Stephen Hawking, 1942–2018

Stephen Hawking, físico renomado, comunicador de ciências famoso e inspiração geral, faleceu aos 76 anos.

Stephen Hawking fala para uma multidão na Northeastern University em 1991.
C&T : Kelly Beatty

O professor Stephen William Hawking faleceu na manhã de 14 de março de 2018, no conforto de sua casa em Cambridge, Reino Unido. Ele tinha 76 anos.

O físico tornou-se ícone internacional passou décadas desafiando as expectativas após seu diagnóstico de 1963 com a doença de Lou Gehrig. Ele viveu uma vida notavelmente cheia, com uma brilhante carreira em comunicação física e científica, e deixa três filhos, Robert, Lucy e Timothy, e três netos.

Hawking nasceu em 8 de janeiro de 1942, em Oxford, Inglaterra. Embora ele exibisse inteligência natural (seus colegas de escola o apelidaram de "Einstein"), ele não se aplicou em seus primeiros anos, geralmente classificado no nível mais baixo de suas aulas. Mas a ciência o intrigou e o deixou com fome de entender o universo. Esse interesse inicial serviu de inspiração para ele receber uma bolsa de estudos na University College Oxford, onde estudou física e se formou com honras. Ele se formou na Universidade de Cambridge, onde estudou cosmologia e, em 1966, publicou uma tese intitulada "Propriedades dos Universos em Expansão". Hawking tornou-se pesquisador em Cambridge após a graduação e permaneceu pesquisador pelo resto da vida. .

No entanto, foi durante esse período, em 1963, quando Hawking, aos 21 anos, foi diagnosticado com esclerose lateral amiotrófica (ELA, também conhecida como doença de Lou Gehrig). A ALS é uma doença do neurônio motor, um grupo de distúrbios que afetam os nervos no cérebro e na medula espinhal. Quando os músculos do corpo param de receber mensagens do cérebro, eles enfraquecem e se esvai.

O diagnóstico foi devastador, como Hawking foi informado na época de que ele teria um, talvez dois anos para viver após o início dos sintomas. Décadas depois, os médicos estão percebendo que a doença parece progredir de maneira diferente em pacientes mais jovens. No entanto, Hawking continuou a surpreender a comunidade médica até o fim: "Não conheço mais ninguém que tenha sobrevivido com [ALS]", disse Nigel Leigh, professor de neurologia clínica do King's College London, ao British Medical Journal. em 2002.

No entanto, em vez de desacelerá-lo, o diagnóstico apenas o estimulou. Hawking se concentrou em sua pesquisa mais do que nunca. Em seu best-seller A Brief History of Time, Hawking observou que em 1965, “... dois anos se passaram e eu não era muito pior. De fato, as coisas estavam indo bem para mim. . . ”

De fato, naquele ano, Hawking estava noivo de se casar com uma “garota muito legal” chamada Jane Wilde, que ele conhecera em uma festa da faculdade em 1962. Precisando de um emprego e, portanto, primeiro um doutorado, estava procurando uma ideia de tese. quando ele se deparou com o trabalho de Roger Penrose (na Birkbeck College, em Londres). Penrose usara fórmulas matemáticas para mostrar que uma estrela em colapso sob sua própria gravidade deve se tornar uma singularidade no espaço-tempo. Não demorou muito tempo para Hawking lançar essas equações para trás no tempo, provando que o universo em expansão deve ter se originado em uma singularidade do Big Bang.

Buracos Negros: Não Tão Preto

O interesse de Hawking pelas singularidades naturalmente o levou a buracos negros. Mesmo quando a ALS o colocou em uma cadeira de rodas em 1969, Hawking reuniu as idéias por trás da ideia que lhe valeu fama: radiação Hawking.

