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Eine kurze Geschichte von Stephen Hawking

Eine kurze Geschichte von Stephen Hawking


Eine kurze Geschichte von Stephen Hawking

Sein Ruhm ist enorm, aber wie wird sein Vermächtnis bestehen?

Stephen Hawkings Büro im Erdgeschoss eines modernen akademischen Gebäudes in Cambridge ist eine überraschend vornehme Angelegenheit, komplett mit Ledermöbeln und blühenden Topfpflanzen. Im Kontrast zum traditionellen Dekor steht an einer Wand eine Homer-Simpson-Uhr und an einer anderen ein sorgfältig bearbeitetes Foto, das Marilyn Monroe mit Hawking in seinem Rollstuhl posiert.

Dies sind alte Favoriten des berühmtesten lebenden Wissenschaftlers der Welt. Kürzlich hat jedoch eine faszinierende neue Reihe von Bildern einen Ehrenplatz erhalten: Fotografien von Hawking, ein strahlendes Grinsen auf seinem Gesicht, während eines kürzlichen Schwerelosigkeitsflugs mit einer speziell modifizierten Boeing 727 in der Luft schwebt. Der Wissenschaftler Mehr als vier Minuten Schwerkraft-freien Flug erlebt, warte sehnsüchtig auf einen weiteren Schuss, sagt er.

"Es war wundervoll. Der Null-G-Teil war wunderbar und der Hoch-G-Teil war kein Problem. Ich hätte immer weiter machen können. Space, hier komme ich“, sagt er mit seiner typischen computersynthetisierten Stimme, vollgestopft mit einem sehr unbritisch-amerikanischen Akzent.

Der an den Rollstuhl gefesselte Physiker macht auch keine Witze. Hawking hat sich mit dem britischen Unternehmer Richard Branson zusammengetan, um auf einem der ersten Flüge von Virgin Galactic zu fliegen, dessen Raumflugzeuge bis 2009 Passagiere in eine Höhe von 120 km (75 Meilen) schleudern sollen Rand des Weltraums – die Passagiere erleben noch längere Zeiträume der Schwerelosigkeit, möglicherweise bis zu einer halben Stunde.

Für Hawking, der so lange in seinem Rollstuhl gefangen ist, wird ein Flug weitere Erleichterung aus seiner Haft bringen. Noch wichtiger ist, dass es der Öffentlichkeit ein klares Signal für seine Überzeugung gibt, dass Homo sapiens“ Die Zukunft liegt im interplanetaren Reisen. „Ich denke, das Überleben der Menschheit wird von ihrer Fähigkeit abhängen, anderswo im Universum eine neue Heimat zu finden, weil das Risiko steigt, dass eine Katastrophe die Erde zerstört“, argumentiert er. "Ich möchte die Öffentlichkeit für die Raumfahrt sensibilisieren."

Flucht zu den Sternen: Es klingt melodramatisch. Aber Hawking meint es ernst. Die Überlebenshoffnungen der Menschheit hängen davon ab, dass wir lernen, unseren Planeten zu verlassen, den wir jetzt zerstören, sagt er. Die Uhr tickt. „Wir stehen jetzt am Rande eines zweiten Atomzeitalters und einer Zeit beispiellosen Klimawandels.“ Noch schlimmer ist die Aussicht, dass Terroristen die genetische Wissenschaft missbrauchen, um Viren zu erzeugen, die unsere Spezies auslöschen könnten.

Kurz gesagt, Hawkings Blick in die Zukunft ist nicht optimistisch. Aber was konnte man erwarten? Der Physiker aus Cambridge musste jahrzehntelang schwere körperliche Unfähigkeit ertragen. Eine harsche Lebenseinstellung ist daher kaum verwunderlich.

Stephen William Hawking wurde am 8. Januar 1942 geboren — Auf den Tag genau 300 Jahre nach dem Tod eines anderen großen Physikers, Galilei. Er wuchs mit einem Bruder und zwei Schwestern im bürgerlichen St Albans nordwestlich von London auf. Es war ein sicheres Leben, das durch die leichte Exzentrizität seiner Eltern gemildert wurde – das Familienauto war ein schwarzes Londoner Taxi, und die Ferien wurden in einem Zigeunerwagen verbracht. Sein Vater Frank war medizinischer Forscher, während seine Mutter Isobel – die noch lebt – eine Liberale, eine Freidenkerin und ein dauerhafter Einfluss war.

An der örtlichen öffentlichen Schule galt Hawking als Streber, der Popmusik für Jazz, klassische Musik und Debatten meidete. Er zeigte auch eine unheimliche Fähigkeit, Lösungen für komplexe Probleme ohne Berechnungen oder Experimente zu visualisieren, ein Talent, das sich in späteren Jahren als unschätzbar erweisen sollte. Hawking erhielt ein Stipendium für das University College in Oxford und machte 1962 seinen ersten Platz in Physik, bevor er nach Cambridge ging, um Kosmologie zu studieren.

Damals setzte sich die Urknalltheorie der Geburt des Universums bei Astronomen nur langsam durch. Es war offensichtlich, dass Galaxien voneinander wegflogen, weil das gesamte Universum vor etwa 15.000 Millionen Jahren plötzlich explodiert war, wurde argumentiert. Aber einige Wissenschaftler mochten diese Vorstellung nicht. Es war einfach zu grob. Insbesondere lehnte eine Gruppe russischer Wissenschaftler die Vorstellung ab, dass das gesamte Universum von einem einzigen Punkt oder einer Singularität aus ausgebrochen sei, und behauptete, sie könnten zeigen, dass es sich lediglich von einem früheren ausgedehnten Zustand zu einem kleineren, aber nicht unendlich kleinen Zustand zusammengezogen habe bevor es wieder erweitert wird.

„Dieser sogenannte Beweis hat mir nicht gefallen“, sagt Hawking. Also führten er und ein anderer Kosmologe aus Cambridge, Roger Penrose, eine Reihe eleganter Berechnungen durch, die zeigten, dass die Idee einer kosmischen Singularität richtig war. "Das Universum begann an einem einzigen, unendlich dichten Punkt, an dem die Zeit ihren Anfang nahm." Der junge Physiker hatte begonnen, sich zu profilieren.

Ungefähr zu dieser Zeit stellte Hawking fest, dass seine Bewegungen ungeschickt wurden. Dann bemerkte sein Vater seine mangelnde Koordination und nahm seinen Sohn zu medizinischen Tests mit. Die Ergebnisse waren düster. „Ich habe verstanden, [dass die Ärzte] erwartet haben, dass es schlimmer wird, und sie konnten nichts tun, außer mir Vitamine zu geben“, sagt Hawking. Schließlich gaben ihm Spezialisten einen Namen: Amyotrophe Lateralsklerose, manchmal auch als Lou-Gehrig-Krankheit bekannt, eine Art Motoneuron-Erkrankung, die den Betroffenen ihre Muskelkraft entzieht und in der Regel mit einem vorzeitigen Tod endet.

Hawking stürzte in eine tiefe Depression und blieb bis spät in die Nacht wach und hörte seinem geliebten Wagner zu. Allerdings gab es kein Getränk, betont er. Entgegen vielen Zeitungsberichten suchte er keinen Trost im Alkohol. Stattdessen fand er Trost bei einer alten Freundin, Jane Wilde. Sie verliebten sich ineinander und beschlossen zu heiraten. „Diese Verlobung hat mein Leben verändert“, erinnert sich Hawking. "Es gab mir etwas, wofür ich leben konnte."

Innerhalb weniger Jahre war Hawking an einen Rollstuhl gefesselt und wurde zunehmend auf die Hilfe anderer angewiesen. Aber obwohl sein Körper gefangen war, wanderte sein Intellekt weiter. In gewisser Hinsicht hatte er Glück, dass sein Beruf einzigartig intellektuell war. Er war Theoretiker und musste daher keine Experimente im Labor durchführen. Also begann Hawking über Schwarze Löcher nachzudenken, die Überreste kollabierter Sterne, die so dicht sind, dass ihnen nicht einmal Licht entkommen kann. Es wurde angenommen, dass die Zahl dieser Sternenfriedhöfe mit dem Altern des Universums unaufhaltsam zunehmen würde. Langsam gingen die Lichter im Kosmos aus, während Materie in die bodenlosen Leeren von immer mehr Schwarzen Löchern gesaugt wurde.

Aber die Idee nörgelte an Hawking. 1974 führte er eine Reihe von Berechnungen durch, die zeigten, dass in einigen Fällen ein Schwarzes Loch tatsächlich Energie ausstrahlen konnte, was der gängigen Vorstellung widersprach, dass es sich um eine Einbahnstraße handelte. Hawking ging davon aus, dass das Schwarze Loch immer kleiner werden würde, bis es die Größe eines Atomkerns erreichte, obwohl es immer noch beeindruckende 1.000 bis 100.000.000 Tonnen wiegte. Dann würde es in einer gewaltigen Explosion ausbrechen.

Diese Vorstellung kam anfangs ziemlich schlecht an, wie sich Jane Hawking in ihrem neu veröffentlichten erinnert Reisen in die Unendlichkeit: Mein Leben mit Stephen. Sie erinnert sich lebhaft an den Vortrag, bei dem ihr Mann einer Versammlung von Physikern im Rutherford Appleton Laboratory in Oxfordshire seine Ideen über Schwarze Löcher erläuterte.

In seinem Stuhl zusammengesunken und in einer leisen Flüsterrede beschrieb Hawking seine ketzerische Idee: Schwarze Löcher sind nicht wirklich „schwarz“. Schließlich war sein Vortrag zu Ende. „Es herrschte Stille“, sagt Jane. „Dann sprang der Vorsitzende, Professor John G. Taylor vom King’s College in London, auf und polterte: ‚Das ist ziemlich absurd. Ich habe keine andere Wahl, als diese Sitzung sofort zu beenden.‘“ Vor dem Sitzungssaal versammelten sich Wissenschaftler in geschockten Gruppen, um über das gerade Gehörte zu diskutieren. Hawking war reuelos. „Es gibt nichts Besseres als den Heureka-Moment, etwas zu entdecken, das vorher niemand wusste“, sagt Hawking mit typischem schelmischen Humor. "Ich werde es nicht mit Sex vergleichen, aber es dauert länger."

Hawking führte seine Idee der Schwarzen-Loch-Strahlung später in einem Papier aus, das er bei der renommierten Zeitschrift einreichte Natur. Dies wurde zunächst abgelehnt, später aber akzeptiert und schließlich nach geringfügigen Änderungen von Hawking veröffentlicht. Langsam wurde die Idee, dass Schwarze Löcher Strahlung aussenden können, zum Mainstream und wird jetzt von Kosmologen weithin akzeptiert. Tatsächlich ist diese Energie einfach als Hawking-Strahlung bekannt. Die Theorie – die als sein beständigstes und wichtigstes wissenschaftliches Vermächtnis eingestuft wurde – war ein besonderer Triumph für Hawking, da sie seine erste bemerkenswerte Leistung bei seinen Versuchen darstellte, die Physik zu vereinheitlichen, in diesem Fall durch die Verwendung von Schwarzen Löchern, um die großräumige Struktur des Kosmos in Einklang zu bringen mit der kleinen Struktur des Atoms. Seine Arbeit an Schwarzen Löchern ebnete auch den Weg dafür, dass Hawking 1974 zum Fellow der Royal Society gewählt wurde.

Drei Jahre später wurde Hawking zum Lucasian Professor of Mathematics in Cambridge ernannt, ein Posten, den Isaac Newton drei Jahrhunderte zuvor innehatte. Zu diesem Zeitpunkt fiel es dem Kosmologen sogar schwer, zu sprechen. „Ich schrieb wissenschaftliche Arbeiten, indem ich einer Sekretärin diktierte, und ich hielt Seminare durch einen Dolmetscher, der meine Worte deutlicher wiederholte“, erinnert sich Hawking. Tatsächlich konnten nur wenige Personen außerhalb seiner unmittelbaren Familie verstehen, was er sagte, und seine Kinder – Lucy, Robert und Timothy – mussten oft auch als Dolmetscher fungieren.

Der größte Teil der Last, sich um Hawking zu kümmern, war inzwischen auf Janes Schultern gefallen, ein Punkt, der von Lucy Hawking betont wurde. „Nachdem sie die Kinder für die Schule fertig gemacht hatte, hob sie meinen Vater aus dem Bett und auf seinen Stuhl. Dann wusch sie ihn, fütterte ihn und brachte ihn zur Arbeit.“

Es ist ein entscheidender Punkt. Hawking hat Wunder vollbracht, während er unter immensen Behinderungen litt, aber dies wurde nur durch große Opfer von anderen bewerkstelligt. „Mein Vater hat einen entschiedenen Unglauben an seine eigene Behinderung aufrechterhalten oder eher die Unfähigkeit, etwas zu akzeptieren, was er nicht kann“, fügt Lucy hinzu. „Diese Haltung ist bewundernswert und ärgerlich. Angesichts einer langen Treppe, um eine Aussicht zu sehen, die zuverlässig als nicht sehr aufregend bezeichnet wird, treibt sein Beharren darauf, trotzdem nach oben gehoben zu werden, starke Männer zu Tränen. Diese Entschlossenheit ist zweifellos das, was ihn trägt.“

1988 unternahm Hawking seinen ersten ernsthaften Versuch, die Wissenschaft zu popularisieren: Eine kurze Geschichte der Zeit. Obwohl sich das Buch an die Öffentlichkeit richtete, erwies es sich mit seinen Streifzügen in Themen wie imaginäre Zeit und 11-dimensionaler Raum als ziemlich schwer zu folgen. Nichtsdestotrotz wurde es ein internationaler Bestseller und hat sich seitdem mehr als 25 Millionen Mal verkauft, was Hawkings ansonsten magere Kassen enorm aufwertete.

Das Buch ist neben seiner erstaunlichen Popularität auch für seinen kryptischen letzten Satz bekannt. Nach der Vereinigung der Theorien der Gravitation und der Quantenmechanik wird die Menschheit dann sicherlich „den Geist Gottes“ kennen, schrieb Hawking. Der Satz brachte eine Vielzahl anderer Kosmologiebücher mit dem Titel „Geist Gottes“ hervor und löste auch intensive Spekulationen aus, dass Hawking – ein bekennender Atheist – im späteren Leben zur Religion gefunden hatte. Erst kürzlich hat der Wissenschaftler seine wahre Bedeutung erklärt. „Was ich meinte, als ich sagte, dass wir den Geist Gottes kennen würden, war, dass wir in der Position Gottes wären, wenn wir die vollständigen Gesetze entdecken und verstehen würden, warum das Universum existiert. Also nein, Hawking ist nicht den Schmeicheleien der Religion erlegen.

1985 erkrankte Hawking an einer Lungenentzündung, eine lebensbedrohliche Krankheit für einen Mann in seinem Zustand. Seine schweren Atemprobleme führten zu einer Tracheotomie, die seine verbleibende Sprachfähigkeit zerstörte. Glücklicherweise war eine technologische Lösung zur Hand. Hawkings Rollstuhl wurde mit einem computergestützten Sprachsynthesizer ausgestattet, der es ihm ermöglichte, Wörter und Sätze zu generieren, wenn auch mit einem relativ ruhigen Tempo von 15 Wörtern pro Minute. Trotzdem verhinderte das Gerät, dass Hawking völlig von der Kommunikation mit der Menschheit abgeschnitten wurde.

Zu diesem Zeitpunkt hatte Hawking drei Jahrzehnte länger gelebt, als die Ärzte erwartet hatten, obwohl er immer noch in der Lage war, Schocks zu verabreichen. 1990 gab er bekannt, dass er sich von Jane scheiden lassen würde, die ihn mehr als 25 Jahre lang betreut hatte, und stattdessen bei seiner Krankenschwester Elaine Mason leben würde. Elaine und Hawking heirateten schließlich, und die Gewerkschaft löste wütende Reaktionen seiner Familie aus. Jane verurteilte ihn bitter als „allmächtigen Despoten“, der Menschen für seine eigenen Zwecke ausnutze, während seine Tochter Lucy seine Einstellung zu seiner Familie mit „dem Monopoly-Hotel in der Nähe ihrer kleinen Häuser“ verglich. Hawkings zweite Ehe hält jedoch nur wenige Jahre. Er und Mason haben kürzlich ein Scheidungsverfahren eingeleitet und leben nicht mehr zusammen.

In den 1990er Jahren war Hawking zu einer internationalen Institution geworden, die in seinem elektronischen Streitwagen mit seinem müden, hängenden Kopf und dem roboterähnlichen Sprachsynthesizer durch die Vorlesungskreise der Welt rollte. Ob er ihm gleicht oder nicht, er hat die Idee eines reinen, körperlosen Intellekts verkörpert, eines Mannes, der das Universum in seinem Geist durchschauen kann, des klügsten Menschen der Welt, der in einem ausgezehrten Körper gefangen ist.

Hawking seinerseits hat das Rampenlicht genossen. Er trat mit Schauspielern auf, die Einstein und Newton spielten Star Trek: Die nächste Generation und auch als Charakter in Die Simpsons. „Ihre Theorie eines Donut-förmigen Universums ist interessant, Homer“, verkündet er. "Vielleicht muss ich es stehlen." (Heute baumelt noch ein Lisa-Simpson-Schlüsselanhänger an seinem Computer, daneben steht ein Zettel: „Ja, ICH BIN der Meister des Zentrums des Universums.“)

Gewiss, das Selbstbewusstsein des Mannes scheint unantastbar, und trotz seiner Behinderung kann er problemlos ein Meeting führen, wie Hawking kürzlich mit Forschern am CERN, Europas Labor für massive Teilchenphysik in der Nähe von Genf, sprach. Der Haupthörsaal des Zentrums war vollgestopft mit Physikern, Mathematikern und Kosmologen, die Hawkings neueste Gedanken über die Struktur des Universums und seine Versuche, Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenmechanik zu kombinieren, hören wollten. Er hat nicht enttäuscht.

