijnlijk niet volledig kunnen lezen. Het punt is niet alleen dat het 130 pagina's telt - wat nog belangrijker is, het vereist, zoals elk proefschrift, een behoorlijke voorbereiding van de kant van de lezer. En niettemin kan de betekenis ervan vrij kort worden samengevat, wat we hieronder zullen doen.
Waar gaat dit proefschrift over?
Promotie video:
Hawking onderzoekt de gevolgen van het ontdekken van de uitbreiding van het universum. Dit werd al bekend in de jaren dertig en werd (overigens voor het eerst - door een inwoner van de USSR) in de jaren twintig aangenomen. Op basis van het feit van expansie analyseerde de Brit de toen populaire Hoyle-Narlikar-zwaartekrachttheorie. Volgens haar verscheen materie buiten het verband met de uitbreiding van het universum (tegenwoordig is bekend dat precies het tegenovergestelde - in nauw verband).
Deze theorie, zoals Hawking toen voor het eerst aantoonde, is onjuist, omdat ze niet compatibel is met het uitdijende heelal. Het is grappig dat hoewel de hypothese die hij bekritiseert onjuist is, zijn kritiek … ook verkeerd was! Tegenwoordig weten we dat de versnelde uitdijing van het universum de analyse van Hawking overbodig maakt. Hij hield geen rekening met de mogelijkheid van een dergelijke versnelling, daarom bleken de berekeningen van de Hoyle-Narilikar-onjuistheid zelf onjuist te zijn.
Het Britse proefschrift werd echter 30 jaar vóór de ontdekking van de versnellende uitdijing van het heelal na de oerknal geschreven en het is moeilijk om de wetenschapper te bekritiseren omdat hij dit feit niet wist. Uiteindelijk heeft iedereen het mis - Einstein wilde ook niet geloven dat het universum zich uitbreidde, deze gedachte leek hem aanvankelijk zo vreemd. Het is niet verwonderlijk dat het niet minder exotische concept van steeds versnellende expansie een halve eeuw geleden niet bij Hawking opkwam.
Trouwens, kort voor de publicatie van zijn proefschrift, suggereerde Hawking dat Hoyle en Narlikar gelijk zouden kunnen hebben - als er iets in het universum is met een negatieve massa. Nu is dit 'iets' vervangen door donkere energie - het idee van een bepaalde substantie die de ruimte in alle richtingen 'duwt', een beetje zoals Hawking's substantie met negatieve massa het doet.
In hoofdstuk twee onderzoekt Hawking het effect van de uitdijing van het universum op de verdeling van massa daarin. Ze raken het mysterie van melkwegstelsels aan - ‘eilanden van materie’ in de woestijn van het heelal, waar we ook wonen. De auteur komt tot de conclusie dat sterrenstelsels niet konden ontstaan uit aanvankelijk kleine inhomogeniteiten van het vroege heelal en er moet een andere verklaring zijn. Welke? Helaas werd dit niet volledig begrepen, noch in 1966, noch vandaag. Maar het idee dat de mysterieuze heterogeniteiten vanaf het allereerste begin merkbaar hadden moeten zijn, vindt nog steeds nieuwe bevestiging.
In het derde hoofdstuk gaat de natuurkundige in op gravitatiestraling - de zeer gravitatiegolven die pas vorig jaar werden ontdekt door echte waarnemingen. Het vierde is het probleem van de singulariteiten. De essentie ervan is dat, volgens bestaande concepten, materie vóór de oerknal een oneindige dichtheid en temperatuur had moeten hebben, gecomprimeerd tot één punt met nul breedte, hoogte en lengte. In die jaren probeerden velen op de een of andere manier de singulariteit in de berekeningen 'weg te werken' - per slot van rekening geven fysieke formules met de introductie van oneindige dichtheid geen zinvolle beschrijving van gebeurtenissen. Ze zijn simpelweg niet bedoeld voor dergelijke variabelen.
Stephen Hawking in 1974. Foto: EAST NEWS
Hawking laat echter zien dat dergelijke oplossingen niet echt werken zonder een singulariteit. Het kan niet worden gezegd dat we sindsdien veel verder zijn gevorderd met het begrip van de kwestie dan de kandidaat een halve eeuw geleden. Het is nog steeds duidelijk dat de singulariteit mogelijk heeft bestaan, en het is nog steeds onduidelijk of deze wetenschappelijk correct kan worden beschreven.