Hawking se deparou com a idéia de buracos negros não tão negros, enquanto ele discutia contra uma idéia apresentada por Jacob Bekenstein, um estudante de Princeton. A segunda lei da termodinâmica nos diz que o distúrbio de qualquer sistema fechado aumenta com o tempo. As equações da relatividade geral também nos dizem que um buraco negro no horizonte de eventos, o raio que mede o ponto sem retorno em torno da singularidade, só cresce quando um buraco negro se alimenta da matéria. Então Bekenstein propôs que o horizonte de eventos de um buraco negro fosse uma medida de sua entropia, à medida que ambos crescem ao longo do tempo. Em 1972, Hawking argumentou que essa relação não poderia ser verdadeira, pois os buracos negros não irradiam. Como ele observa em A Brief History of Time, ao escrever este artigo, fiquei parcialmente motivado pela irritação com Bekenstein.

Apenas, Hawking logo percebeu, os buracos negros irradiam, e de uma maneira que está exatamente de acordo com a segunda lei da termodinâmica. Em 1974, Hawking formalizou esse entendimento relacionando as singularidades da relatividade geral com a noção peculiar da mecânica quântica de que um vácuo não está vazio. Pelo contrário, o que parece ser um espaço vazio é, graças à incerteza quântica, na verdade um banho de partículas virtuais que existem por uma fração de segundo. As partículas não podem vir do nada, então essas partículas virtuais vêm em pares, uma com energia positiva e outra com energia negativa.

O que Hawking percebeu foi que, na presença de um buraco negro, o imenso campo gravitacional emprestaria energia a essas partículas de vácuo, tornando-as reais. Se alguém cair no buraco negro, seu parceiro pode escapar. Para um observador distante, a partícula outrora virtual parecerá emanar do próprio buraco negro. E o próprio buraco negro parece perder um pouquinho de massa.

A radiação Hawking ocorre quando duas partículas virtuais surgem perto do horizonte de eventos de um buraco negro. A gravidade das marés do buraco negro separa o par, aumentando sua energia para que se tornem partículas reais e duradouras. Se uma partícula cai no buraco negro, a outra pode escapar, levando parte da energia / massa do buraco negro.
C&T: Gregg Dindermann

Estranhamente, essa radiação de Hawking depende da massa do buraco negro da maneira oposta à que você pensaria: um buraco negro de massa estelar levaria 10 66 anos para evaporar, um pouco mais do que a idade de o universo (que é 10 a 10 anos, grosso modo). Apenas buracos negros microscópicos, talvez primordiais, poderiam ser vistos por sua radiação Hawking teoricamente, de qualquer maneira, como ainda não foi feito.

Mas a radiação Hawking não era tão importante para observações práticas quanto para o que significava para a física em geral. Os buracos negros podem se alimentar de qualquer tipo de gás, estrelas, pia da cozinha, para que tenham uma quantidade incrível de informações. Como Hawking me disse durante a inauguração da Iniciativa Black Hole da Universidade de Harvard, em abril de 2016, os Buracos Negros são os discos rígidos mais eficientes do universo. Todas as informações nos bancos de dados do Google seriam armazenadas em um buraco negro menor que um milionésimo de milionésimo de polegada. Exatamente como eles são capazes de armazenar tanta informação é um dos grandes mistérios do universo que agora estamos trabalhando muito para desvendar.No entanto, se a radiação Hawking é real, todos esses dados são eventualmente enviados para fora. um mar de partículas sem informação. Em outras palavras, os buracos negros podem destruir a própria informação. Essa idéia, que Hawking publicou em 1981, levou a muito mais controvérsia do que a idéia de radiação Hawking. Mesmo agora, os físicos ainda estão lutando para entender as implicações, não apenas para os buracos negros, mas também para os preceitos básicos por trás da mecânica quântica e da relatividade geral.

Fama e o futuro

Em 1985, Hawking sofreu uma infecção que levou a uma traqueotomia, um procedimento que salvou sua vida, mas lhe custou a capacidade de falar. Ele se tornou totalmente dependente de um sistema de voz computadorizado, controlado primeiro pelos dedos e em 2008, quando o nervo que permitia que seus polegares se movessem se degradou, um músculo em sua bochecha.