Wie Hawking seinem Publikum sagte, ist ein großes Problem für die moderne Kosmologie die grundlegende Frage, was vor dem Urknall existierte. „Ich habe jedoch festgestellt, dass sich die Zeit wie eine andere Dimension verhält, wenn man die Allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantenmechanik kombiniert. Sie können sich vorstellen, dass das Universum wie der Südpol der Erde ist, wobei die Breitengrade die Rolle der Zeit spielen. Das Universum würde daher am Südpol beginnen und im Laufe der Zeit – das Äquivalent einer Bewegung nach Norden um den Globus – das Universum ausdehnen. Zu fragen, was vor dem Beginn des Universums geschah, wäre also so, als würde man fragen, was südlich des Südpols liegt. Es wäre bedeutungslos.“

Hawking stellt sich die Entstehung des Universums wie die Bildung von Dampfblasen in kochendem Wasser vor. Kleinere Blasen kollabieren auf sich selbst, so wie mikroskopische Universen – bevor sie Zeit haben, Materie, Sterne oder Lebewesen zu erzeugen. Größere Blasen würden sich jedoch schnell ausdehnen, und in unserem Fall würden die entsprechenden Universen die perfekten physikalischen Bedingungen für die Entwicklung von Galaxien und Menschen bieten. „Wir sind das Produkt von Quantenfluktuationen im frühen Universum“, sagt er.

Tatsächlich war der Hörsaal des CERN ein besonders passender Veranstaltungsort für Hawking, denn der riesige Teilchenbeschleuniger des Zentrums – der Large Hadron Collider (LHC), dessen Bau im nächsten Jahr abgeschlossen wird – bietet der Wissenschaft nun die besten Chancen, einige von Hawkings Theorien zu beweisen. In wenigen Monaten wird der riesige Collider subatomare Teilchen mit kolossalen Energien ineinander schleudern und riesige Mengen noch kleinerer Teilchen freisetzen.

„Wir wissen noch nicht genau, was der LHC produzieren wird“, sagt CERN-Sprecher James Gillies. „Es besteht jedoch eine echte Chance, dass Tausende von mikroskopisch kleinen Schwarzen Löchern entstehen, die dann zerfallen und Hawking-Strahlung freisetzen. Das gibt Wissenschaftlern die erste Chance, die Hawking-Strahlung direkt zu untersuchen, und wäre der perfekte Beweis dafür, dass seine Ideen richtig sind. Hawking wäre auch ein sehr starker Kandidat für einen Nobelpreis.“

Eine solche Auszeichnung wäre eine angemessene Ehrung für einen Wissenschaftler, der unter unvorstellbar schwierigen Umständen gearbeitet hat, um Licht in die Ursprünge des Universums zu bringen. Es würde auch von seiner Familie, mit der sich Hawking kürzlich versöhnt hat, herzlich willkommen geheißen. (Jane Hawkings neues Buch ist im Wesentlichen eine Überarbeitung ihrer ersten Biografie von Stephen, Musik, um die Sterne zu bewegen, wobei die bitteren Beleidigungen des früheren Wälzers durch fürsorglichere Prosa ersetzt wurden. Es bleibt abzuwarten, ob dies dazu beiträgt, mehr Exemplare zu verkaufen.)

Was seine neuere Arbeit angeht, Hawkings Output – wie so viele andere Theoretiker in ihrer späteren Laufbahn – an Qualität verloren hat. „Die einzige Sache, für die er – unter Physikern – in Erinnerung bleiben wird, ist die Hawking-Strahlung“, sagt der Physiker Peter Coles von der Nottingham University. „Niemand hat es bisher beobachtet, aber es gibt kaum einen Wissenschaftler, der darauf wetten würde, dass Hawking falsch lag. Und danach hat er einige großartige Arbeiten zur Thermodynamik von Schwarzen Löchern geleistet. Aber seit 20 Jahren gibt es nicht viel Neues oder Spannendes.“

Hawkings jüngste Arbeit beschäftigt sich mit dem „Informationsparadox“. Wenn ein Schwarzes Loch explodiert, können Sie aus der abgegebenen Strahlung sagen, was ursprünglich in dieses Schwarze Loch strömte? Bis vor kurzem sagte Hawking, die Antwort sei, dass keine Informationen aus einem explodierenden Schwarzen Loch kommen. Aber dann änderte Hawking seine Meinung und schrieb ein Papier, in dem er darauf hinwies, dass Informationen aus einer solchen Explosion gewonnen werden könnten.

Leider wurde das Papier nicht durch eine Veröffentlichung in einer begutachteten Zeitschrift, sondern durch eine Pressemitteilung angekündigt, die vor einem Vortrag herumgereicht wurde. Allein dies irritierte die Wissenschaftler. Schlimmer noch, einige denken jetzt, dass das Papier fehlerhaft ist. Die Jury steht noch aus.

Auf jeden Fall sollten wir nicht mit der Vorstellung davonlaufen, dass Hawking einer der größten Physiker der Welt ist. Hawking erhebt keinen solchen Anspruch selbst und seine Kollegen auch nicht. In einer Umfrage der Fachzeitschrift Physics World vor einigen Jahren wurden die besten Physiker der Welt gebeten, den größten Praktiker ihres Fachs zu nennen. Erster wurde Albert Einstein mit 119 Stimmen. Isaac Newton folgte mit 46 Stimmen, und Ernest Rutherford, der die Struktur des Atoms entschlüsselte, schaffte es mit 20 Stimmen gerade in die Top 10. Und Stephen Hawking? Er kam auf den letzten Platz, zusammen mit mehreren anderen wissenschaftlichen Mitläufern, die jeweils eine Stimme erhielten.

„Hawking ist so unverwechselbar, gefangen in seinem Rollstuhl mit seiner seltsamen Stimme, dass er seit Einstein der berühmteste Physiker der Welt ist“, fügt Coles hinzu.„Aber es gibt Dutzende anderer Physiker – darunter Bohr, Planck, Schrödinger, Feynman, Dirac und Weinberg – die unseren Blick auf das Universum wesentlich verändert haben, aber der Öffentlichkeit unbekannt bleiben.“

Keine Frage, Hawking ist ein enorm talentierter Wissenschaftler, dessen Leistungen angesichts seiner körperlichen Behinderung umso beeindruckender sind. Sein vielleicht größter Beitrag zur Wissenschaft ist jedoch nicht seine Arbeit an Schwarzen Löchern oder Theorien über die Quantengravitation, sondern seine Fähigkeit, mit der Öffentlichkeit in Kontakt zu treten und mit ihnen den Funken der Freude zu teilen, den all diejenigen empfinden, die die Wunder und Geheimnisse der Welt bewundern das Universum.

Robin McKie

Robin McKie ist Wissenschafts- und Technologieredakteur bei der Zeitung Observer in London.

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Eine kurze Geschichte von Stephen Hawking

APS und die Smithsonian Institution waren gemeinsam Gastgeber der Washington, D.C.-Premiere von Die Theorie von allem über das Leben von Stephen Hawking.

Liebe, Ruhm, Triumph, Tragödie und Wissenschaft treffen aufeinander Die Theorie von allem, der neue Film, der auf dem Leben des renommierten Kosmologen Stephen Hawking basiert. Es ist ein humanisierendes Porträt des Physikers und seiner Beziehung zu seiner ersten Frau Jane Wilde Hawking.

Nach der Erzählung ihrer Memoiren beginnt der Film damit, dass sich Hawking und Wilde zum ersten Mal an der Universität Cambridge treffen. Der Funke zwischen ihnen ist unbestreitbar, aber bald erfährt Hawking, dass er an Amyotropher Lateralsklerose (ALS) – Lou-Gehrig-Krankheit – leidet, und die Ärzte geben ihm nur noch zwei Jahre zu leben.

Die Geschichte, die sich entfaltet, weicht weit von der traditionellen Hollywood-Liebesgeschichte ab. Hawking ist bekannt dafür, dass er alle Chancen übertrifft, da er Jahrzehnte länger lebt, als irgendjemand vorhergesagt hat, aber fast die gesamte Muskelkontrolle in seinem Körper verliert. Trotzdem wird er ein Bestsellerautor und einer der angesehensten Physiker der Welt. Seine Geschichte ist bekannt, aber weniger bekannt sind die persönlichen Kämpfe, die er und seine Frau in ihrem Haus in Cambridge durchmachten, als sein Ruhm wuchs und die Krankheit seinen Körper verwüstete.

Bei der Premiere in Washington, D.C., die gemeinsam von APS und der Smithsonian Institution moderiert wurde, beschrieb Drehbuchautor Anthony McCarten, wie er Jane Hawkings Memoiren adaptieren wollte. Reisen in die Unendlichkeit: Mein Leben mit Stephen, das ihre Ehe mit dem berühmtesten Physiker der Welt aufzeichnet. „Ich wollte diesen außergewöhnlichen und einzigartigen Memoiren gerecht werden“, sagte McCarten.

Es ist eine komplizierte Memoiren, sich anzupassen, denn im wirklichen Leben gibt es kein ordentliches, glückliches Ende in Hollywood. Jahrelang vereinte die Liebe zwischen Jane und Stephen Hawking sie im Kampf gegen die sich ausbreitende Krankheit und Hawkings wachsende Berühmtheit. Aber der Film endet kurz nach der Trennung im Jahr 1990, als Hawking sie für eine seiner Krankenschwestern verließ, fünf Jahre später heiratete Jane Hawking ihren Chorlehrer.

Es ist Eddie Redmaynes bemerkenswerte Leistung, die Hawkings Menschlichkeit in seinen besten und schlimmsten Zeiten zum Ausdruck bringt. „Ich denke, eines der besten Dinge an meinem Job ist, zwischen verschiedenen Welten zu springen und in sie einzutauchen“, sagte Redmayne bei der Premiere.

Er verbrachte mehrere Monate mit Menschen mit verschiedenen Stadien von ALS, um sich auf seine Rolle im Film vorzubereiten. Die Mühe hat sich gelohnt: Redmayne verliert sich komplett in der Rolle und gibt Hawkings Persönlichkeit und Manierismen perfekt wieder. Schon jetzt gibt es eine enorme Menge an Oscar-Buzz um seine Leistung.

Obwohl das Hauptaugenmerk des Films auf der Beziehung zwischen Hawking und seiner Frau liegt, ist seine einflussreiche Arbeit, die bahnbrechende Theorien in der Kosmologie entwickelt, das narrative Rückgrat des Films. „Wir machen keine Ausreden. Wir haben unsere Hausaufgaben in der Wissenschaft gemacht“, sagte McCarten.

Dem Film gelingt es gut, die schwierige Balance zwischen zu viel und zu wenig Wissenschaft zu finden. Die Diskussionen über Relativität und Ereignishorizonte verwenden manchmal einige unangenehme Metaphern oder ungewöhnliche Wendungen, aber sie fühlen sich selten herablassend oder zu einfach an.

Von Schwarzen Löchern wurde angenommen, dass sie nichts aussenden. Aber in seinem großen Heureka-Moment schaut Hawking in die brennende Glut eines Feuers und hat einen Inspirationsschub. Die Szene bricht zu einem Vortrag ab, den er einem hochkarätigen Physikerpublikum über die Grundlagen der Hawking-Strahlung hält. Der Film erwähnte kaum die wochenlange Arbeit, die er damit verbrachte, die Theorie zu entwickeln.

„Das ist vielleicht nicht die Art und Weise, wie Stephen Hawking darauf gekommen ist“, sagte David Kaiser vom MIT, der auch bei der Premiere war. "Es ist ein zweistündiger Film, der versucht, ein großes Gebiet abzudecken."

Abgesehen von Heureka-Momenten zeigt es den Prozess der Wissenschaft viel besser als die meisten anderen Filme über Wissenschaftler. In einer anderen Szene postuliert Hawking eine Theorie über die Natur des Urknalls. Sein Professor ist fasziniert, lobt seine Hypothese und sagt dann einfach: "Jetzt mach die Mathe." Laut Kaiser gibt uns die Szene „einen Einblick in den von Natur aus kollaborativen und gemeinschaftlichen Prozess“, an dem sich Wissenschaftler beteiligen.

Die Theorie von allem, 123 Min., produziert von Working Title Films, Vertrieb von Focus Features, Kinostart am 7. November.

Zugehörige Informationen

©1995 - 2021, AMERICAN PHYSICAL SOCIETY
APS fördert die Weiterverbreitung der in dieser Zeitung enthaltenen Materialien, sofern die Quellenangabe vermerkt und die Materialien nicht gekürzt oder verändert werden.

Herausgeber: David Voss
Wissenschaftlicher Autor: Michael Lucibella
Art Director und Special Publications Manager: Kerry G. Johnson
Publikationsgestalter und Produktion: Nancy Bennett-Karasik


Schildkröten ganz unten: Stephen Hawkings Eine kurze Geschichte der Zeit

“Stephen Hawking eröffnet sein neues Buch mit einer wunderbaren alten Anekdote. Einem berühmten Astronomen wurde nach einem Vortrag von einer älteren Dame, die vielleicht unter dem Einfluss des Hinduismus stand, gesagt, dass seine Kosmologie völlig falsch sei. Die Welt, sagte sie, ruht auf dem Rücken einer Riesenschildkröte. Als die Astronomin fragte, worauf die Schildkröte stehe, antwortete sie: „Du bist sehr klug, junger Mann, sehr klug. Aber es sind Schildkröten ganz unten.’

Die meisten Leute, schreibt Hawking, würden diese Kosmologie lächerlich finden, aber wenn wir die Schildkröten als Symbol für immer grundlegendere Gesetze nehmen, ist der Turm nicht so absurd. Es gibt zwei Möglichkeiten, es anzuzeigen. Entweder ist eine einzelne Schildkröte unten und steht auf nichts, oder es sind Schildkröten ganz unten. Beide Ansichten werden von führenden Physikern vertreten.

“Hawking, vierundvierzig Jahre alt, ist Lucasian Professor of Mathematics an der Cambridge University, einem Lehrstuhl von Isaac Newton und Paul Dirac. Kaum ein lebender Physiker könnte diesen Stuhl verdienter besetzen, obwohl Hawking, wie viele inzwischen wissen, seit zwei Jahrzehnten an einen Rollstuhl gefesselt ist. Er ist bereits eine Legende, nicht nur wegen seiner brillanten Beiträge zur theoretischen Physik, sondern auch wegen seines Mutes, Optimismus und Humors angesichts einer lähmenden Krankheit. Die Lou-Gehrig-Krankheit nagt zwar an seinem Körper, aber sie hat seinen Geist intakt gelassen. Hawking sieht sich tatsächlich als glücklich. Er hat einen Beruf gewählt, in dem er ganz in seinem Kopf arbeiten kann, und seine Behinderung hat ihn von zahlreichen akademischen Pflichten befreit.

Ein durch eine Lungenentzündung im Jahr 1985 notwendig gewordenes Tracheostoma hat seine Stimme verstummt. Er spricht über einen Computer und einen Sprachsynthesizer, der an seinem Rollstuhl befestigt ist. Da der Synthesizer in Kalifornien hergestellt wurde, entschuldigt er sich bei Fremden für seinen amerikanischen Akzent. Er hat eine hingebungsvolle Frau und drei Kinder. Er hat die Vereinigten Staaten etwa dreißig Mal besucht, Moskau sieben Mal und ist um die Welt geflogen. Einmal rollte er sich in einer Chicagoer Diskothek auf den Boden und drehte seinen Stuhl im Takt der Musik.

Eine kurze Geschichte der Zeit ist Hawkings erstes populär geschriebenes Buch. Gewarnt, dass jede Gleichung den Umsatz halbieren würde, hat er alle Formeln außer Einsteins berühmtem E = mc2 weggelassen, von dem er hofft, dass es nicht die Hälfte seiner Leser erschrecken wird. Hawkings Prosa ist so informell und klar wie seine Themen tiefgründig sind.

“Bevor er sein neues Modell des Universums beschreibt, bietet Hawking einen kunstvoll verdichteten Überblick über Relativitätstheorie und Quantenmechanik. In Newtons Kosmologie ist Bewegung ‘absolut,’ in dem Sinne, dass sie relativ zu einem festen, bewegungslosen Raum gemessen werden kann, den die Physiker des 19. eine unveränderliche Zeit durchdringt das Universum. Einstein hat beide Vorstellungen aufgegeben. Raum und Zeit wurden zu einer einzigen Struktur verschmolzen. Licht wurde die einzige nicht-relative Bewegung, deren Geschwindigkeit unmöglich zu überschreiten war und sich unabhängig von der Bewegung des Beobachters nie änderte. Schwerkraft und Trägheit wurden zu einem einzigen Phänomen, nicht zu einer ‘Kraft’, sondern lediglich zur Tendenz von Objekten, möglichst einfache Wege durch eine Raumzeit zu nehmen, die durch die Anwesenheit großer Materiemassen wie Sterne und Planeten verzerrt wurde.

“Hawking widmet Schwarzen Löchern zwei Kapitel. Obwohl es noch keine entscheidenden Beweise für die Existenz von Schwarzen Löchern gibt, sind die meisten Kosmologen heute davon überzeugt. (Der beste Kandidat für ein Schwarzes Loch ist der unsichtbare Teil eines Doppelsternsystems im Sternbild Cygnus, der Schwan.) Hawkings Hauptbeitrag zur Theorie des Schwarzen Lochs bestand darin zu zeigen, dass Quantenwechselwirkungen, wenn die Materie eines Sterns in ein Schwarzes Loch fällt, auftreten und Partikel entweichen in der sogenannten „Hawking-Strahlung“. Wie der Titel eines Kapitels andeutet, ‘Schwarze Löcher sind nicht so schwarz.’ Mini-Schwarze Löcher sind winzige Strukturen, die sich nach dem Urknall möglicherweise in großer Zahl gebildet haben. Hawking zeigte, dass sie durch Strahlung verdampfen und schließlich explodieren, wenn sie existieren.

