Alcune delle teorie di Stephen Hawking hanno rivoluzionato il modo in cui vediamo l'universo, ma altre ancora lasciano perplessi gli scienziati.
Stephen Hawking è stato uno dei più grandi fisici teorici del nostro tempo. È meglio conosciuto per le sue apparizioni nei media popolari e per la sua costante lotta con malattie debilitanti, ma la sua vera influenza deriva dalla sua brillante carriera di cinquant'anni nella scienza.
A partire dalla sua tesi di dottorato nel 1966, il suo lavoro pionieristico è continuato senza sosta fino al suo ultimo lavoro nel 2018, completato pochi giorni prima della sua morte all'età di 76 anni.
Stephen Hawking ha lavorato in prima linea nelle frontiere intellettuali della fisica, e le sue teorie sembravano spesso bizzarramente distanti dalla realtà nel momento in cui le ha formulate. Tuttavia, vengono gradualmente accettati nel mainstream scientifico e nuove prove a sostegno stanno emergendo continuamente.
Dalle sue visioni rivoluzionarie sui buchi neri alla spiegazione dell'inizio dell'universo, ecco alcune delle sue teorie che sono state confermate... e alcune sono ancora nell'aria.
1Big Bang vince:
Stephen Hawking ha scritto la sua tesi di dottorato in un momento critico in un acceso dibattito tra due teorie cosmologiche rivali: il Big Bang e lo stato stazionario.
Entrambe le teorie riconoscevano che l'universo si stava espandendo, ma nella prima si espanse da uno stato ultracompatto e superdenso a un tempo finito nel passato, e la seconda presumeva che l'universo si stesse espandendo per sempre, con nuova materia creata costantemente per una densità costante.
Nella sua tesi, Stephen Hawking ha mostrato che la teoria dello stato stazionario è matematicamente contraddittoria. Invece, ha sostenuto che l'universo è iniziato come un punto infinitesimale, infinitamente denso chiamato singolarità. Oggi la descrizione di Hawking è accettata quasi universalmente dagli studiosi.
I buchi neri sono reali:
Il nome di Stephen Hawking è più associato ai buchi neri, un altro tipo di singolarità che si forma quando una stella subisce un collasso completo sotto l'influenza della propria gravità.
Queste curiosità matematiche sono nate dalla teoria della relatività generale di Einstein e sono state discusse per decenni quando Hawking ha rivolto la sua attenzione su di esse nei primi anni '70.
Secondo un articolo su Nature, la sua mossa ingegnosa è stata quella di combinare le equazioni di Einstein con le equazioni della meccanica quantistica, trasformando quella che in precedenza era un'astrazione teorica in qualcosa che sembrava potesse effettivamente esistere nell'universo.
La prova definitiva che Stephen Hawking aveva ragione è arrivata nel 2019, quando il telescopio Event Horizon ha catturato un'immagine dal vivo di un buco nero supermassiccio in agguato al centro della galassia gigante Messier 87.
Radiazione di Hawking:
I buchi neri prendono il nome dal fatto che la loro gravità è così forte che i fotoni o le particelle di luce non possono lasciarli. Ma nei suoi primi scritti sull'argomento, Stephen Hawking sosteneva che la realtà fosse più complessa di questo dipinto monocromo.
Applicando la teoria quantistica, ovvero l'idea che coppie di "fotoni virtuali" possano essere create spontaneamente dal nulla, si rese conto che alcuni di questi fotoni erano apparentemente emessi dal buco nero.
Questa teoria, ora chiamata radiazione di Hawking, è stata recentemente confermata in un esperimento di laboratorio presso il Technion Israel Institute of Technology. Invece di un vero buco nero, i ricercatori hanno usato la sua controparte acustica, un "buco nero sonoro" dal quale le onde sonore non possono sfuggire. Hanno trovato l'equivalente della radiazione di Hawking esattamente come aveva previsto il fisico.
Teorema dell'area del buco nero:
Nella fisica classica, l'entropia o disordine di un sistema, che può solo aumentare con il tempo, non diminuisce mai. Insieme a Jacob Bekenstein, Hawking ha suggerito che l'entropia di un buco nero è misurata dalla superficie dell'orizzonte degli eventi che lo circonda.
La recente scoperta di onde gravitazionali emesse dalla fusione di coppie di buchi neri mostra che Stephen Hawking aveva di nuovo ragione. Come ha detto Hawking alla BBC dopo il primo evento del genere nel 2016, "le proprietà osservate del sistema sono coerenti con le previsioni del buco nero che ho fatto nel 1970 ... l'area dell'ultimo buco nero è più grande della somma dei aree dei buchi neri originali." Osservazioni successive fornirono un'ulteriore conferma del "teorema dell'area" di Hawking.