Esses contratempos não o atrasaram - em 1988, ele publicou Uma Breve História do Tempo, uma pesquisa sobre as complexidades da relatividade geral, a mecânica quântica e a origem e estrutura do universo. Permaneceu na lista de best-sellers do Sunday Times por 237 semanas e estima-se que tenha vendido 10 milhões de cópias em mais de 40 idiomas. As descrições claras e muitas vezes espirituosas dos conceitos fundamentais lhe deram fama internacional, e mais tarde ele fez participações especiais em Star Trek: The Next Generation em 1993 e The Big Bang Theory em 2012, além de aparecer na Cerimônia de Abertura das Paralimpíadas de Londres 2012 .

Sua vida pessoal tornou-se tumultuada após sua fama: ele se separou de Jane, sua esposa de 25 anos em 1990, e eles se divorciaram em 1995. Ele se casou com sua enfermeira, Elaine Mason, no mesmo ano, mas se divorciaram em 2006., Jane e Stephen Hawking mantiveram uma boa relação de trabalho. A autobiografia de Jane, intitulada Viajando ao Infinito: Minha Vida com Stephen, resultou no filme de 2014 comemorando a vida de Hawking, A Teoria de Tudo . Eddie Redmayne ganhou um Oscar por seu papel como Hawking.

A fama pode ter causado alguma turbulência na vida de Hawking, mas também trouxe suas vantagens. Em 26 de abril de 2007, Hawking teve a oportunidade de pilotar o KC-135 da NASA, um jato modificado chamado Carmim Vomit, para atingir quatro minutos de ausência de peso.

"A chance de flutuar livremente em zero-g será maravilhosa", disse Hawking durante uma entrevista coletiva antes do voo. "Quero demonstrar ao público que qualquer pessoa pode participar desse tipo de experiência sem peso".

Stephen Hawking desfrutou de gravidade zero durante um voo a bordo de uma aeronave Boeing 707 modificada, conhecida como KC-135, ou mais popularmente, o Vomit Comet.
NASA

De fato, em seus últimos anos, Stephen Hawking começou a advogar que a humanidade se mudasse para as estrelas, principalmente por causa de suas preocupações com o aquecimento global, superpopulação e epidemias, sem mencionar o aumento da "inteligência artificial". Como parte de sua defesa, Hawking ajudou a lançar as Iniciativas Breakthrough em 2015 e foi membro do conselho da Breakthrough Starshot, um projeto fundado em 2016 com projetos para visitar o sistema estelar mais próximo, Alpha Centauri.

No lançamento do Breakthrough Starshot, Hawking falou em transcender limites, dizendo: “A natureza nos prende ao chão. Mas eu apenas voei para a América. A natureza me proíbe de falar. [Pausa.] Mas aqui estou eu. ”

Amigos e colegas prestaram homenagem a Stephen Hawking hoje. Neil de Grasse Tyson disse no Twitter: “Sua morte deixou um vácuo intelectual em seu rastro. Mas não está vazio. Pense nisso como um tipo de energia de vácuo que permeia o tecido do espaço-tempo que desafia as medidas. Stephen Hawking, RIP 1942-2018. ”

O administrador interino da NASA, Robert Lightfoot, também divulgou uma declaração dizendo: “Hoje, o mundo perdeu um gigante entre os homens, cujo impacto não pode ser exagerado. . . . Sua perda é sentida em todo o mundo por tudo o que ele inspirou com seu trabalho e sua história pessoal de perseverança. ”

Mas talvez seja melhor deixarmos com as palavras do próprio Hawking, um defensor apaixonado da compreensão das leis universais que governam todos nós.

“Quero compartilhar minha empolgação e entusiasmo por essa busca. Então lembre-se de olhar para as estrelas e não para os seus pés. Tente entender o que vê e se pergunte sobre o que faz o universo existir. Seja curioso, e por mais difícil que a vida pareça, sempre há algo que você pode fazer e ter sucesso. É importante que você não desista.