“Es ist nicht klar, ob Hawking ein Determinist ist, der glaubt, dass Geschichte so sein muss, wie sie ist, oder ob Zufall und freier Wille eingreifen, obwohl er zu Beginn seines Buches ein seltsames Paradox aufwirft. Wenn der Determinismus regiert, würde er das Ergebnis unserer Suche nach universellen Gesetzen bestimmen, aber warum sollte er bestimmen, dass wir aus den Beweisen die richtigen Schlussfolgerungen ziehen? Könnte es nicht ebenso gut bestimmen, dass wir die falschen Schlüsse ziehen? Oder gar keine Schlussfolgerung?’ Da sich die Suche bisher als zunehmend erfolgreich erwiesen hat, sieht Hawking keinen Grund, Einsteins Glauben aufzugeben, dass der Alte vielleicht subtil, aber nicht bösartig ist.

“ Wie Carl Sagan in seiner einfühlsamen Einführung erkennt, handelt es sich in Hawkings Buch fast genauso um Gott wie um Zeit und das Universum.

…oder vielleicht über die Abwesenheit Gottes. Das Wort Gott füllt diese Seiten. Hawking begibt sich auf die Suche, um Einsteins berühmte Frage zu beantworten, ob Gott bei der Erschaffung des Universums eine Wahl hatte. Hawking versucht, wie er ausdrücklich sagt, den Geist Gottes zu verstehen. Und dies macht das Ergebnis der Bemühungen, zumindest bisher, umso unerwarteter: ein Universum ohne Rand im Raum, ohne Anfang und Ende in der Zeit und nichts für einen Schöpfer zu tun.”


Inhalt

Familie

Hawking wurde am 8. Januar 1942 [24] [25] [26] in Oxford als Sohn von Frank (1905–1986) [27] [28] und Isobel Eileen Hawking ( geborene Walker 1915–2013). [29] [30] [31] [32] Hawkings Mutter wurde in Glasgow, Schottland, in eine Arztfamilie hineingeboren. [33] [34] Sein wohlhabender Urgroßvater väterlicherseits aus Yorkshire übertrieb sich mit dem Kauf von Ackerland und ging dann während der großen landwirtschaftlichen Depression zu Beginn des 20. Jahrhunderts bankrott. [34] Seine Urgroßmutter väterlicherseits rettete die Familie vor dem finanziellen Ruin, indem sie in ihrem Haus eine Schule eröffnete. [34] Trotz der finanziellen Zwänge ihrer Familien besuchten beide Eltern die Universität Oxford, wo Frank Medizin und Isobel Philosophie, Politik und Wirtschaft studierten. [30] Isobel arbeitete als Sekretärin für ein medizinisches Forschungsinstitut und Frank war ein medizinischer Forscher. [30] [35] Hawking hatte zwei jüngere Schwestern, Philippa und Mary, und einen Adoptivbruder, Edward Frank David (1955–2003). [36] [37]

Als Hawkings Vater 1950 Leiter der Abteilung für Parasitologie am National Institute for Medical Research wurde, zog die Familie nach St Albans, Hertfordshire. [38] [39] In St Albans galt die Familie als hochintelligent und etwas exzentrisch [38] [40] Mahlzeiten wurden oft damit verbracht, dass jede Person schweigend ein Buch las. [38] Sie lebten ein sparsames Dasein in einem großen, überladenen und schlecht gepflegten Haus und reisten in einem umgebauten Londoner Taxi. [41] [42] Während einer der häufigen Abwesenheiten von Hawkings Vater in Afrika [43] verbrachte der Rest der Familie vier Monate auf Mallorca, um die Freundin seiner Mutter Beryl und ihren Mann, den Dichter Robert Graves, zu besuchen. [44]

Grundschul- und Sekundarschuljahre

Hawking begann seine Ausbildung an der Byron House School in Highgate, London. Später machte er seine "progressiven Methoden" dafür verantwortlich, dass er in der Schule nicht lesen konnte. [45] [38] In St Albans besuchte der achtjährige Hawking einige Monate lang die St Albans High School for Girls. Zu dieser Zeit konnten jüngere Jungen eines der Häuser besuchen. [44] [46]

Hawking besuchte zwei unabhängige (d. h. kostenpflichtige) Schulen, die erste Radlett School [46] und ab September 1952 die St Albans School [26] [47] nachdem er die elf-plus-Schule ein Jahr früher bestanden hatte. [48] ​​Die Familie legte großen Wert auf Bildung. [38] Hawkings Vater wollte, dass sein Sohn die angesehene Westminster School besuchte, aber der 13-jährige Hawking war am Tag der Stipendienprüfung krank. Seine Familie konnte sich die Schulgebühren ohne die finanzielle Unterstützung eines Stipendiums nicht leisten, daher blieb Hawking in St Albans. [49] [50] Eine positive Konsequenz war, dass Hawking einem Freundeskreis nahe blieb, mit dem er Brettspiele, die Herstellung von Feuerwerkskörpern, Modellflugzeugen und Booten [51] und lange Diskussionen über Christentum und übersinnliche Wahrnehmung genoss. [52] Ab 1958 bauten sie mit Hilfe des Mathematiklehrers Dikran Tahta einen Computer aus Uhrenteilen, einer alten Telefonzentrale und anderen recycelten Komponenten. [53] [54]

Obwohl Hawking in der Schule als "Einstein" bekannt war, war er zunächst akademisch nicht erfolgreich. [55] Mit der Zeit zeigte er eine beachtliche Begabung für naturwissenschaftliche Fächer und beschloss, inspiriert von Tahta, Mathematik an der Universität zu studieren. [56] [57] [58] Hawkings Vater riet ihm, Medizin zu studieren, da er befürchtete, dass es nur wenige Jobs für Absolventen der Mathematik gäbe. [59] Er wollte auch, dass sein Sohn sein eigenes University College in Oxford besuchte Alma Mater. Da es damals noch nicht möglich war, dort Mathematik zu lesen, entschied sich Hawking, Physik und Chemie zu studieren. Trotz des Rats seines Schulleiters, bis zum nächsten Jahr zu warten, erhielt Hawking nach dem Ablegen der Prüfungen im März 1959 ein Stipendium. [60] [61]

Bachelor-Jahre

Hawking begann seine Universitätsausbildung am University College in Oxford [26] im Oktober 1959 im Alter von 17 Jahren. [62] In den ersten 18 Monaten langweilte er sich einsam – die akademische Arbeit fand er „lächerlich leicht“. [63] [64] Sein Physiklehrer Robert Berman sagte später: "Er musste nur wissen, dass etwas getan werden konnte, und er konnte es tun, ohne zu sehen, wie andere Leute es machten." Eine Veränderung trat während seines zweiten und dritten Lebensjahres auf, als Hawking sich laut Berman mehr Mühe gab, "einer der Jungen zu sein". Er entwickelte sich zu einem beliebten, lebhaften und witzigen College-Mitglied, das sich für klassische Musik und Science-Fiction interessierte. [62] Ein Teil der Transformation resultierte aus seiner Entscheidung, dem College-Bootsclub, dem University College Boat Club, beizutreten, wo er eine Rudermannschaft steuerte. [65] [66] Der damalige Rudertrainer stellte fest, dass Hawking ein waghalsiges Image pflegte und seine Crew auf riskanten Kursen steuerte, die zu beschädigten Booten führten. [65] [67] Hawking schätzte, dass er während seiner drei Jahre in Oxford etwa 1.000 Stunden studierte. Diese unscheinbaren Studiengewohnheiten machten es zu einer Herausforderung, seine Abschlussprüfungen zu absolvieren, und er beschloss, nur theoretische Fragen der Physik zu beantworten, anstatt solche, die Faktenwissen erfordern. Ein erstklassiger Honours Degree war Voraussetzung für die Aufnahme seines geplanten Kosmologie-Studiums an der University of Cambridge. [68] [69] Ängstlich schlief er in der Nacht vor den Prüfungen schlecht, und das Endergebnis lag an der Grenze zwischen Ehren erster und zweiter Klasse viva (mündliche Prüfung) bei den Oxford-Prüfern erforderlich. [69] [70]

Hawking war besorgt, dass er als fauler und schwieriger Schüler angesehen wurde. Als er in der Viva darum gebeten wurde, seine Pläne zu beschreiben, sagte er: "Wenn Sie mir einen First verleihen, gehe ich nach Cambridge. Wenn ich einen Second erhalte, bleibe ich in Oxford, also erwarte ich, dass Sie mir einen First geben ." [69] [71] Er wurde höher geschätzt, als er glaubte, wie Berman kommentierte, die Prüfer waren "intelligent genug, um zu erkennen, dass sie mit jemandem sprachen, der weitaus schlauer war als die meisten von sich". [69] Nach einem erstklassigen BA (Hons.) in Physik und einer Reise in den Iran mit einem Freund begann er im Oktober 1962 seine Diplomarbeit in der Trinity Hall, Cambridge. [26] [72] [73 ]

Absolventenjahre

Hawkings erstes Jahr als Doktorand war schwierig. Er war zunächst enttäuscht, als er feststellte, dass ihm Dennis William Sciama, einer der Begründer der modernen Kosmologie, anstelle des bekannten Astronomen Fred Hoyle als Supervisor zugeteilt worden war, [74] [75] und er fand, dass seine Ausbildung in Mathematik für die Arbeit nicht ausreichend war in der Allgemeinen Relativitätstheorie und Kosmologie. [76] Nach der Diagnose einer Motoneuronerkrankung verfiel Hawking in eine Depression – obwohl seine Ärzte ihm rieten, sein Studium fortzusetzen, hielt er es für wenig sinnvoll. [77] Seine Krankheit schritt langsamer voran, als die Ärzte vorhergesagt hatten. Obwohl Hawking Schwierigkeiten hatte, ohne Unterstützung zu gehen, und seine Sprache fast unverständlich war, erwies sich eine anfängliche Diagnose, dass er nur noch zwei Jahre zu leben hatte, als unbegründet. Mit Sciamas Ermutigung kehrte er zu seiner Arbeit zurück. [78] [79] Hawking begann sich einen Ruf für Brillanz und Kühnheit zu entwickeln, als er im Juni 1964 in einer Vorlesung die Arbeit von Fred Hoyle und seinem Studenten Jayant Narlikar öffentlich herausforderte. [80] [81]

Als Hawking sein Studium begann, gab es in der Physik-Community viele Debatten über die vorherrschenden Theorien zur Entstehung des Universums: die Urknall- und die Steady-State-Theorie.[82] Inspiriert von Roger Penroses Theorem einer Raumzeit-Singularität im Zentrum von Schwarzen Löchern wandte Hawking dieselbe Denkweise auf das gesamte Universum an und schrieb 1965 seine Dissertation zu diesem Thema. [83] [84] Hawkings Dissertation [85] wurde 1966 genehmigt. [85] Es gab noch weitere positive Entwicklungen: Hawking erhielt ein Forschungsstipendium am Gonville und am Caius College in Cambridge [86] er promovierte in angewandter Mathematik und Theorie Physik, spezialisiert auf Allgemeine Relativitätstheorie und Kosmologie, im März 1966 [87] und sein Essay "Singularities and the Geometry of Space-Time" teilten sich die höchste Auszeichnung mit einem von Penrose, um den diesjährigen prestigeträchtigen Adams-Preis zu gewinnen. [88] [87]

1966–1975

In seiner Arbeit und in Zusammenarbeit mit Penrose erweiterte Hawking die Konzepte des Singularitätssatzes, die erstmals in seiner Doktorarbeit untersucht wurden. Dazu gehörte nicht nur die Existenz von Singularitäten, sondern auch die Theorie, dass das Universum als Singularität begonnen haben könnte. Ihr gemeinsamer Aufsatz wurde 1968 Zweiter im Wettbewerb der Gravity Research Foundation. [89] [90] 1970 veröffentlichten sie einen Beweis dafür, dass das Universum, wenn es der allgemeinen Relativitätstheorie gehorcht und zu einem der von Alexander Friedmann entwickelten Modelle der physikalischen Kosmologie passt, als Singularität begonnen haben muss. [91] [92] [93] Im Jahr 1969 akzeptierte Hawking ein speziell eingerichtetes Fellowship for Distinction in Science, um bei Caius zu bleiben. [94]

1970 postulierte Hawking den sogenannten zweiten Hauptsatz der Dynamik Schwarzer Löcher, wonach der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs niemals kleiner werden kann. [95] Zusammen mit James M. Bardeen und Brandon Carter schlug er die vier Gesetze der Mechanik Schwarzer Löcher vor und zog eine Analogie zur Thermodynamik. [96] Zu Hawkings Irritation ging Jacob Bekenstein, ein Doktorand von John Wheeler, weiter – und letztendlich richtig –, thermodynamische Konzepte wörtlich anzuwenden. [97] [98]

In den frühen 1970er Jahren unterstützte Hawkings Arbeit mit Carter, Werner Israel und David C. Robinson nachdrücklich Wheelers No-Hair-Theorem, das besagt, dass ein Schwarzes Loch unabhängig von dem ursprünglichen Material, aus dem ein Schwarzes Loch geschaffen wird, vollständig beschrieben werden kann durch die Eigenschaften von Masse, elektrischer Ladung und Rotation. [99] [100] Sein Essay mit dem Titel "Black Holes" wurde im Januar 1971 mit dem Gravity Research Foundation Award ausgezeichnet. [101] Hawkings erstes Buch, Die großräumige Struktur der Raumzeit, geschrieben mit George Ellis, wurde 1973 veröffentlicht. [102]

Ab 1973 wandte sich Hawking dem Studium der Quantengravitation und der Quantenmechanik zu. [103] [102] Seine Arbeit auf diesem Gebiet wurde durch einen Besuch in Moskau und Gespräche mit Yakov Borisovich Zel'dovich und Alexei Starobinsky angespornt, deren Arbeiten zeigten, dass rotierende Schwarze Löcher nach dem Unschärfeprinzip Teilchen emittieren. [104] Zu Hawkings Ärger lieferten seine viel überprüften Berechnungen Ergebnisse, die seinem zweiten Gesetz widersprachen, das behauptete, Schwarze Löcher könnten nie kleiner werden, [105] und Bekensteins Argumentation über ihre Entropie unterstützten. [104] [106]

Seine Ergebnisse, die Hawking 1974 vorstellte, zeigten, dass Schwarze Löcher Strahlung aussenden, die heute als Hawking-Strahlung bekannt ist, die anhalten kann, bis sie ihre Energie erschöpft und verdampft. [107] [108] [109] Die Hawking-Strahlung war zunächst umstritten. In den späten 1970er Jahren und nach der Veröffentlichung weiterer Forschungen wurde die Entdeckung weithin als bedeutender Durchbruch in der theoretischen Physik akzeptiert. [110] [111] [112] Hawking wurde 1974, wenige Wochen nach der Bekanntgabe der Hawking-Strahlung, zum Fellow der Royal Society (FRS) gewählt. Er war damals einer der jüngsten Wissenschaftler, die Fellow wurden. [113] [114]

Hawking wurde 1974 auf die Sherman Fairchild Distinguished Visiting Professorship am California Institute of Technology (Caltech) berufen. Er arbeitete mit einem Freund der Fakultät, Kip Thorne, [115] [8] Die Röntgenquelle Cygnus X-1 war ein Schwarzes Loch. Die Wette war eine "Versicherungspolice" gegen die Behauptung, dass Schwarze Löcher nicht existierten. [116] Hawking gab zu, dass er die Wette 1990 verloren hatte, eine Wette, die die erste von mehreren war, die er mit Thorne und anderen abschließen sollte. [117] Hawking hatte Verbindungen zum Caltech aufrechterhalten und seit diesem ersten Besuch fast jedes Jahr einen Monat dort verbracht. [118]

1975–1990

Hawking kehrte 1975 nach Cambridge zurück, um eine akademisch leitende Position als Reader in Gravitationsphysik zu übernehmen. Die Mitte bis Ende der 1970er Jahre war eine Zeit des wachsenden öffentlichen Interesses an Schwarzen Löchern und den Physikern, die sie untersuchten. Hawking wurde regelmäßig für Print und Fernsehen interviewt. [119] [120] Er erhielt auch zunehmende wissenschaftliche Anerkennung seiner Arbeit. [121] 1975 erhielt er sowohl die Eddington-Medaille als auch die Pius XI. Goldmedaille und 1976 den Dannie-Heineman-Preis, die Maxwell-Medaille und den Maxwell-Preis und die Hughes-Medaille. [122] [123] 1977 wurde er zum Professor mit einem Lehrstuhl für Gravitationsphysik berufen. [124] Im folgenden Jahr erhielt er die Albert-Einstein-Medaille und die Ehrendoktorwürde der Universität Oxford. [125] [121]

1979 wurde Hawking zum Lucasian Professor of Mathematics an der University of Cambridge gewählt. [121] [126] Seine Antrittsvorlesung in dieser Funktion trug den Titel: "Ist das Ende der Theoretischen Physik in Sicht?" und schlug N = 8 Supergravitation als führende Theorie vor, um viele der herausragenden Probleme zu lösen, die Physiker untersuchten. [127] Seine Beförderung fiel mit einer Gesundheitskrise zusammen, die dazu führte, dass er, wenn auch zögerlich, einige Pflegedienste zu Hause annahm. [128] Gleichzeitig vollzog er auch einen Übergang in seiner Herangehensweise an die Physik, wurde intuitiver und spekulativer, anstatt auf mathematischen Beweisen zu bestehen. "Ich hätte lieber Recht als streng", sagte er zu Kip Thorne. [129] 1981 schlug er vor, dass Informationen in einem Schwarzen Loch unwiederbringlich verloren gehen, wenn ein Schwarzes Loch verdampft. Dieses Informationsparadox verstößt gegen den grundlegenden Grundsatz der Quantenmechanik und führte zu jahrelangen Debatten, einschließlich des "Schwarzen Lochkrieges" mit Leonard Susskind und Gerard 't Hooft. [130] [131]

Kosmologische Inflation – eine Theorie, die besagt, dass sich das Universum nach dem Urknall zunächst unglaublich schnell ausdehnte, bevor es sich zu einer langsameren Expansion niederließ – wurde von Alan Guth vorgeschlagen und auch von Andrei Linde entwickelt. [132] Nach einer Konferenz in Moskau im Oktober 1981 organisierten Hawking und Gary Gibbons [8] im Sommer 1982 einen dreiwöchigen Nuffield-Workshop zum Thema „The Very Early Universe“ an der Universität Cambridge, der sich hauptsächlich auf die Inflationstheorie konzentrierte . [133] [134] [135] Hawking begann auch eine neue Linie der quantentheoretischen Erforschung des Ursprungs des Universums. 1981 präsentierte er auf einer Konferenz des Vatikans Arbeiten, die darauf hindeuteten, dass es keine Grenze – oder keinen Anfang oder kein Ende – für das Universum geben könnte. [136] [137]