Quindi, il mondo sta gradualmente accettando le incredibili previsioni di Stephen Hawking. Ma ci sono ancora alcune cose che devono ancora essere dimostrate in un modo o nell'altro.
Paradosso dell'informazione:
L'esistenza della radiazione di Hawking pone un serio problema ai teorici. Questo sembra essere l'unico processo fisico che rimuove le informazioni dall'universo.
Le proprietà di base del materiale da cui si è formato il buco nero sembrano essere perdute per sempre; la radiazione in uscita non ci dice nulla su di loro. Questo è il cosiddetto paradosso dell'informazione, che gli scienziati cercano di risolvere da decenni.
L'interpretazione di Stephen Hawking del mistero, pubblicata nel 2016, è che l'informazione non è realmente persa. È immagazzinato in una nuvola di particelle a energia zero che circonda un buco nero che chiama "capelli morbidi". Ma il teorema peloso del buco nero di Hawking è solo una delle tante ipotesi avanzate, e oggi nessuno conosce la vera risposta.
Buchi neri primordiali:
I buchi neri sono creati dal collasso gravitazionale di materia preesistente, come le stelle. Ma è anche possibile che alcuni di essi siano stati creati spontaneamente nel primissimo universo, poco dopo il Big Bang.
Stephen Hawking è stato il primo a studiare a fondo la teoria di questi buchi neri primordiali. Si scopre che possono avere quasi qualsiasi massa, da molto piccola a molto grande, anche se quelli veramente piccoli sono già "evaporati" a causa della radiazione di Hawking.
Una possibilità intrigante, considerata da Hawking, è che i buchi neri primordiali possano costituire la misteriosa materia oscura che secondo gli astronomi pervade l'universo. Tuttavia, i dati osservativi attuali indicano che ciò è improbabile. In ogni caso, al momento non disponiamo di strumenti di osservazione per rilevare i buchi neri primordiali o dire se sono materia oscura o meno.
Multiverso:
Uno dei temi su cui ha lavorato Stephen Hawking alla fine della sua vita è stata la teoria del multiverso - l'idea che il nostro universo, che ha avuto inizio a seguito del Big Bang, sia solo uno degli infiniti universi di bolle coesistenti.
A Hawking non piaceva l'assunto di alcuni scienziati che qualsiasi situazione immaginabile dovesse accadere proprio ora da qualche parte in questo insieme infinito.
Nel suo ultimo articolo del 2018, Hawking ha cercato, con le sue stesse parole, di "provare a domare il multiverso". Propose un nuovo quadro matematico che, senza abbandonare il multiverso nel suo insieme, lo rendesse finito, non infinito. Ma come per qualsiasi speculazione sugli universi paralleli, non abbiamo idea se le sue idee siano vere. Ed è improbabile che gli scienziati saranno in grado di testare la sua idea nel prossimo futuro.
Ipotesi di protezione della cronologia:
Per quanto sorprendente possa sembrare, le leggi della fisica, così come le intendiamo oggi, non vietano i viaggi nel tempo. Le soluzioni di Einstein alle equazioni della relatività generale includono "curve a tempo chiuso" che ti permetteranno di tornare al tuo passato.
Stephen Hawking era preoccupato per questo perché sentiva che il viaggio nel tempo a ritroso genera paradossi logici che semplicemente non sono possibili.
Pertanto, ha suggerito che alcune leggi della fisica attualmente sconosciute impediscono l'emergere di curve temporali chiuse - la sua cosiddetta "ipotesi di difesa della cronologia". Ma "indovina" è solo "indovina" nel gergo scientifico, e non sappiamo davvero se il viaggio nel tempo sia possibile o meno.
Nessun creatore:
Una delle domande più frequenti ai cosmologi è "cosa è successo prima del Big Bang?"
Secondo Stephen Hawking, questa domanda non ha senso. In effetti, il tempo stesso, così come l'universo e tutto ciò che contiene, è iniziato con il Big Bang.
"Per me, questo significa che il creatore non ha modo di esistere", ha detto, "perché il creatore non ha tempo per esistere". Molte persone non saranno d'accordo con questa opinione, ma Stephen Hawking l'ha espressa molte volte durante la sua vita.
Questa affermazione rientra quasi certamente nella categoria "non sarà mai risolta in un modo o nell'altro".
Profezie del giorno del giudizio:
Negli ultimi anni della sua vita, Stephen Hawking ha fatto una serie di oscure profezie sul futuro dell'umanità, che a quanto pare ha preso molto sul serio.
Si va dal suggerimento che l'elusivo bosone di Higgs, o "particella di Dio", potrebbe innescare una bolla di vuoto che avvolge l'universo, alle invasioni aliene ostili e all'acquisizione dell'intelligenza artificiale. Mentre Stephen Hawking aveva ragione su molte cose, possiamo solo sperare che si sbagliasse su queste.
2021-07-23 04:45:04
Autore: Vitalii Babkin