Het lijkt misschien dat de belangrijkste waarde van Hawking's proefschrift ligt in het bespreken van kwesties die vandaag hun relevantie hebben verloren (zoals de Hoyle-Narlikar-hypothese), of in het analyseren van de situatie met sterrenstelsels, waar hij wijst op problemen met hun oorsprong, maar geen oplossing kan vinden (in feite zijn zijn nog op zoek). Zoals we kunnen zien, niets sensationeels vanuit het oogpunt van een persoon vanaf de straat. Waar komt deze opwinding vandaan, waarom werd de site "neergezet"?
Hype Hawking
Om dit te begrijpen, is het de moeite waard eraan te denken wie Hawking is en waarom het publiek hem kent en van hem houdt. Hij leverde zijn grootste bijdrage aan de studie van zwarte gaten - lichamen waarvan de dichtheid zo hoog is dat licht niet kan ontsnappen uit hun zwaartekrachtveld. Buiten zouden ze, volgens de logica, helemaal zwart moeten zijn - zelfs fotonen van licht kunnen er immers niet van wegvliegen. De Brit slaagde erin thermodynamica toe te passen op de studie van zwarte gaten en te bewijzen dat ze ook echt … stralen! Gooi fotonen weg (hoewel zeer zelden). Dat wil zeggen, strikt genomen zijn ze niet zo zwart.
Dit betekent overigens ook dat ze niet eeuwig zijn, maar kleine zwarte gaten zijn van zeer korte duur. Al hun energie wordt omgezet in dergelijke straling, en ze "verdampen" letterlijk. Ze noemen het zo - Hawking-straling. Hij was tenslotte degene die het als eerste heeft berekend, evenals het feit dat daardoor zwarte gaten verdampen en afsterven. Berekend … maar niet geopend.
Ja, de Hawking-straling, zoals vaak het geval is in de wetenschap, is helemaal niet ontdekt door degene naar wie dit fenomeen is vernoemd. Hawking's werk over straling ("verdamping van zwarte gaten") werd in 1974 gepubliceerd. En een jaar daarvoor had hij de USSR bezocht. Daar toonden de Sovjetwetenschappers Zeldovich en Starobinsky hem vanuit theoretisch oogpunt aan dat fotonen met een golflengte langer dan de waarnemingshorizon van een zwart gat (de zone waar de rest van de fotonen door de zwaartekracht worden onderschept) de zwaartekracht van het zwarte gat moeten overwinnen als gevolg van kwantumtunneling.
De essentie van dit effect is dat een foton, volgens de wetten van de kwantummechanica, met een bepaalde waarschijnlijkheid een schijnbaar onvermijdelijk obstakel (een spiegel of de zwaartekracht van een zwart gat) kan overwinnen als zijn energie boven een bepaald niveau is.
Demonstratie van het beschreven effect.
In feite heeft Zeldovich dit allemaal niet zelf bedacht - het idee werd uitgedrukt door de Sovjetfysicus Vladimir Gribov, zelfs vóór de aankomst van Hawking in de USSR. Dat wil zeggen, de straling had Gribovs straling moeten worden genoemd - als de Sovjetwetenschapper natuurlijk zijn gedachte formaliseerde in het juiste werk met de nodige berekeningen. Helaas deed hij dit niet, maar gaf het alleen mondeling uit, vanwaar Zeldovich over haar hoorde.
Hawking heeft ook veel andere werken - hij was het bijvoorbeeld die wiskundig bewees dat "zwarte gaten geen haar hebben". Om precies te zijn, het is onmogelijk om iets te leren over het zwarte gat dat deze fotonen achterlieten van dergelijke fotonen (Gribov-Hawking straling). Hieruit volgt dat de inhoud van zwarte gaten voor ons onkenbaar is - ondanks het feit dat ze af en toe uitstoten. Zelfs als het zwarte gat niet uit onze materie zou bestaan, maar uit antimaterie, zou het absoluut onmogelijk zijn dit te begrijpen aan de hand van de stralingsfotonen die ons bereiken.