Hawking entwickelte die Forschung anschließend in Zusammenarbeit mit Jim Hartle [8] und veröffentlichte 1983 ein Modell, das als Hartle-Hawking-Zustand bekannt ist. Es schlug vor, dass das Universum vor der Planck-Epoche keine Grenze in der Raumzeit vor dem Urknall hatte, die Zeit nicht existierte und das Konzept des Anfangs des Universums bedeutungslos ist. [138] Die ursprüngliche Singularität der klassischen Urknallmodelle wurde durch eine dem Nordpol ähnliche Region ersetzt. Man kann nicht nördlich des Nordpols reisen, aber dort gibt es keine Grenze – es ist einfach der Punkt, an dem sich alle nach Norden verlaufenden Linien treffen und enden. [139] [140] Ursprünglich sagte der grenzenlose Vorschlag ein geschlossenes Universum voraus, was Auswirkungen auf die Existenz Gottes hatte. Hawking erklärte: "Wenn das Universum keine Grenzen hat, sondern in sich geschlossen ist. Dann hätte Gott keine Freiheit gehabt zu wählen, wie das Universum begann." [141]

Hawking schloss die Existenz eines Schöpfers nicht aus und fragte nach Eine kurze Geschichte der Zeit "Ist die vereinheitlichte Theorie so zwingend, dass sie ihre eigene Existenz hervorbringt?", [142] auch mit der Aussage "Wenn wir eine vollständige Theorie entdecken, wäre dies der ultimative Triumph der menschlichen Vernunft – denn dann sollten wir den Geist Gottes kennen" [143] Hawking sprach in seinem Frühwerk im übertragenen Sinne von Gott. Im selben Buch schlug er vor, dass die Existenz Gottes nicht notwendig sei, um den Ursprung des Universums zu erklären. Spätere Gespräche mit Neil Turok führten zu der Erkenntnis, dass die Existenz Gottes auch mit einem offenen Universum vereinbar ist. [144]

Weitere Arbeiten von Hawking auf dem Gebiet der Zeitpfeile führten zur Veröffentlichung eines Papiers im Jahr 1985, in dem theoretisiert wurde, dass die Zeit rückwärts laufen würde, wenn die grenzenlose These richtig wäre, wenn das Universum aufhörte zu expandieren und schließlich zusammenbrach. [145] Ein Artikel von Don Page und unabhängige Berechnungen von Raymond Laflamme führten Hawking dazu, dieses Konzept zurückzuziehen. [146] Ehrungen wurden weiterhin verliehen: 1981 wurde ihm die amerikanische Franklin-Medaille verliehen, [147] und in den New Year Honours 1982 wurde er zum Commander of the Order of the British Empire (CBE) ernannt. [148] [149] [150] Diese Auszeichnungen änderten den finanziellen Status von Hawking nicht wesentlich, und motiviert durch die Notwendigkeit, die Ausbildung seiner Kinder und die Haushaltskosten zu finanzieren, beschloss er 1982, ein populäres Buch über das Universum zu schreiben, das zugänglich sein sollte an die breite Öffentlichkeit. [151] [152] Anstatt mit einer akademischen Presse zu veröffentlichen, unterzeichnete er einen Vertrag mit Bantam Books, einem Massenverlag, und erhielt einen großen Vorschuss für sein Buch. [153] [154] Ein erster Entwurf des Buches, genannt Eine kurze Geschichte der Zeit, wurde 1984 fertiggestellt. [155]

Eine der ersten Nachrichten, die Hawking mit seinem Spracherzeugungsgerät produzierte, war die Bitte an seinen Assistenten, ihm beim Schreiben zu helfen Eine kurze Geschichte der Zeit. [156] Peter Guzzardi, sein Redakteur bei Bantam, drängte ihn, seine Ideen klar in nicht-technischer Sprache zu erklären, ein Prozess, der viele Überarbeitungen von einem zunehmend irritierten Hawking erforderte. [157] Das Buch wurde im April 1988 in den USA und im Juni in Großbritannien veröffentlicht und erwies sich als außerordentlicher Erfolg, stieg schnell an die Spitze der Bestsellerlisten in beiden Ländern und blieb dort monatelang. [158] [159] [160] Das Buch wurde in viele Sprachen übersetzt, [161] und verkaufte sich schließlich schätzungsweise 9 Millionen Mal. [160]

Die Aufmerksamkeit der Medien war intensiv, [161] und a Nachrichtenwoche Magazin-Cover und ein TV-Special bezeichneten ihn als "Master of the Universe". [162] Der Erfolg führte zu erheblichen finanziellen Belohnungen, aber auch zu den Herausforderungen des Prominentenstatus. [163] Hawking reiste viel, um für seine Arbeit zu werben, und genoss es, bis in die frühen Morgenstunden zu feiern und zu tanzen. [161] Die Schwierigkeit, die Einladungen und Besucher abzulehnen, ließ ihm nur wenig Zeit für die Arbeit und seine Schüler. [164] Einige Kollegen ärgerten sich über die Aufmerksamkeit, die Hawking erhielt, da sie meinten, es liege an seiner Behinderung. [165] [166]

Er erhielt weitere akademische Anerkennungen, darunter fünf weitere Ehrendoktorwürde, [162] die Gold Medal of the Royal Astronomical Society (1985), [167] die Paul Dirac Medal (1987) [162] und gemeinsam mit Penrose den renommierten Wolf Prize (1988). [168] Bei den Geburtstagsehren 1989 wurde er zum Companion of Honor (CH) ernannt. [164] [169] Berichten zufolge lehnte er Ende der 1990er Jahre eine Ritterschaft ab, weil er Einwände gegen die britische Wissenschaftsförderungspolitik hatte. [170] [171]

1990–2000

Hawking setzte seine physikalische Arbeit fort: 1993 gab er gemeinsam mit Gary Gibbons ein Buch über die euklidische Quantengravitation heraus und veröffentlichte eine Sammelausgabe seiner eigenen Artikel über Schwarze Löcher und den Urknall. [172] 1994 hielten Hawking und Penrose am Newton Institute in Cambridge eine Reihe von sechs Vorträgen, die 1996 als "The Nature of Space and Time" veröffentlicht wurden. [173] 1997 räumte er eine öffentliche wissenschaftliche Wette ein, die er 1991 mit Kip Thorne und John Preskill von Caltech abgeschlossen hatte. Hawking hatte darauf gewettet, dass Penroses Vorschlag einer „kosmischen Zensurvermutung“ – dass es innerhalb eines Horizonts keine „nackten Singularitäten“ geben könne – richtig war. [174]

Nachdem er entdeckt hatte, dass sein Zugeständnis verfrüht gewesen sein könnte, wurde eine neue und raffiniertere Wette abgeschlossen. Dieser spezifizierte, dass solche Singularitäten ohne zusätzliche Bedingungen auftreten würden. [175] Im selben Jahr schlossen Thorne, Hawking und Preskill eine weitere Wette ab, diesmal in Bezug auf das Informationsparadoxon der Schwarzen Löcher. [176] [177] Thorne und Hawking argumentierten, dass die Massenenergie und die Informationen, die von der Hawking-Strahlung getragen werden, "neu" sein müssen und nicht aus dem Inneren des Schwarzen-Loch-Ereignisses stammen, da die Allgemeine Relativitätstheorie es Schwarzen Löchern unmöglich macht, zu strahlen und Informationen zu verlieren Horizont. Da dies der Quantenmechanik der Mikrokausalität widersprach, müsste die Theorie der Quantenmechanik umgeschrieben werden. Preskill argumentierte das Gegenteil, da die Quantenmechanik nahelegt, dass die von einem Schwarzen Loch emittierten Informationen sich auf Informationen beziehen, die zu einem früheren Zeitpunkt eingefallen sind, muss das Konzept der Schwarzen Löcher in der Allgemeinen Relativitätstheorie in irgendeiner Weise modifiziert werden. [178]

Hawking behielt auch sein öffentliches Profil bei, indem er die Wissenschaft einem breiteren Publikum zugänglich machte. Eine Filmversion von Eine kurze Geschichte der Zeit, unter der Regie von Errol Morris und produziert von Steven Spielberg, wurde 1992 uraufgeführt. Hawking wollte, dass der Film eher wissenschaftlich als biografisch ist, aber er war vom Gegenteil überzeugt. Der Film war zwar ein kritischer Erfolg, wurde aber nicht weit verbreitet. [179] Eine populäre Sammlung von Essays, Interviews und Gesprächen mit dem Titel Schwarze Löcher und Babyuniversen und andere Essays wurde 1993 veröffentlicht, [180] und eine sechsteilige Fernsehserie Stephen Hawkings Universum 1997 erschien ein Begleitbuch. Wie Hawking betonte, lag der Fokus diesmal ausschließlich auf der Wissenschaft. [181] [182]

2000–2018

Hawking setzte seine Schriften für ein breites Publikum fort und veröffentlichte Das Universum in Kürze 2001, [183] ​​und Eine kürzere Geschichte der Zeit, das er 2005 mit Leonard Mlodinow verfasste, um seine früheren Werke zu aktualisieren, um sie einem breiteren Publikum zugänglich zu machen, und Gott schuf die ganzen Zahlen, Die ab 2006 Hawking im Jahr 2006 [184] Zusammen mit Thomas Hertog am CERN und Jim Hartle, erschien eine Theorie der Top-down entwickelt Kosmologie, die besagt, dass das Universum nicht ein einzigartigen Ausgangszustand, sondern viele verschiedene, hatte, und deshalb dass es unangemessen ist, eine Theorie zu formulieren, die die aktuelle Konfiguration des Universums von einem bestimmten Anfangszustand aus vorhersagt. [185] Die Kosmologie von oben nach unten postuliert, dass die Gegenwart die Vergangenheit aus einer Überlagerung vieler möglicher Geschichten „auswählt“. Dabei schlägt die Theorie eine mögliche Lösung der Feinabstimmungsfrage vor. [186] [187]

Hawking unternahm weiterhin zahlreiche Reisen, darunter Reisen nach Chile, die Osterinsel, Südafrika, Spanien (um 2008 den Fonseca-Preis zu erhalten), [188] [189] Kanada [190] und zahlreiche Reisen in die Vereinigten Staaten. [191] Aus praktischen Gründen im Zusammenhang mit seiner Behinderung reiste Hawking zunehmend im Privatjet, und 2011 war dies seine einzige internationale Reiseart. [192]

Im Jahr 2003 wuchs der Konsens unter Physikern, dass Hawking mit dem Verlust von Informationen in einem Schwarzen Loch falsch lag. [193] In einem Vortrag 2004 in Dublin räumte er seine Wette mit Preskill von 1997 ein, beschrieb jedoch seine eigene, etwas umstrittene Lösung des Informationsparadoxproblems, die die Möglichkeit beinhaltet, dass Schwarze Löcher mehr als eine Topologie haben. [194] [178] In seiner 2005 veröffentlichten Arbeit zu diesem Thema argumentierte er, dass das Informationsparadoxon durch die Untersuchung aller alternativen Geschichten von Universen erklärt wird, wobei der Informationsverlust bei denen mit Schwarzen Löchern durch diejenigen ohne einen solchen Verlust ausgeglichen wird . [177] [195] Im Januar 2014 bezeichnete er den angeblichen Informationsverlust in Schwarzen Löchern als seinen „größten Fehler“. [196]

Als Teil eines weiteren langjährigen wissenschaftlichen Streits hatte Hawking nachdrücklich argumentiert und darauf gewettet, dass das Higgs-Boson nie gefunden werden würde. [197] Das Teilchen wurde 1964 von Peter Higgs als Teil der Higgs-Feldtheorie vorgeschlagen. Hawking und Higgs führten 2002 und 2008 eine hitzige und öffentliche Debatte darüber, wobei Higgs Hawkings Arbeit kritisierte und sich darüber beschwerte Hawkings "Promi-Status verleiht ihm eine sofortige Glaubwürdigkeit, die andere nicht haben." [198] Das Teilchen wurde im Juli 2012 am CERN nach dem Bau des Large Hadron Collider entdeckt. Hawking räumte schnell ein, dass er seine Wette verloren hatte [199] [200] und sagte, dass Higgs den Nobelpreis für Physik gewinnen sollte, [201] was er 2013 tat. [202]

2007 veröffentlichten Hawking und seine Tochter Lucy Georges geheimer Schlüssel zum Universum, ein Kinderbuch, das die theoretische Physik auf zugängliche Weise erklären soll und Charaktere enthält, die denen der Hawking-Familie ähneln. [203] Dem Buch folgten Fortsetzungen in den Jahren 2009, 2011, 2014 und 2016. [204]

Im Jahr 2002 nahm die BBC Hawking nach einer landesweiten Abstimmung in ihre Liste der 100 größten Briten auf. [205] Er erhielt die Copley-Medaille der Royal Society (2006), [206] die Presidential Medal of Freedom, die höchste zivile Auszeichnung Amerikas (2009), [207] und den Russian Special Fundamental Physics Prize (2013). [208]

Mehrere Gebäude wurden nach ihm benannt, darunter das Stephen W. Hawking Science Museum in San Salvador, El Salvador, [209] das Stephen Hawking Building in Cambridge, [210] und das Stephen Hawking Center am Perimeter Institute in Kanada. [211] Angesichts der Verbindung von Hawking mit der Zeit enthüllte er passenderweise im September 2008 die mechanische „Chronophage“ (oder zeitfressende) Corpus Clock am Corpus Christi College in Cambridge. [212] [213]

Während seiner Karriere betreute Hawking 39 erfolgreiche Doktoranden. [3] Ein Doktorand hat die Promotion nicht erfolgreich abgeschlossen. [3] [ bessere Quelle benötigt ] Wie von der Cambridge University gefordert, ging Hawking 2009 als Lucasian Professor of Mathematics in den Ruhestand als Forschungsdirektor am Cambridge University Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics. [216]

Am 28. Juni 2009, als augenzwinkernde Prüfung seiner Vermutung von 1992, dass eine Reise in die Vergangenheit praktisch unmöglich ist, veranstaltete Hawking eine Party mit Hors d'oeuvres und eisgekühltem Champagner, die für alle offen war, veröffentlichte die Party jedoch erst danach es war vorbei, damit nur Zeitreisende wie erwartet teilnehmen konnten, niemand erschien zur Party. [217]

Am 20. Juli 2015 half Hawking beim Start von Breakthrough Initiatives, einem Versuch, nach außerirdischem Leben zu suchen. [218] Hawking erstellt Stephen Hawking: Expedition Neue Erde, ein Dokumentarfilm über die Kolonisation des Weltraums, als Folge von 2017 von Die Welt von morgen. [219] [220]

Im August 2015 sagte Hawking, dass nicht alle Informationen verloren gehen, wenn etwas in ein Schwarzes Loch eindringt, und es nach seiner Theorie eine Möglichkeit geben könnte, Informationen aus einem Schwarzen Loch abzurufen.[221] Im Juli 2017 wurde Hawking die Ehrendoktorwürde des Imperial College London verliehen. [222]

Hawkings Abschlussarbeit – Ein reibungsloser Ausstieg aus der ewigen Inflation? – erschien posthum in der Zeitschrift für Hochenergiephysik am 27. April 2018. [223] [224]

Ehen

Hawking lernte 1962 auf einer Party seine zukünftige Frau Jane Wilde kennen. Im folgenden Jahr wurde bei Hawking eine Motoneuronerkrankung diagnostiziert. Im Oktober 1964 verlobte sich das Paar, da es sich der potenziellen Herausforderungen bewusst war, die aufgrund von Hawkings verkürzter Lebenserwartung und körperlichen Einschränkungen vor ihm lagen. [125] [225] Hawking sagte später, dass die Verlobung ihm "etwas zum Leben gab". [226] Die beiden heirateten am 14. Juli 1965 in ihrer gemeinsamen Heimatstadt St Albans. [86]

Das Paar wohnte in Cambridge, in Gehweite von Hawking zum Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics (DAMTP). Während ihrer ersten Ehejahre lebte Jane während der Woche in London, als sie ihren Abschluss am Westfield College machte. Sie reisten mehrmals in die Vereinigten Staaten zu Konferenzen und physikbezogenen Besuchen. Jane begann ein PhD-Programm am Westfield College in mittelalterlicher spanischer Poesie (abgeschlossen 1981). Das Paar hatte drei Kinder: Robert, geboren im Mai 1967, [227] [228] Lucy, geboren im November 1970, [229] und Timothy, geboren im April 1979. [121]

Hawking sprach selten über seine Krankheit und seine körperlichen Herausforderungen, selbst – in einem Präzedenzfall während ihrer Werbung – mit Jane. [230] Seine Behinderung führte dazu, dass die Verantwortung für Haus und Familie immer stärker auf den Schultern seiner Frau lastete, sodass er mehr Zeit hatte, über Physik nachzudenken. [231] Bei seiner Ernennung 1974 zu einer einjährigen Position am California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, schlug Jane vor, dass ein Doktorand oder ein Postdoktorand bei ihnen wohnen und bei seiner Pflege helfen sollte. Hawking nahm an, und Bernard Carr reiste mit ihnen als erster von vielen Studenten, die diese Rolle erfüllten. [232] [233] Die Familie verbrachte ein allgemein glückliches und anregendes Jahr in Pasadena. [234]

Hawking kehrte 1975 nach Cambridge in eine neue Heimat und einen neuen Job als Leser zurück. Don Page, mit dem Hawking am Caltech eine enge Freundschaft geschlossen hatte, kam, um als studentischer Hilfskraft zu arbeiten. Mit Pages Hilfe und der einer Sekretärin wurden Janes Aufgaben reduziert, damit sie sich wieder ihrer Doktorarbeit und ihrem neuen Interesse am Singen widmen konnte. [235]

Im Dezember 1977 lernte Jane den Organisten Jonathan Hellyer Jones kennen, als sie in einem Kirchenchor sang. Hellyer Jones wurde der Hawking-Familie nahe und Mitte der 1980er Jahre hatten er und Jane romantische Gefühle füreinander entwickelt. [124] [236] [237] Laut Jane akzeptierte ihr Mann die Situation und sagte, "er würde nichts dagegen haben, solange ich ihn weiterhin liebte". [124] [238] [239] Jane und Hellyer Jones waren entschlossen, die Familie nicht zu zerbrechen, und ihre Beziehung blieb lange Zeit platonisch. [240]

In den 1980er Jahren war Hawkings Ehe für viele Jahre angespannt. Jane fühlte sich überwältigt von dem Eindringen der benötigten Krankenschwestern und Assistenten in ihr Familienleben. [241] Der Einfluss seiner Berühmtheit war für Kollegen und Familienmitglieder eine Herausforderung, während die Aussicht, einem weltweiten Märchenimage gerecht zu werden, für das Paar entmutigend war. [242] [186] Hawkings Ansichten über die Religion standen auch im Gegensatz zu ihrem starken christlichen Glauben und führten zu Spannungen. [186] [243] [244] Nach einer Tracheotomie im Jahr 1985 benötigte Hawking eine Vollzeitkrankenschwester und die Pflege wurde in 3 Schichten täglich aufgeteilt. In den späten 1980er Jahren kam Hawking einer seiner Krankenschwestern, Elaine Mason, nahe, zum Entsetzen einiger Kollegen, Pfleger und Familienmitglieder, die von ihrer Persönlichkeitsstärke und Beschützerinstinkte beunruhigt waren. [245] Im Februar 1990 teilte Hawking Jane mit, dass er sie für Mason verlassen würde, [246] und verließ das Haus der Familie. [148] Nach seiner Scheidung von Jane im Jahr 1995 heiratete Hawking Mason im September, [148] [247] und erklärte: "Es ist wunderbar – ich habe die Frau geheiratet, die ich liebe." [248]

1999 veröffentlichte Jane Hawking eine Memoiren, Musik, um die Sterne zu bewegen, beschreibt ihre Ehe mit Hawking und ihren Zusammenbruch. Seine Enthüllungen sorgten in den Medien für Aufsehen, aber wie es in seinem Privatleben üblich war, gab Hawking keinen öffentlichen Kommentar ab, außer zu sagen, dass er keine Biografien über sich selbst las. [249] Nach seiner zweiten Ehe fühlte sich Hawkings Familie von seinem Leben ausgeschlossen und ausgegrenzt. [244] Für einen Zeitraum von etwa fünf Jahren in den frühen 2000er Jahren machten sich seine Familie und Mitarbeiter zunehmend Sorgen, dass er körperlich misshandelt wurde. [250] Polizeiliche Ermittlungen fanden statt, wurden aber eingestellt, da Hawking sich weigerte, Anzeige zu erstatten. [251]

Im Jahr 2006 ließen sich Hawking und Mason stillschweigend scheiden, [252] [253] und Hawking nahm engere Beziehungen zu Jane, seinen Kindern und Enkeln wieder auf. [186] [253] Nachdenken über diese glücklichere Zeit, eine überarbeitete Version von Janes Buch mit dem neuen Titel Reisen in die Unendlichkeit: Mein Leben mit Stephen, erschien 2007 [251] und wurde verfilmt, Die Theorie von allem, im Jahr 2014. [254]

Behinderung

Hawking hatte eine seltene, früh einsetzende, langsam fortschreitende Form der Motoneuronerkrankung (MND, auch bekannt als Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) oder Lou-Gehrig-Krankheit), eine tödliche neurodegenerative Erkrankung, die die Motoneuronen im Gehirn und Rückenmark befällt lähmte ihn über Jahrzehnte allmählich. [21]

Hawking hatte während seines letzten Jahres in Oxford zunehmende Ungeschicklichkeit erfahren, einschließlich eines Sturzes auf einigen Treppen und Schwierigkeiten beim Rudern. [255] [256] Die Probleme verschlimmerten sich und seine Sprache wurde etwas undeutlich. Seine Familie bemerkte die Veränderungen, als er zu Weihnachten nach Hause kam und medizinische Untersuchungen eingeleitet wurden. [257] [258] Die MND-Diagnose kam 1963, als Hawking 21 Jahre alt war. Damals gaben ihm die Ärzte eine Lebenserwartung von zwei Jahren an. [259] [260]

In den späten 1960er Jahren ließen Hawkings körperliche Fähigkeiten nach: Er begann, Krücken zu benutzen und konnte nicht mehr regelmäßig Vorträge halten. [261] Als er langsam die Fähigkeit zum Schreiben verlor, entwickelte er kompensatorische visuelle Methoden, einschließlich des Sehens von Gleichungen in Bezug auf die Geometrie. [262] [263] Der Physiker Werner Israel verglich die Leistungen später damit, dass Mozart im Kopf eine ganze Symphonie komponierte. [264] [265] Hawking war äußerst unabhängig und nicht bereit, Hilfe anzunehmen oder Zugeständnisse für seine Behinderungen zu machen. Er zog es vor, als "ein Wissenschaftler in erster Linie, dann als populärwissenschaftlicher Autor und in jeder Hinsicht ein normaler Mensch mit den gleichen Wünschen, Trieben, Träumen und Ambitionen wie der nächste Mensch" angesehen zu werden. [266] Seine Frau, Jane Hawking, bemerkte später: "Manche Leute würden es Entschlossenheit nennen, einige Hartnäckigkeit. Ich habe es irgendwann beides genannt." [267] Er brauchte Ende der 1960er Jahre viel Überzeugungsarbeit, um die Benutzung eines Rollstuhls zu akzeptieren, [268] wurde aber schließlich für seine Wildheit seines Rollstuhlfahrens berüchtigt. [269] Hawking war ein beliebter und witziger Kollege, aber seine Krankheit sowie sein Ruf für Dreistigkeit distanzierten ihn von einigen. [267]

Als Hawking Ende der 1970er Jahre anfing, einen Rollstuhl zu benutzen, benutzte er standardmäßige motorisierte Modelle. Das früheste erhaltene Exemplar dieser Stühle wurde von BEC Mobility hergestellt und im November 2018 von Christie's für 296.750 £ verkauft. [270] Hawking benutzte diese Art von Stuhl bis in die frühen 1990er Jahre, als sich seine Fähigkeit, seine Hände zum Fahren eines Rollstuhls zu benutzen, verschlechterte. Hawking verwendete eine Vielzahl verschiedener Stühle aus dieser Zeit, darunter einen ausziehbaren Elektrorollstuhl DragonMobility Dragon aus dem Jahr 2007, wie auf dem Foto vom April 2008 zu sehen ist, auf dem Hawking beim 50-jährigen Jubiläum der NASA teilnahm [271] ein Permobil C350 von 2014 und dann ein Permobil F3 von 2016. [ 272]

Hawkings Sprache verschlechterte sich, und in den späten 1970er Jahren konnte er nur von seiner Familie und seinen engsten Freunden verstanden werden. Um mit anderen zu kommunizieren, übersetzte jemand, der ihn gut kannte, seine Rede in verständliche Sprache. [273] Angeregt durch einen Streit mit der Universität darüber, wer die Rampe bezahlen würde, die er zum Betreten seines Arbeitsplatzes benötigte, setzten sich Hawking und seine Frau für einen verbesserten Zugang und Unterstützung für Menschen mit Behinderungen in Cambridge ein, [274] [275] einschließlich angepasster Studentenwohnheim an der Universität. [276] Im Allgemeinen hatte Hawking ambivalente Gefühle in Bezug auf seine Rolle als Verfechter der Rechte von Menschen mit Behinderungen: Während er anderen helfen wollte, versuchte er auch, sich von seiner Krankheit und ihren Herausforderungen zu lösen. [277] Sein mangelndes Engagement in diesem Bereich führte zu einiger Kritik. [278]

Bei einem Besuch des CERN an der Grenze zwischen Frankreich und der Schweiz Mitte 1985 erkrankte Hawking an einer Lungenentzündung, die in seinem Zustand lebensbedrohlich war. Sie weigerte sich, aber die Folge war eine Tracheotomie, die eine Pflege rund um die Uhr und die Entfernung seiner Redereste erforderte. [279] [280] Der National Health Service war bereit, ein Pflegeheim zu bezahlen, aber Jane war entschlossen, zu Hause zu leben. Die Pflegekosten wurden von einer amerikanischen Stiftung finanziert. [281] [282] Krankenschwestern wurden für die drei erforderlichen Schichten eingestellt, um die erforderliche Unterstützung rund um die Uhr zu gewährleisten. Eine der Angestellten war Elaine Mason, die Hawkings zweite Frau werden sollte. [283]

Für seine Kommunikation zog Hawking zunächst die Augenbrauen hoch, um Buchstaben auf einer Buchstabierkarte auszuwählen, [284] aber 1986 erhielt er ein Computerprogramm namens "Equalizer" von Walter Woltosz, CEO von Words Plus, der eine frühere Version des Software, um seiner Schwiegermutter zu helfen, die ebenfalls an ALS litt und ihre Sprach- und Schreibfähigkeit verloren hatte. [285] In einer Methode, die er für den Rest seines Lebens verwendete, konnte Hawking jetzt einfach einen Schalter drücken, um Phrasen, Wörter oder Buchstaben aus einer Bank von etwa 2.500–3.000, die gescannt wurden, auszuwählen. [286] [287] Das Programm wurde ursprünglich auf einem Desktop-Computer ausgeführt. Elaine Masons Ehemann David, ein Computeringenieur, adaptierte einen kleinen Computer und befestigte ihn an seinem Rollstuhl. [288]

Von der Notwendigkeit befreit, jemanden zum Dolmetschen seiner Rede zu beauftragen, kommentierte Hawking: "Ich kann jetzt besser kommunizieren als zuvor, als ich meine Stimme verlor." [289] Die von ihm verwendete Stimme hatte einen amerikanischen Akzent und wird nicht mehr produziert. [290] [291] Trotz der späteren Verfügbarkeit anderer Stimmen behielt Hawking diese ursprüngliche Stimme bei, indem er sagte, dass er sie vorzog und sich mit ihr identifizierte. [292] Ursprünglich aktivierte Hawking einen Schalter mit seiner Hand und konnte bis zu 15 Wörter pro Minute produzieren. [156] Vorlesungen wurden im Vorfeld vorbereitet und in kurzen Abschnitten an den Sprachsynthesizer gesendet. [290]

Hawking verlor nach und nach den Gebrauch seiner Hand, und im Jahr 2005 begann er, sein Kommunikationsgerät mit Bewegungen seiner Wangenmuskeln zu steuern, [293] [294] [295] mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Wort pro Minute. [294] Bei diesem Rückgang bestand die Gefahr, dass er ein Locked-in-Syndrom entwickelt, und so arbeitete Hawking mit Intel-Forschern an Systemen zusammen, die seine Gehirnmuster oder Mimik in Schalteraktivierungen umwandeln konnten. Nach mehreren Prototypen, die nicht wie geplant funktionierten, entschieden sie sich für einen adaptiven Wortprädiktor des Londoner Startups SwiftKey, der ein System verwendet, das seiner ursprünglichen Technologie ähnelt. Hawking hatte es leichter, sich an das neue System anzupassen, das nach der Eingabe großer Mengen von Hawkings Papieren und anderen schriftlichen Materialien weiterentwickelt wurde und prädiktive Software ähnlich wie andere Smartphone-Tastaturen verwendet. [186] [285] [295] [296]

2009 konnte er seinen Rollstuhl nicht mehr selbstständig fahren, aber die gleichen Leute, die seine neue Schreibmechanik entwickelten, arbeiteten an einer Methode, um seinen Stuhl mit Bewegungen seines Kinns zu fahren. Dies erwies sich als schwierig, da Hawking seinen Hals nicht bewegen konnte und Versuche zeigten, dass er zwar den Stuhl fahren konnte, die Bewegung jedoch sporadisch und sprunghaft war. [285] [297] Am Ende seines Lebens hatte Hawking zunehmende Atembeschwerden, was oft dazu führte, dass er ein Beatmungsgerät benötigte und regelmäßig ins Krankenhaus eingeliefert wurde. [186]

Behindertenhilfe

Ab den 1990er Jahren übernahm Hawking die Rolle des Vorbilds für behinderte Menschen, hielt Vorträge und nahm an Spendenaktionen teil. [298] Um die Jahrhundertwende unterzeichneten er und elf weitere Humanisten die Charta für das dritte Jahrtausend zum Thema Behinderung, in dem die Regierungen aufgefordert wurden, Behinderungen vorzubeugen und die Rechte von Behinderten zu schützen. [299] [300] Hawking wurde 1999 mit dem Julius Edgar Lilienfeld Prize der American Physical Society ausgezeichnet. [301]

Im August 2012 erzählte Hawking das Segment "Erleuchtung" der Eröffnungsfeier der Paralympics 2012 in London. [302] 2013 wurde der biografische Dokumentarfilm Hawking, in dem Hawking selbst zu sehen ist, wurde veröffentlicht. [303] Im September 2013 sprach er sich für die Legalisierung der Sterbehilfe für unheilbar Kranke aus. [304] Im August 2014 nahm Hawking die Ice Bucket Challenge an, um das Bewusstsein für ALS/MND zu fördern und Beiträge für die Forschung zu sammeln. Da er 2013 eine Lungenentzündung hatte, wurde ihm geraten, sich nicht mit Eis übergießen zu lassen, aber seine Kinder meldeten sich freiwillig, um die Herausforderung für ihn anzunehmen. [305]

Pläne für eine Reise ins All

Ende 2006 enthüllte Hawking in einem BBC-Interview, dass einer seiner größten unerfüllten Wünsche darin bestand, ins All zu reisen [306]. Als Richard Branson dies hörte, bot er einen kostenlosen Flug mit Virgin Galactic an, den Hawking sofort akzeptierte. Neben dem persönlichen Ehrgeiz trieb ihn der Wunsch an, das öffentliche Interesse an der Raumfahrt zu steigern und das Potenzial von Menschen mit Behinderung aufzuzeigen. [307] Am 26. April 2007 flog Hawking an Bord eines speziell modifizierten Boeing 727-200-Jets, der von Zero-G Corp vor der Küste Floridas betrieben wird, um Schwerelosigkeit zu erleben. [308] Befürchtungen, dass die Manöver ihm unangemessenes Unbehagen bereiten würden, erwiesen sich als unbegründet, und der Flug wurde auf acht Parabelbögen ausgedehnt. [306] Es wurde als erfolgreicher Test beschrieben, um zu sehen, ob er den g-Kräften bei der Raumfahrt standhalten konnte. [309] Zu dieser Zeit wurde Hawkings Reise ins All auf 2009 geschätzt, aber kommerzielle Flüge in den Weltraum begannen nicht vor seinem Tod. [310]

Hawking starb am 14. März 2018 im Alter von 76 Jahren in seinem Haus in Cambridge. [311] [312] [313] Seine Familie gab an, dass er „friedlich gestorben“ sei. [314] [315] Er wurde von Persönlichkeiten aus Wissenschaft, Unterhaltung, Politik und anderen Bereichen gelobt. [316] [317] [318] [319] Die Flagge des Gonville and Caius College wehte auf Halbmast und ein Kondolenzbuch wurde von Studenten und Besuchern unterzeichnet. [320] [321] [322] Hawking wurde in der Abschlussrede des IPC-Präsidenten Andrew Parsons bei der Abschlusszeremonie der Paralympischen Winterspiele 2018 in Pyeongchang, Südkorea, gewürdigt. [323]

Seine private Beerdigung fand am 31. März 2018 [324] in der Great St Mary's Church in Cambridge statt. [324] [325] Gäste der Beerdigung inklusive Die Theorie von allem Schauspieler Eddie Redmayne und Felicity Jones, Queen-Gitarrist und Astrophysiker Brian May und Model Lily Cole. [326] [327] Außerdem Schauspieler Benedict Cumberbatch, der Stephen Hawking in Hawking, Astronaut Tim Peake, der Astronom Royal Martin Rees und der Physiker Kip Thorne lieferten beim Gottesdienst Messwerte. [328] Obwohl Hawking Atheist war, fand die Beerdigung mit einem traditionellen anglikanischen Gottesdienst statt. [329] [330] Nach der Einäscherung wurde am 15. Juni 2018 in der Westminster Abbey ein Dankgottesdienst abgehalten, wonach seine Asche im Kirchenschiff der Abtei zwischen den Gräbern von Sir Isaac Newton und Charles Darwin beigesetzt wurde. [1] [326] [331] [332]

Auf seinem Gedenkstein sind die Worte „Hier liegt, was von Stephen Hawking 1942–2018 sterblich war“ und seine berühmteste Gleichung eingraviert. [333] Er ordnete mindestens fünfzehn Jahre vor seinem Tod an, dass die Bekenstein-Hawking-Entropiegleichung sein Epitaph sein sollte. [334] [335] [Anmerkung 1] Im Juni 2018 wurde bekannt gegeben, dass Hawkings Worte, die vom griechischen Komponisten Vangelis vertont wurden, von einer Satellitenschüssel der Europäischen Weltraumorganisation in Spanien ins All gestrahlt würden, mit dem Ziel, die nächste Schwarzes Loch, 1A 0620-00. [340]

Hawkings letztes Fernsehinterview über den Nachweis von Gravitationswellen, die aus der Kollision zweier Neutronensterne resultieren, fand im Oktober 2017 statt. [341] Seine letzten Worte an die Welt erschienen posthum im April 2018 in Form einer Dokumentation des Smithsonian TV Channel berechtigt, Die Erde verlassen: Oder wie man einen Planeten kolonisiert. [342] [343] Eine seiner letzten Forschungsstudien mit dem Titel Ein reibungsloser Ausstieg aus der ewigen Inflation?, über den Ursprung des Universums, wurde im . veröffentlicht Zeitschrift für Hochenergiephysik im Mai 2018. [344] [345] [346] [347] Später, im Oktober 2018, eine weitere seiner abschließenden Forschungsarbeiten mit dem Titel Schwarzes Loch-Entropie und weiches Haar, [348] wurde veröffentlicht und befasste sich mit dem "Geheimnis dessen, was mit den Informationen von Objekten passiert, wenn sie in einem schwarzen Loch verschwinden". [349] [350] Ebenfalls im Oktober 2018 erschien Hawkings letztes Buch, Kurze Antworten auf die großen Fragen, ein populärwissenschaftliches Buch mit seinen abschließenden Kommentaren zu den wichtigsten Fragen der Menschheit, ist erschienen. [351] [352] [353]