En toch, laten we eerlijk zijn - veel interessante werken onder moderne natuurkundigen zijn geschreven door niet zo weinig mensen. Smolin, Thorne, Penrose - en nog veel meer. Als je echter een voorbijganger op straat tegenhoudt en vraagt wat hij van deze mensen vindt, dan zal hij hoogstwaarschijnlijk zeggen dat hij geen van hen kent. Waarom is Hawking zo beroemd? Er zijn veel factoren van zijn succes, maar de belangrijkste is zijn ongewone lot en zijn buitengewone karakter als persoon.
Hawking's charisma
De fysicus lijdt aan amyotrofische laterale sclerose. Dit is een zeer zeldzame ziekte met een onduidelijk werkingsmechanisme, waardoor motorneuronen afsterven bij mensen. Eerst komt verlamming en daarna de dood door ademstilstand. Deze vreselijke diagnose werd hem in 1963 gesteld. Omdat de doktoren net begonnen waren met het bestuderen van een exotische ziekte, zeiden ze ook dat hij nog 2-3 jaar te leven had. Hawking was toen 21 jaar oud, en het vooruitzicht van een ietwat vroegtijdige dood maakte hem van streek. Toen concentreerde hij zich en besloot om zoveel mogelijk op wetenschappelijk gebied te doen. Zoals de wetenschapper eerlijk toegeeft, studeerde en werkte hij daarvoor gewillig, maar zonder fanatisme - maar na de diagnose veranderde alles. Als je je realiseert dat er geen tijd meer is, wordt het veel gemakkelijker om het te waarderen.
Sindsdien zijn 54 jaar verstreken en de wetenschapper leeft nog steeds. Toegegeven, alleen de spieren in het wanggebied behielden zijn mobiliteit. Hij trekt ze aan en bestuurt een speciaal aangepaste computer die signalen van de spier van de fysicus in woorden synthetiseert. Op deze moeizame manier communiceert de onderzoeker op wetenschappelijke conferenties en zelfs lezingen naar het grote publiek. Hij is misschien wel de beroemdste persoon met een handicap onder de levende wetenschappers - en de meest succesvolle in het overwinnen van zo'n ernstige ziekte. Natuurlijk trekt een theoretisch fysicus met dergelijke eigenaardigheden meer dan anderen de aandacht van de media en de "brede massa".
Welnu, hier schiet het tweede onderdeel van Hawking's populariteit "eruit" - moderne wetenschapspop. Helaas heeft het zijn eigen wetten, waaronder de media en hype van het personage waarover je schrijft, bijna de belangrijkste factor is die bepaalt of het überhaupt de moeite waard is om over hem te schrijven. Wie kent het van Gribov, die de straling van zwarte gaten voorstelde? Niemand, hij stierf in 1997, vrijwel onbekend buiten de academische wereld. Zeldovich, ooit een zeer 'media'-fysicus van het Sovjettijdperk, is ook, laten we zeggen, vandaag de dag niet al te veel een gerucht. Ja, Hawking is heel goed in staat om analogieën te creëren die toegankelijk zijn voor mensen met verschillende beroepen, maar de kosmoloog Novikov wist net zo goed hoe hij ze moest uitvinden … Wat is voor hen de enige briljante verklaring van de fysieke aard van tijdreizen - het beroemde Novikov-principe!
Dit betekent natuurlijk niet dat een wetenschapper noodzakelijkerwijs uitgeschakeld moet zijn vanwege populariteit. Er is ook het Higgs (het Higgs-deeltje), of de astronoom Mike Brown (de planeet Batygin-Brown, het is de negende planeet). Maar als je het deeltje dat de parameters van letterlijk alles in de omringende wereld of een nieuwe planeet in het zonnestelsel heeft bepaald, niet hebt ontdekt, zal het niet gemakkelijk zijn om op populariteit te rekenen. Iemand die niet opgeeft voor een ernstige ziekte twintig keer langer dan doktoren hadden verwacht, is misschien een waardige kandidaat voor dergelijke 'atypische beroemdheden'.
ALEXANDER BEREZIN