Am 8. November 2018 wurde eine Versteigerung von 22 persönlichen Besitztümern von Stephen Hawking, einschließlich seiner Doktorarbeit ("Eigenschaften expandierender Universen", Doktorarbeit, Cambridge University, 1965) und Rollstuhl, statt und brachten etwa 1,8 Millionen Pfund ein. [354] [355] Der Erlös aus dem Auktionsverkauf des Rollstuhls ging an zwei Wohltätigkeitsorganisationen, die Motor Neurone Disease Association und die Stephen Hawking Foundation [356] Der Erlös von Hawkings anderen Gegenständen ging an seinen Nachlass. [355]

Im März 2019 wurde bekannt, dass die Royal Mint eine 50-Pence-Gedenkmünze zu Ehren von Hawking herausgab. [357] Im selben Monat wurde berichtet, dass Hawkings Krankenschwester Patricia Dowdy im Jahr 2016 wegen „Versäumnisses bei seiner Pflege und finanziellem Fehlverhalten“ eine einstweilige Suspendierung erhalten hatte. [358]

Zukunft der Menschheit

Im Jahr 2006 stellte Hawking eine offene Frage im Internet: "Wie kann die Menschheit in einer Welt, die politisch, sozial und ökologisch im Chaos steckt, noch 100 Jahre überleben?" und stellte später klar: "Ich kenne die Antwort nicht. Deshalb habe ich die Frage gestellt, um die Leute dazu zu bringen, darüber nachzudenken und sich der Gefahren bewusst zu werden, denen wir jetzt ausgesetzt sind." [359]

Hawking äußerte seine Besorgnis darüber, dass das Leben auf der Erde durch einen plötzlichen Atomkrieg, ein gentechnisch verändertes Virus, die globale Erwärmung oder andere Gefahren, an die die Menschen noch nicht gedacht haben, gefährdet ist. [307] [360] Hawking erklärte: „Ich halte es für fast unvermeidlich, dass entweder eine nukleare Konfrontation oder eine Umweltkatastrophe irgendwann in den nächsten 1.000 Jahren die Erde lahmlegen wird“ und betrachtete eine „Asteroidenkollision“ als die größte Bedrohung zum Planeten.[351] Eine solche planetenweite Katastrophe muss nicht zum Aussterben der Menschheit führen, wenn die Menschheit vor der Katastrophe weitere Planeten besiedeln könnte. [360] Hawking betrachtete die Raumfahrt und die Kolonisierung des Weltraums als notwendig für die Zukunft der Menschheit. [307] [361]

Hawking erklärte, dass es angesichts der Weite des Universums wahrscheinlich Außerirdische gibt, dass jedoch der Kontakt mit ihnen vermieden werden sollte. [362] [363] Er warnte, dass Außerirdische die Erde für Ressourcen plündern könnten. 2010 sagte er: "Wenn Außerirdische uns besuchen, wäre das Ergebnis ähnlich wie bei der Landung von Kolumbus in Amerika, was für die amerikanischen Ureinwohner nicht gut ausging." [363]

Hawking warnte davor, dass superintelligente künstliche Intelligenz eine entscheidende Rolle bei der Steuerung des Schicksals der Menschheit spielen könnte, und erklärte: „Die potenziellen Vorteile sind enorm. Der Erfolg bei der Entwicklung von KI wäre das größte Ereignis in der Geschichte der Menschheit Risiken." [364] [365] Er argumentierte jedoch, dass wir mehr Angst davor haben sollten, dass der Kapitalismus die wirtschaftliche Ungleichheit verschlimmert als Roboter. [366]

Hawking war besorgt über das zukünftige Aufkommen einer Rasse von "Übermenschen", die in der Lage sein würden, ihre eigene Evolution zu entwerfen [351] und argumentierte auch, dass Computerviren in der heutigen Welt als eine neue Lebensform betrachtet werden sollten, und erklärte, dass " vielleicht sagt es etwas über die menschliche Natur aus, dass die einzige Lebensform, die wir bisher geschaffen haben, rein destruktiv ist. Sprechen Sie darüber, Leben nach unserem eigenen Bild zu erschaffen.“ [367]

Wissenschaft vs. Philosophie

Auf der Zeitgeist-Konferenz von Google im Jahr 2011 sagte Hawking, dass "die Philosophie tot ist". Er glaubte, dass die Philosophen "mit den modernen Entwicklungen in der Wissenschaft nicht Schritt gehalten haben" und dass Wissenschaftler "die Träger der Entdeckungsfackel in unserem Streben nach Wissen geworden sind". Er sagte, dass philosophische Probleme durch die Wissenschaft beantwortet werden können, insbesondere durch neue wissenschaftliche Theorien, die "uns zu einem neuen und ganz anderen Bild des Universums und unseres Platzes darin führen". [368]

Religion und Atheismus

Hawking war Atheist. [369] [370] In einem Interview veröffentlicht in Der Wächter, betrachtete Hawking "das Gehirn als einen Computer, der aufhört zu arbeiten, wenn seine Komponenten versagen", und das Konzept eines Jenseits als "Märchen für Menschen, die Angst vor der Dunkelheit haben". [312] [143] Im Jahr 2011 erzählt die erste Episode der amerikanischen Fernsehserie Neugier auf dem Discovery Channel erklärte Hawking:

Wir sind alle frei zu glauben, was wir wollen, und ich bin der Meinung, dass die einfachste Erklärung darin besteht, dass es keinen Gott gibt. Niemand hat das Universum erschaffen und niemand lenkt unser Schicksal. Dies führt mich zu einer tiefen Erkenntnis. Es gibt wahrscheinlich keinen Himmel und auch kein Leben nach dem Tod. Wir haben dieses eine Leben, um das großartige Design des Universums zu schätzen, und dafür bin ich äußerst dankbar. [371] [372]

Hawkings Verbindung mit Atheismus und Freidenkertum war ab seiner Universitätszeit sichtbar, als er Mitglied der humanistischen Gruppe der Universität Oxford war. Später sollte er als Hauptredner bei einer Konferenz der Humanists UK 2017 auftreten. [373] Im Interview mit El Mundo, er sagte:

Bevor wir die Wissenschaft verstehen, ist es natürlich zu glauben, dass Gott das Universum erschaffen hat. Aber jetzt bietet die Wissenschaft eine überzeugendere Erklärung. Was ich mit 'wir würden den Geist Gottes kennen' meinte, ist, dass wir alles wissen würden, was Gott wissen würde, wenn es einen Gott gäbe, den es nicht gibt. Ich bin ein Atheist. [369]

Darüber hinaus erklärte Hawking:

Wenn Sie möchten, können Sie die Gesetze der Wissenschaft „Gott“ nennen, aber es wäre kein persönlicher Gott, dem Sie begegnen und Fragen stellen würden. [351]

Politik

Hawking war ein langjähriger Unterstützer der Labour Party. [374] [375] Er nahm eine Hommage an den demokratischen Präsidentschaftskandidaten Al Gore von 2000 auf, [376] nannte die Invasion des Irak 2003 ein "Kriegsverbrechen", [375] [377] unterstützte den akademischen Boykott Israels, [378] [379] setzte sich für nukleare Abrüstung ein, [374] [375] und unterstützte die Stammzellforschung, [375] [380] universelle Gesundheitsversorgung, [381] und Maßnahmen zur Verhinderung des Klimawandels. [382] Im August 2014 war Hawking eine von 200 Persönlichkeiten des öffentlichen Lebens, die einen Brief an Der Wächter und ihre Hoffnung zum Ausdruck bringen, dass Schottland beim Referendum zu dieser Frage im September dafür stimmen würde, Teil des Vereinigten Königreichs zu bleiben. [383] Hawking glaubte, dass ein Austritt des Vereinigten Königreichs aus der Europäischen Union (Brexit) den Beitrag des Vereinigten Königreichs zur Wissenschaft beeinträchtigen würde, da die moderne Forschung internationale Zusammenarbeit erfordert und dass die Freizügigkeit der Menschen in Europa die Verbreitung von Ideen fördert. [384] Hawking war vom Brexit enttäuscht und warnte vor Neid und Isolationismus. [385]

Hawking war sehr besorgt über die Gesundheitsversorgung und behauptete, dass er ohne den britischen National Health Service nicht bis in seine 70er Jahre hätte überleben können. [386]

Hawking befürchtete eine Privatisierung. Er sagte: "Je mehr Profit aus dem System gezogen wird, desto mehr private Monopole wachsen und desto teurer wird die Gesundheitsversorgung. Der NHS muss vor kommerziellen Interessen bewahrt und vor denen geschützt werden, die ihn privatisieren wollen." [387] Hawking behauptete, Minister hätten dem NHS Schaden zugefügt, er beschuldigte die Konservativen, die Finanzierung zu kürzen, den NHS durch Privatisierung zu schwächen, die Moral der Mitarbeiter durch Zurückhaltung der Gehälter und die Reduzierung der Sozialfürsorge zu senken. [388] Hawking beschuldigte Jeremy Hunt der Rosinenpickerei Beweise, die Hawking erniedrigte Wissenschaft aufrechterhielt. [386] Hawking erklärte auch: "Es gibt überwältigende Beweise dafür, dass die Finanzierung des NHS und die Zahl der Ärzte und Krankenschwestern unzureichend sind, und es wird immer schlimmer." [389] Im Juni 2017 unterstützte Hawking die Labour Party bei den britischen Parlamentswahlen 2017 unter Berufung auf die von den Konservativen vorgeschlagenen Kürzungen des NHS. Aber er kritisierte auch Labour-Chef Jeremy Corbyn und äußerte sich skeptisch, ob die Partei unter ihm eine Parlamentswahl gewinnen könnte. [390]

Hawking befürchtete, dass Donald Trumps Politik zur globalen Erwärmung den Planeten gefährden und die globale Erwärmung unumkehrbar machen könnte. Er sagte: „Der Klimawandel ist eine der großen Gefahren, denen wir ausgesetzt sind, und sie können wir verhindern, wenn wir jetzt handeln. Indem wir die Beweise für den Klimawandel leugnen und aus dem Pariser Abkommen aussteigen, wird Donald Trump vermeidbare Umweltschäden anrichten unseren schönen Planeten, der die Natur für uns und unsere Kinder gefährdet." [391] Hawking erklärte weiter, dass dies dazu führen könnte, dass die Erde "wie die Venus wird, mit einer Temperatur von zweihundertfünfzig Grad und Schwefelsäure regnet". [392]

Hawking war auch ein Befürworter eines universellen Grundeinkommens. [393]

1988 wurden Hawking, Arthur C. Clarke und Carl Sagan interviewt Gott, das Universum und alles andere. Sie diskutierten die Urknalltheorie, Gott und die Möglichkeit außerirdischen Lebens. [394]

Auf der Release-Party für die Home-Video-Version des Eine kurze Geschichte der Zeit, Leonard Nimoy, der Spock gespielt hatte Star Trek, erfuhr, dass Hawking daran interessiert war, in der Show aufzutreten. Nimoy stellte den nötigen Kontakt her und Hawking spielte eine holografische Simulation von sich selbst in einer Episode von Star Trek: Die nächste Generation 1993. [395] [396] Im selben Jahr wurde seine Synthesizer-Stimme für den Pink-Floyd-Song "Keep Talking" [397] [180] und 1999 für einen Auftritt bei Die Simpsons. [398] Hawking erschien in Dokumentarfilmen mit dem Titel Der wahre Stephen Hawking (2001), [300] Stephen Hawking: Profil (2002) [399] und Hawking (2013) und die Doku-Reihe Stephen Hawking, Meister des Universums (2008). [400] Hawking hat auch Gastauftritte in Futurama [186] und hatte eine wiederkehrende Rolle in Die Urknalltheorie. [401]

Hawking erlaubte die Verwendung seiner urheberrechtlich geschützten Stimme [402] [403] in dem biografischen Film von 2014 Die Theorie von allem, in dem er von Eddie Redmayne in einer Oscar-prämierten Rolle dargestellt wurde. [404] Hawking wurde auf der Monty Python Live (meistens) 2014 wurde er gezeigt, wie er in einem aufgezeichneten Video eine erweiterte Version des „Galaxy Song“ sang, nachdem er Brian Cox mit seinem Rollstuhl überfahren hatte. [405] [406]

Hawking nutzte seinen Ruhm, um Produkte zu bewerben, darunter ein Rollstuhl, [300] National Savings, [407] British Telecom, Specsavers, Egg Banking, [408] und Go Compare. [409] Im Jahr 2015 meldete er seinen Namen als Marke an. [410]

Ausgestrahlt im März 2018, nur ein oder zwei Wochen vor seinem Tod, war Hawking die Stimme von The Book Mark II on Per Anhalter durch die Galaxis Radioserie, und er war Gast von Neil deGrasse Tyson auf StarTalk. [411]

Hawking erhielt zahlreiche Auszeichnungen und Ehrungen. Bereits zu Beginn der Liste wurde er 1974 zum Fellow der Royal Society (FRS) gewählt. [412] Damals lautete seine Nominierung:

Hawking hat wichtige Beiträge zur allgemeinen Relativitätstheorie geleistet. Diese resultieren aus einem tiefen Verständnis dessen, was für Physik und Astronomie relevant ist, und insbesondere aus der Beherrschung völlig neuer mathematischer Techniken. Im Anschluss an die Pionierarbeit von Penrose stellte er, teils allein, teils in Zusammenarbeit mit Penrose, eine Reihe von sukzessive stärkeren Theoremen auf, die das grundlegende Ergebnis begründen, dass alle realistischen kosmologischen Modelle Singularitäten besitzen müssen. Mit ähnlichen Techniken hat Hawking die grundlegenden Sätze über die Gesetze von Schwarzen Löchern bewiesen: dass stationäre Lösungen der Einstein-Gleichungen mit glatten Ereignishorizonten notwendigerweise axialsymmetrisch sein müssen und dass bei der Entwicklung und Wechselwirkung von Schwarzen Löchern die gesamte Oberfläche der Ereignishorizonte muss zunehmen. In Zusammenarbeit mit G. Ellis ist Hawking der Autor einer beeindruckenden und originellen Abhandlung über "Raumzeit im Großen".

Das Zitat fährt fort: "Andere wichtige Arbeiten von Hawking beziehen sich auf die Interpretation kosmologischer Beobachtungen und den Entwurf von Gravitationswellendetektoren." [413]

Hawking erhielt 2015 den Frontiers of Knowledge Award in Basic Sciences der BBVA Foundation, den er gemeinsam mit Viatcheslav Mukhanov für die Entdeckung erhielt, dass die Galaxien aus Quantenfluktuationen im frühen Universum entstanden sind. Bei den Pride of Britain Awards 2016 erhielt Hawking den Preis für sein Lebenswerk „für seinen Beitrag zur Wissenschaft und zur britischen Kultur“. [414] Nachdem Hawking die Auszeichnung von Premierministerin Theresa May erhalten hatte, bat sie humorvoll darum, seine Hilfe beim Brexit nicht zu suchen. [414]

Medaille für Wissenschaftskommunikation

Hawking war Mitglied des Beirats des Starmus Festivals und spielte eine wichtige Rolle bei der Anerkennung und Förderung der Wissenschaftskommunikation. Die Stephen Hawking Medal for Science Communication ist eine jährliche Auszeichnung, die 2016 ins Leben gerufen wurde, um Mitglieder der Kunstszene für Beiträge zu ehren, die dazu beitragen, das Bewusstsein für Wissenschaft zu stärken. [415] Die Empfänger erhalten eine Medaille mit einem Porträt von Hawking von Alexei Leonov, und die andere Seite zeigt ein Bild von Leonov selbst, der den ersten Weltraumspaziergang macht, zusammen mit einem Bild des "Red Special", der Gitarre des Queen-Musikers und Astrophysikers Brian May (wobei Musik ein weiterer wichtiger Bestandteil des Starmus Festivals ist). [416]

Das Starmus III Festival 2016 war eine Hommage an Stephen Hawking und ihm wurde auch das Buch aller Starmus III Vorträge „Beyond the Horizon“ gewidmet. Die ersten Preisträger der beim Festival verliehenen Medaillen wurden von Hawking selbst ausgewählt. Es waren der Komponist Hans Zimmer, der Physiker Jim Al-Khalili und die Wissenschaftsdokumentation Partikelfieber. [417]


Inhalt

Anfang 1983 wandte sich Hawking erstmals mit seinen Ideen für ein populäres Buch über Kosmologie an Simon Mitton, den für Astronomiebücher bei Cambridge University Press verantwortlichen Herausgeber. Mitton zweifelte an allen Gleichungen im Entwurf des Manuskripts, die seiner Meinung nach die Käufer in Flughafenbuchhandlungen abschrecken würden, die Hawking erreichen wollte. Mit einiger Mühe überredete er Hawking, alle bis auf eine Gleichung fallen zu lassen. [3] Der Autor selbst vermerkt in der Danksagung des Buches, dass er gewarnt wurde, dass für jede Gleichung im Buch die Leserschaft halbiert würde, daher enthält sie nur eine einzige Gleichung: E ​​= mc 2 > . Das Buch verwendet eine Reihe komplexer Modelle, Diagramme und andere Illustrationen, um einige der Konzepte, die es untersucht, detailliert darzustellen.

In Eine kurze Geschichte der Zeit, versucht Stephen Hawking, dem Laien eine Reihe von Themen der Kosmologie zu erklären, darunter den Urknall, Schwarze Löcher und Lichtkegel. Sein Hauptziel ist es, einen Überblick über das Thema zu geben, aber er versucht auch, einige komplexe Mathematik zu erklären. In der Ausgabe 1996 des Buches und den nachfolgenden Ausgaben diskutiert Hawking die Möglichkeit von Zeitreisen und Wurmlöchern und untersucht die Möglichkeit, ein Universum ohne Quantensingularität zu Beginn der Zeit zu haben.

Kapitel 1: Unser Bild des Universums Bearbeiten

Im ersten Kapitel diskutiert Hawking die Geschichte der astronomischen Studien, einschließlich der Ideen von Aristoteles und Ptolemäus. Aristoteles dachte im Gegensatz zu vielen anderen Menschen seiner Zeit, dass die Erde rund sei. Zu diesem Schluss kam er durch die Beobachtung von Mondfinsternissen, die seiner Meinung nach durch den runden Erdschatten verursacht wurden, sowie durch die Beobachtung einer Höhenzunahme des Nordsterns aus der Perspektive weiter nördlich gelegener Beobachter. Aristoteles dachte auch, dass die Sonne und die Sterne aus "mystischen Gründen" in perfekten Kreisen um die Erde gingen. Der griechische Astronom Ptolemäus des zweiten Jahrhunderts dachte auch über die Positionen der Sonne und der Sterne im Universum nach und erstellte ein Planetenmodell, das das Denken von Aristoteles detaillierter beschrieb.

Heute weiß man, dass das Gegenteil der Fall ist: Die Erde umkreist die Sonne. Die aristotelischen und ptolemäischen Vorstellungen über die Position der Sterne und der Sonne wurden durch eine Reihe von Entdeckungen im 16., 17. und 18. Jahrhundert zunichte gemacht. Die erste Person, die detailliert argumentierte, dass sich die Erde um die Sonne dreht, war 1514 der polnische Priester Nicholas Copernicus. Fast ein Jahrhundert später untersuchten Galileo Galilei, ein italienischer Wissenschaftler, und Johannes Kepler, ein deutscher Wissenschaftler, wie die Monde von einige Planeten bewegten sich am Himmel und nutzten ihre Beobachtungen, um das Denken von Kopernikus zu bestätigen.

Um den Beobachtungen zu entsprechen, schlug Kepler ein elliptisches Bahnmodell anstelle eines kreisförmigen vor. In seinem 1687 erschienenen Buch über die Schwerkraft Principia Mathematica, Isaac Newton verwendete komplexe Mathematik, um die Idee von Copernicus weiter zu unterstützen. Newtons Modell bedeutete auch, dass Sterne wie die Sonne keine festen, sondern weit entfernte, sich bewegende Objekte waren. Trotzdem glaubte Newton, dass das Universum aus unendlich vielen mehr oder weniger statischen Sternen besteht. Viele seiner Zeitgenossen, darunter der deutsche Philosoph Heinrich Olbers, waren anderer Meinung.

Der Ursprung des Universums war im Laufe der Jahrhunderte ein weiteres großes Thema für Studien und Debatten. Frühe Philosophen wie Aristoteles dachten, dass das Universum für immer existiert, während Theologen wie Augustinus glaubten, dass es zu einer bestimmten Zeit geschaffen wurde. St. Augustine glaubte auch, dass Zeit ein Konzept ist, das mit der Erschaffung des Universums geboren wurde. Mehr als 1000 Jahre später argumentierte der deutsche Philosoph Immanuel Kant, dass die Zeit keinen Anfang habe.

1929 entdeckte der Astronom Edwin Hubble, dass sich die meisten Galaxien voneinander entfernen, was nur erklärt werden konnte, wenn das Universum selbst an Größe zunahm. Folglich gab es vor zehn bis zwanzig Milliarden Jahren eine Zeit, in der sie alle zusammen an einem einzigen extrem dichten Ort waren. Diese Entdeckung brachte das Konzept des Beginns des Universums in den Bereich der Wissenschaft. Heute verwenden Wissenschaftler zwei Theorien, die allgemeine Relativitätstheorie von Albert Einstein und die Quantenmechanik, die die Funktionsweise des Universums teilweise beschreiben. Wissenschaftler suchen immer noch nach einer vollständigen Grand Unified Theory, die alles im Universum beschreiben würde. Hawking glaubt, dass die Entdeckung einer vollständig vereinheitlichten Theorie das Überleben unserer Spezies möglicherweise nicht unterstützt und nicht einmal unseren Lebensstil beeinflusst, aber dass der tiefste Wunsch der Menschheit nach Wissen Rechtfertigung genug für unsere fortgesetzte Suche ist und dass unser Ziel nichts ist weniger als eine vollständige Beschreibung des Universums, in dem wir leben. [4]

Kapitel 2: Raum und Zeit bearbeiten

Stephen Hawking beschreibt, wie die Theorie des absoluten Raums von Aristoteles nach der Einführung der Newtonschen Mechanik zu Ende ging. Ob sich ein Objekt in dieser Beschreibung „in Ruhe“ oder „in Bewegung“ befindet, hängt vom Trägheitsbezugssystem des Beobachters ab. oder „in Bewegung“, wie von einem Beobachter gesehen, der sich in eine andere Richtung und/oder mit einer anderen Geschwindigkeit bewegt. Es gibt keinen absoluten Ruhezustand. Darüber hinaus widerlegte Galileo Galilei auch die Theorie des Aristoteles, dass schwerere Körper schneller fallen als leichtere. Er bewies dies experimentell, indem er die Bewegung von Objekten unterschiedlichen Gewichts beobachtete und kam zu dem Schluss, dass alle Objekte mit der gleichen Geschwindigkeit fallen und gleichzeitig den Boden erreichen würden, wenn keine äußere Kraft auf sie einwirkte.

Aristoteles und Newton glaubten an die absolute Zeit. Sie glaubten, dass, wenn ein Ereignis mit zwei genauen Uhren in unterschiedlichen Bewegungszuständen gemessen wird, sie sich auf die verstrichene Zeit einigen würden (heute ist bekannt, dass dies nicht stimmt). Die Tatsache, dass sich das Licht mit endlicher Geschwindigkeit fortbewegt, wurde zuerst von dem dänischen Wissenschaftler Ole Rømer durch seine Beobachtung von Jupiter und einem seiner Monde Io erklärt. Er beobachtete, dass Io zu unterschiedlichen Zeiten erscheint, wenn es sich um Jupiter dreht, da sich der Abstand zwischen Erde und Jupiter im Laufe der Zeit ändert.

Die tatsächliche Ausbreitung von Licht wurde von James Clerk Maxwell beschrieben, der zu dem Schluss kam, dass sich Licht in Wellen ausbreitet, die sich mit einer festen Geschwindigkeit bewegen. Maxwell und viele andere Physiker argumentierten, dass Licht durch eine hypothetische Flüssigkeit namens Äther wandern muss, was durch das Michelson-Morley-Experiment widerlegt wurde. Einstein und Henri Poincaré argumentierten später, dass es keine Notwendigkeit für den Äther gibt, um die Bewegung des Lichts zu erklären, vorausgesetzt, es gibt keine absolute Zeit. Darauf basiert die spezielle Relativitätstheorie, die argumentiert, dass sich Licht mit einer endlichen Geschwindigkeit ausbreitet, unabhängig von der Geschwindigkeit des Beobachters. Darüber hinaus ist die Lichtgeschwindigkeit die schnellste Geschwindigkeit, mit der Informationen übertragen werden können.

Masse und Energie hängen durch die berühmte Gleichung E = m c 2 > zusammen, die erklärt, dass ein massereiches Objekt unendlich viel Energie benötigt, um sich mit Lichtgeschwindigkeit fortzubewegen. Es wurde eine neue Methode zur Definition eines Meters anhand der Lichtgeschwindigkeit entwickelt. "Ereignisse" können auch durch die Verwendung von Lichtkegeln beschrieben werden, einer raumzeitlichen grafischen Darstellung, die einschränkt, welche Ereignisse zulässig sind und welche nicht auf den vergangenen und zukünftigen Lichtkegeln basieren. Es wird auch eine 4-dimensionale Raumzeit beschrieben, in der 'Raum' und 'Zeit' untrennbar miteinander verbunden sind. Die Bewegung eines Objekts durch den Raum beeinflusst unweigerlich die Art und Weise, wie es Zeit erlebt.

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie erklärt, wie der Weg eines Lichtstrahls durch die "Schwerkraft" beeinflusst wird, die nach Einstein eine Illusion ist, die durch die Verkrümmung der Raumzeit verursacht wird, im Gegensatz zu Newtons Ansicht, die die Schwerkraft als eine Kraft beschrieb, die Materie auf sie ausübt andere Sache. Bei der Raumzeitkrümmung bewegt sich Licht in der 4-dimensionalen "Raumzeit" immer auf einem geraden Weg, kann jedoch aufgrund von Gravitationseffekten im 3-dimensionalen Raum gekrümmt erscheinen. Diese geradlinigen Pfade sind Geodäten. Das Zwillingsparadoxon, ein Gedankenexperiment in der speziellen Relativitätstheorie mit eineiigen Zwillingen, geht davon aus, dass Zwillinge unterschiedlich altern können, wenn sie sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zueinander bewegen oder sogar an verschiedenen Orten mit ungleicher Raumzeitkrümmung lebten. Die spezielle Relativitätstheorie basiert auf Arenen von Raum und Zeit, in denen Ereignisse stattfinden, während die allgemeine Relativitätstheorie dynamisch ist, wo Kraft die Krümmung der Raumzeit ändern könnte und die das expandierende Universum hervorbringt. Hawking und Roger Penrose arbeiteten daran und bewiesen später mit Hilfe der Allgemeinen Relativitätstheorie, dass das Universum, wenn es einen Anfang hat, auch ein Ende haben muss.

Kapitel 3: Das expandierende Universum Bearbeiten

In diesem Kapitel beschreibt Hawking zunächst, wie Physiker und Astronomen die relative Entfernung von Sternen von der Erde berechneten. Im 18. Jahrhundert bestätigte Sir William Herschel die Positionen und Entfernungen vieler Sterne am Nachthimmel. 1924 entdeckte Edwin Hubble eine Methode zur Entfernungsmessung anhand der Helligkeit variabler Cepheidensterne, wie sie von der Erde aus gesehen werden. Die Leuchtkraft, Helligkeit und Entfernung dieser Sterne werden durch eine einfache mathematische Formel in Beziehung gesetzt. Mit all diesen berechnete er Entfernungen von neun verschiedenen Galaxien. Wir leben in einer ziemlich typischen Spiralgalaxie mit einer großen Anzahl von Sternen.

Die Sterne sind sehr weit von uns entfernt, daher können wir nur ihre eine charakteristische Eigenschaft, ihr Licht, beobachten. Wenn dieses Licht durch ein Prisma geleitet wird, entsteht ein Spektrum. Jeder Stern hat sein eigenes Spektrum, und da jedes Element seine eigenen einzigartigen Spektren hat, können wir die Lichtspektren eines Sterns messen, um seine chemische Zusammensetzung zu erfahren. Wir verwenden thermische Spektren der Sterne, um ihre Temperatur zu kennen. Als Wissenschaftler 1920 Spektren verschiedener Galaxien untersuchten, fanden sie heraus, dass einige der charakteristischen Linien des Sternenspektrums in Richtung des roten Endes des Spektrums verschoben waren. Die Implikationen dieses Phänomens ergaben sich aus dem Dopplereffekt, und es war klar, dass sich viele Galaxien von uns entfernten.

Da einige Galaxien rotverschoben sind, wurde angenommen, dass manche Galaxien auch blauverschoben sind. Allerdings waren rotverschobene Galaxien zahlenmäßig weit überlegener als blauverschobene Galaxien. Hubble fand heraus, dass die Rotverschiebung direkt proportional zur relativen Entfernung ist. Daraus stellte er fest, dass sich das Universum ausdehnt und einen Anfang hatte. Trotzdem blieb das Konzept eines statischen Universums bis ins 20. Jahrhundert bestehen. Einstein war sich eines statischen Universums so sicher, dass er die „kosmologische Konstante“ entwickelte und „Antigravitationskräfte“ einführte, um ein Universum unendlichen Alters zu ermöglichen. Darüber hinaus versuchten viele Astronomen, die Auswirkungen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu vermeiden und blieben bei ihrem statischen Universum, mit einer besonders bemerkenswerten Ausnahme, dem russischen Physiker Alexander Friedmann.

Friedmann hat zwei sehr einfache Annahmen gemacht: Das Universum ist überall identisch, d. h. Homogenität, und es ist in jeder Richtung, in die wir blicken, identisch, d. Seine Ergebnisse zeigten, dass das Universum nicht statisch ist. Seine Annahmen wurden später bewiesen, als zwei Physiker der Bell Labs, Arno Penzias und Robert Wilson, unerwartete Mikrowellenstrahlung nicht nur von einem bestimmten Teil des Himmels, sondern von überall und in fast gleicher Menge fanden. Damit erwies sich Friedmanns erste Annahme als wahr.

Etwa zur gleichen Zeit arbeiteten auch Robert H. Dicke und Jim Peebles an Mikrowellenstrahlung. Sie argumentierten, dass sie in der Lage sein sollten, das Leuchten des frühen Universums als Hintergrund-Mikrowellenstrahlung zu sehen. Wilson und Penzias hatten dies bereits getan und erhielten 1978 den Nobelpreis. Außerdem ist unser Platz im Universum nicht außergewöhnlich, daher sollten wir das Universum von jedem anderen Teil des Weltraums als ungefähr gleich sehen, was unterstützt Friedmanns zweite Annahme. Seine Arbeit blieb weitgehend unbekannt, bis ähnliche Modelle von Howard Robertson und Arthur Walker hergestellt wurden.

Friedmanns Modell führte zu drei verschiedenen Typen von Modellen für die Evolution des Universums. Erstens würde sich das Universum für eine bestimmte Zeit ausdehnen, und wenn die Expansionsrate geringer ist als die Dichte des Universums (was zu einer Gravitationsanziehung führt), würde dies letztendlich zu einem späteren Zeitpunkt zum Kollaps des Universums führen. Zweitens würde sich das Universum ausdehnen, und irgendwann, wenn die Expansionsrate und die Dichte des Universums gleich würden, würde es sich langsam ausdehnen und aufhören, was zu einem etwas statischen Universum führt. Drittens würde sich das Universum für immer ausdehnen, wenn die Dichte des Universums geringer ist als die kritische Menge, die erforderlich ist, um die Expansionsrate des Universums auszugleichen.

Das erste Modell stellt den Raum des Universums nach innen gekrümmt dar. Im zweiten Modell würde der Raum zu einer flachen Struktur führen, und das dritte Modell führt zu einer negativen „sattelförmigen“ Krümmung. Selbst wenn wir berechnen, ist die aktuelle Expansionsrate höher als die kritische Dichte des Universums einschließlich der dunklen Materie und aller stellaren Massen. Das erste Modell beinhaltete den Beginn des Universums als Urknall aus einem Raum unendlicher Dichte und Nullvolumen, bekannt als „Singularität“, ein Punkt, an dem auch die allgemeine Relativitätstheorie (in ihr liegen Friedmanns Lösungen zugrunde) versagt.

Dieses Konzept des Beginns der Zeit (vorgeschlagen vom belgischen katholischen Priester Georges Lemaître) schien ursprünglich von religiösen Überzeugungen motiviert zu sein, da es die biblische Behauptung unterstützt, dass das Universum einen Anfang in der Zeit hat, anstatt ewig zu sein. [5] So wurde eine neue Theorie eingeführt, die "Steady-State-Theorie" von Hermann Bondi, Thomas Gold und Fred Hoyle, um mit der Urknalltheorie zu konkurrieren. Seine Vorhersagen stimmten auch mit der aktuellen Universumsstruktur überein. Aber die Tatsache, dass es weit weniger Radiowellenquellen in unserer Nähe gibt als aus dem fernen Universum, und es gab viel mehr Radioquellen als derzeit, führte zum Scheitern dieser Theorie und zur universellen Akzeptanz der Urknalltheorie. Auch Evgeny Lifshitz und Isaak Markovich Khalatnikov versuchten, eine Alternative zur Urknalltheorie zu finden, scheiterten aber ebenfalls.

Roger Penrose verwendete Lichtkegel und allgemeine Relativitätstheorie, um zu beweisen, dass ein kollabierender Stern zu einer Region von Nullgröße und unendlicher Dichte und Krümmung führen könnte, die als Schwarzes Loch bezeichnet wird. Hawking und Penrose bewiesen gemeinsam, dass das Universum aus einer Singularität entstanden sein sollte, was Hawking selbst widerlegte, wenn man Quanteneffekte berücksichtigt.

Kapitel 4: Das Unsicherheitsprinzip Bearbeiten

Das Unsicherheitsprinzip besagt, dass Geschwindigkeit und Position eines Teilchens nicht genau bekannt sind. Um herauszufinden, wo sich ein Teilchen befindet, richten Wissenschaftler Licht auf das Teilchen. Wenn Hochfrequenzlicht verwendet wird, kann das Licht die Position genauer finden, aber die Geschwindigkeit des Partikels ist weniger sicher (weil das Licht die Geschwindigkeit des Partikels ändert). Wenn eine niedrigere Frequenz verwendet wird, kann das Licht die Geschwindigkeit genauer bestimmen, aber die Position des Partikels ist weniger sicher. Das Unsicherheitsprinzip widerlegte die Idee einer Theorie, die deterministisch war oder alles in der Zukunft vorhersagen würde.

Auch das Welle-Teilchen-Dualitätsverhalten von Licht wird in diesem Kapitel diskutiert. Licht (und alle anderen Partikel) weist sowohl partikelartige als auch wellenartige Eigenschaften auf.


Eine kurze Geschichte von A Brief History of Time von Stephen Hawking

Stephen Hawking begegnete mir zum ersten Mal auf dem Cover der Zeitschrift New York Times. Darin erzählten die Seiten eine Geschichte, die wir alle kennen, aber damals war es eine Offenbarung: Ein Astrophysiker aus Cambridge versuchte, die großen Geheimnisse des Universums zu lösen, während er selbst von einer fortschreitenden neurogenerativen Krankheit im Rollstuhl gefangen war. Ich erinnere mich, dass ich beeindruckt war von der Beschreibung des Schriftstellers Timothy Ferris über die Schuhe von Professor Hawking, deren Sohlen makellos waren und den Boden nie berührten. Ich steckte den Artikel in meinen Rucksack und las ihn ein paar Tage später auf dem Weg zum Mittagessen mit einem Literaturagenten zu Ende.

In einem dieser bemerkenswerten Momente des Zufalls erwähnte ich während des Mittagessens den Artikel gegenüber Agent Al Zuckerman, der mir sagte, er versuche bereits, Professor Hawking zu erreichen, um zu sehen, ob er daran interessiert sein könnte, ein populäres Buch zu schreiben. Einige Monate später erhielt ich eine Einreichung von Al – ein kurzes Manuskript und eine Einladung zur Teilnahme an einer Auktion für die Veröffentlichungsrechte von A Brief History of Time.

Zu dieser Zeit war ich leitender Redakteur bei Bantam Books, was angesichts der Anzahl renommierter, traditioneller Verlage, die auf der Suche waren, es zu erwerben, ein unwahrscheinliches Zuhause für Prof. Hawkings Buch war. Bantams Erfahrung mit dem Verkauf beliebter Taschenbücher führte jedoch dazu, dass der Vertrieb weit über Buchhandlungen hinaus in Drogerien, Supermärkte und Flughafenshops ging. Zusammen mit unserem finanziellen Angebot schickte ich einen Brief an Professor Hawking, in dem ich dafür plädierte, dass Bantam sein Buch in die Hände einer möglichst großen Leserschaft bringen könnte. Es stellte sich heraus, dass er der seltene Akademiker war, der genau das wollte – seine esoterischen wissenschaftlichen Arbeiten der breiten Masse bekannt zu machen. Er hat uns gewählt.

Ein paar Monate später kam Stephen Hawking aus Cambridge in die USA, um einen Vortrag am Fermi Institute in Chicago zu halten, also verabredete ich mich mit ihm danach im Holiday Inn, wo Stephen wohnte. Als ich auf den Parkplatz einbog, hielt ein weiteres Auto in der Nähe. Ein junger Mann stieg aus, öffnete den Kofferraum, faltete einen Rollstuhl auseinander und legte eine große Batterie darunter. Dann öffnete er die Beifahrertür, hob vorsichtig eine dünne Gestalt auf und setzte sie in den Rollstuhl. Als ich aus meinem Auto stieg, rief er: „Ist das Peter Guzzardi? Das ist Professor Hawking“, gerade als sich der Rollstuhl um volle 360 ​​Grad drehte und in Richtung der Hotellobby schoss, wobei Stephens Assistent und ich voller Verfolgung waren.

Als wir uns in Prof. Hawkings Zimmer trafen, stellte ich mich vor und fragte höflich, ob sein Flug aus London angenehm gewesen sei. Stephen antwortete mit einer kurzen Reihe nicht entzifferbarer Geräusche, die sein Assistent, ein Physikstudent namens Brian Whitt, übersetzte. "Prof Hawking möchte wissen, ob Sie den Vertrag mitgebracht haben." So viel zum Smalltalk. Ich zog das juristische Dokument hervor, und Brian hielt es Seite für Seite hoch, damit Stephen es lesen konnte, was er in atemberaubender Geschwindigkeit tat. Sein Körper mochte sich weitgehend außerhalb seiner Kontrolle befinden, aber sein Verstand war offensichtlich in einem Hyper-Drive.

Da Stephen noch keinen Verlag in Großbritannien hatte, fiel mir die Aufgabe zu, die englischsprachige Ausgabe von A Brief History of Time zu redigieren. Ich behaupte nicht, dass es keine Herausforderung war. Das Manuskript umfasste zwar schlanke, aber extrem dichte 100 Seiten und beschrieb die Suche nach dem Heiligen Gral der Wissenschaft – eine Theorie, die zwei getrennte Gebiete vereinen konnte, die individuell, aber völlig unabhängig voneinander arbeiteten. Die Teilchenphysik erklärte die gespenstischen Kräfte, die in den Atomen wirken, während die Astrophysik massive Effekte wie die Schwerkraft, die auf der Ebene von Galaxien und Sternensystemen wirkte, verstand. Wie Stephen es so poetisch ausdrücken würde, würden wir wirklich alles verstehen, wenn Wissenschaftler eine großartige einheitliche Theorie entwickeln könnten, die diese beiden Bereiche erklärt: Wir würden endlich „den Geist Gottes kennen“.

Damals war unser Ziel jedoch viel bescheidener. Wir versuchten nur, ein Buch zu schreiben, das wissenschaftlich korrekt war, ohne für den allgemeinen Leser, jemanden wie mich, undurchdringlich zu sein. Mein Hauptbeitrag zu dem Buch bestand darin, Stephen hartnäckig Fragen zu stellen und nicht aufzugeben, bis ich verstanden hatte, was er sagen wollte. Dieser Prozess dauerte viele Monate der Korrespondenz, unterbrochen von einer medizinischen Krise, die zu der Tracheotomie führte, die Stephens Leben rettete, ihn jedoch überhaupt nicht mehr sprechen konnte. Dank seiner wilden Entschlossenheit und einiger bemerkenswerter Computersoftware konnte Stephen weiter an dem Buch arbeiten und schließlich im Herbst 1987 den endgültigen Entwurf fertigstellen.

Der Rest ist, wie sie sagen, Geschichte. A Brief History of Time verkaufte seine erste US-Druckausgabe innerhalb weniger Tage, wurde weltweit zu einem der Bestseller, wurde in mehr als 35 Sprachen übersetzt und verkaufte sich mehr als 10 Millionen Exemplare. Noch wichtiger ist, dass es Generationen von Lesern weiterhin auf die anhaltende Suche nach der Grand Unified Theory of Everything aufmerksam macht. Ich fühle mich geehrt, eine Rolle bei der Veröffentlichung von A Brief History of Time gespielt zu haben und den brillanten, inspirierenden Mann, der ihn geschrieben hat, gekannt, mit ihm gearbeitet und angefreundet zu haben.


Eine kurze Geschichte von Stephen Hawking

An einen Rollstuhl gefesselt, nicht in der Lage zu sprechen und nur über einen Computer und einen Sprachsynthesizer mit der Welt zu kommunizieren, hat Stephen Hawking ein leicht identifizierbares und völlig irreführendes öffentliches Bild. Mit nur zwei Fingern steuert er den Computer, seine Verbindung zur Außenwelt. Dies ist ein passender Hinweis auf Hawkings Haltung gegenüber Autoritäten im Allgemeinen und wissenschaftlichen Ikonen im Besonderen im Laufe der Jahre. Er kennt seinen eigenen Verstand, erträgt keine Dummköpfe und hatte nie Angst, sich mit anderen Wissenschaftlern auseinanderzusetzen, wenn er, wie er im Allgemeinen ist, sicher ist, dass er Recht hat. Eher selten hat er seinen Fehler auch schnell eingeräumt, wenn sich herausstellt, dass er sich doch geirrt hat. Und er hat die verwirrende Fähigkeit, angesichts neuer Erkenntnisse seine Meinung zu einem wissenschaftlichen Thema völlig zu ändern.

Hawking teilt einige dieser Eigenschaften mit dem berühmten dissidenten Astrophysiker Fred Hoyle, der einer seiner Jugendhelden war und dessen Anwesenheit in Cambridge ein Hauptgrund dafür war, dass Hawking sich entschied, dort zu promovieren. Es ist daher ironisch, dass Hawking zum ersten Mal von der wissenschaftlichen Gemeinschaft außerhalb von Cambridge bei einer Konfrontation mit Hoyle in der Royal Society bemerkt wurde.

Es war Mitte der 1960er Jahre. Hawking war ein Forschungsstudent, nach wissenschaftlichen Maßstäben immer noch nass hinter den Ohren. Hoyle war ein etablierter Wissenschaftler, ein Professor mit beeindruckendem Ruf und einer Reihe wissenschaftlicher Erfolge, der die neuesten kosmologischen Ideen präsentierte, an denen er mit Jayant Narlikar gearbeitet hatte. Am Ende des Gesprächs wies Hawking, der die Arbeit zuvor mit Narlikar besprochen hatte, darauf hin, dass &hellip

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Stephen Hawking

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Stephen Hawking, vollständig Stephen William Hawking, (* 8. Januar 1942 in Oxford, Oxfordshire, England – 14. März 2018, Cambridge, Cambridgeshire), englischer theoretischer Physiker, dessen Theorie explodierender Schwarzer Löcher sowohl auf der Relativitätstheorie als auch auf der Quantenmechanik beruhte. Er arbeitete auch mit Raum-Zeit-Singularitäten.

Wann wurde Stephen Hawking geboren?

Stephen Hawking wurde am 8. Januar 1942 geboren.

Wann ist Stephen Hawking gestorben?

Stephen Hawking starb am 14. März 2018.

Woher hat Stephen Hawking seine Ausbildung?

Stephen Hawking erhielt 1962 einen Bachelor-Abschluss in Physik vom University College, Oxford, und einen Doktortitel in Physik von der Trinity Hall, Cambridge, im Jahr 1966.

Wofür war Stephen Hawking berühmt?

Stephen Hawking beschäftigte sich mit der Physik von Schwarzen Löchern. Er schlug vor, dass Schwarze Löcher subatomare Teilchen emittieren würden, bis sie schließlich explodierten. Er schrieb auch Bestseller, von denen das berühmteste war Eine kurze Zeitgeschichte: Vom Urknall bis zum Schwarzen Loch (1988).

Hawking studierte Physik am University College, Oxford (B.A., 1962) und Trinity Hall, Cambridge (Ph.D., 1966). Er wurde zum Research Fellow am Gonville and Caius College in Cambridge gewählt. In den frühen 1960er Jahren erkrankte Hawking an Amyotropher Lateralsklerose, einer unheilbaren degenerativen neuromuskulären Erkrankung. Er arbeitete trotz der fortschreitenden Auswirkungen der Krankheit weiter.

Hawking arbeitete vor allem auf dem Gebiet der Allgemeinen Relativitätstheorie und insbesondere der Physik Schwarzer Löcher. 1971 schlug er vor, nach dem Urknall zahlreiche Objekte zu bilden, die bis zu einer Milliarde Tonnen Masse haben, aber nur den Raum eines Protons einnehmen. Diese Objekte, die als Mini-Schwarze Löcher bezeichnet werden, sind insofern einzigartig, als ihre immense Masse und Schwerkraft erfordern, dass sie den Gesetzen der Relativität unterliegen, während ihre winzige Größe erfordert, dass auch die Gesetze der Quantenmechanik auf sie zutreffen. Im Jahr 1974 schlug Hawking vor, dass Schwarze Löcher gemäß den Vorhersagen der Quantentheorie subatomare Teilchen emittieren, bis sie ihre Energie aufbrauchen und schließlich explodieren. Hawkings Arbeit hat die Bemühungen, die Eigenschaften von Schwarzen Löchern theoretisch zu beschreiben, stark angespornt, Objekte, von denen man bisher dachte, dass sie nichts wissen könnten. Seine Arbeit war auch deshalb wichtig, weil sie die Beziehung dieser Eigenschaften zu den Gesetzen der klassischen Thermodynamik und Quantenmechanik zeigte.

Hawkings Beiträge zur Physik brachten ihm viele außergewöhnliche Ehrungen ein. 1974 wählte ihn die Royal Society zu einem ihrer jüngsten Fellows. 1977 wurde er Professor für Gravitationsphysik in Cambridge und 1979 auf die Lucasian-Professur für Mathematik in Cambridge berufen, die einst Isaac Newton innehatte. Hawking wurde 1982 zum Commander of the Order of the British Empire (CBE) und 1989 zum Companion of Honor ernannt. Außerdem erhielt er 2006 die Copley Medal der Royal Society und 2009 die US Presidential Medal of Freedom nahm einen Forschungslehrstuhl am Perimeter Institute for Theoretical Physics in Waterloo, Ontario, Kanada an.

Zu seinen Veröffentlichungen gehörten Die großräumige Struktur der Raumzeit (1973 gemeinsam mit G. F. R. Ellis verfasst), Superraum und Supergravitation (1981), Das sehr frühe Universum (1983) und die Bestseller Eine kurze Zeitgeschichte: Vom Urknall bis zum Schwarzen Loch (1988), Das Universum in Kürze (2001), Eine kürzere Geschichte der Zeit (2005) und Das große Design (2010 zusammen mit Leonard Mlodinow).

Die Herausgeber der Encyclopaedia Britannica Dieser Artikel wurde zuletzt von John P. Rafferty, Herausgeber, überarbeitet und aktualisiert.


Eine kurze Geschichte von Stephen Hawking

Am Mittwoch, dem 14. März, wurde die Welt durch den Tod eines unserer größten Wissenschaftler, Professor Stephen Hawking, erschüttert. Zusammen mit einigen seiner Cambridge-Kollegen und der neuen Generation von Wissenschaftlern, die er inspiriert hat, feiern wir diese Woche sein Leben, seine Wissenschaft und sein Vermächtnis.

Es war eine glorreiche Zeit, am Leben zu sein und in theoretischer Physik zu forschen.

Unser Bild vom Universum hat sich in den letzten 50 Jahren stark verändert und ich freue mich, wenn ich einen kleinen Beitrag dazu geleistet habe. Die Tatsache, dass wir Menschen, die selbst nur Ansammlungen fundamentaler Teilchen der Natur sind, einem Verständnis der Gesetze, die uns und unser Universum beherrschen, so nahe kommen konnten, ist ein großer Triumph. Ich möchte meine Begeisterung und Begeisterung für diese Suche teilen.

Denken Sie also daran, zu den Sternen hinaufzuschauen und nicht auf Ihre Füße. Versuchen Sie, das, was Sie sehen, zu verstehen, und fragen Sie sich, was das Universum ausmacht. Sei neugierig. Und wie schwierig das Leben auch erscheinen mag, es gibt immer etwas, was Sie tun und erreichen können. Wichtig ist, dass Sie nicht einfach aufgeben.

In dieser Folge

02:47 – Gonville und Caius: Hawkings akademisches Zuhause

Gonville und Caius: Hawkings akademisches Zuhause mit Professor Sir Alan Fersht, Master, Caius College, Cambridge

Professor Stephen Hawking begann seine wissenschaftliche Karriere 1959 als Undergraduate an der Oxford University und ging dann Anfang der 60er Jahre nach Cambridge, um dort zu promovieren. Anschließend wurde er Fellow des Gonville and Caius College, einem Ort, den er als „ein ständiger Faden durch mein Leben“ bezeichnete. Georgia Mills besuchte den Meister des Caius, Professor Sir Alan Fersht, um herauszufinden, was er dort vorhatte.

Alan - Er war überlebensgroß. Seine Anwesenheit war die ganze Zeit zu spüren. Wir waren sehr, sehr stolz auf ihn und er liebte das College offensichtlich auch. Stephen kam 1965 zum ersten Mal als Research Fellow hierher. Ein Forschungsstipendium ist eine sehr renommierte Auszeichnung für herausragende junge Menschen, um zu studieren und zu forschen.

Georgia - Wann sind Sie ihm zum ersten Mal begegnet?

Alan - Ich bin ihm auch zum ersten Mal 1965 begegnet, weil ich in diesem Jahr als Doktorand angefangen habe. Damals wie heute speisten Studenten im College ebenso wie die Dozenten oder Dons, wie wir sie nannten. Die Dons sollten am hohen Tisch sitzen, wir wären etwas weiter unten. Ich erinnere mich sehr gut, wie ich Stephen mit Hilfe eines Stocks auf einen hohen Tisch humpeln sah. Wir wussten damals, dass er aufgrund seiner Brillanz ein ganz besonderer Mensch war. Was wir nicht wussten und erst wenig später erfuhren, dass er nur noch zwei Jahre leben sollte.

Ich verließ Cambridge und kam 1988 als Stipendiat dieses Colleges zurück und traf Stephen wieder, und ich nahm sogar an einer Konferenz mit ihm über die Ursprünge des Lebens und die Ursprünge des Universums teil und sprach mehr darüber Leben und er sprach offensichtlich über das Universum. Aber ich habe ihn viel besser kennengelernt, seit ich Meister geworden bin, und ich würde ihn am hohen Tisch bewirten, diesmal als Meister, anstatt ihn als Schüler anzusehen. Er wurde von seinen Betreuern hereingefahren, er kam wirklich gerne aufs College.

Georgia - Wie war er als Charakter? Woher kannten ihn die Leute?

Alan - Er hat Spaß gemacht. Er hatte offensichtlich Spaß und er wollte eindeutig, dass alle anderen Spaß hatten, und er war nie von irgendetwas aus der Fassung gebracht worden, worum es gebeten wurde. Er war sehr glücklich, mit Selfies zu posieren, er half dem College gerne, um Geld zu sammeln, er würde Studenten inspirieren, Leute zu sehen, und er hatte einen schelmischen Sinn für Humor.

Georgia - Ich habe Gerüchte gehört, dass er auch gerne Partys veranstaltet?

Alan - Oh, das hat er auf jeden Fall. Ich wurde nur zu einem von ihnen eingeladen, es war ungefähr sechs Monate nachdem ich Meister wurde und es war ein Kostüm. Nun, ich wusste nicht, dass es sich um ein Kostüm handelte, aber seine intimen Gäste taten es. Er war als Neptun mit einem Dreizack verkleidet.

Georgia - Hat er hier auch seine berüchtigte Zeitreisende-Party veranstaltet?

Alan - Ja, das war es. In seinem Zimmer in Caius wartete er darauf, dass der Zeitreisende zurückkam und mit ihm Tee trank. Ich nehme an, es hat nicht geklappt.

Georgien - Wer weiß? Vielleicht haben diese Zeitreisenden das Datum falsch verstanden!

06:01 - Stephen Hawkings frühe Karriere

Stephen Hawkings frühe Karriere mit Lord Martin Rees, Astronom Royal

Stephen Hawkings früheste Arbeit in den 1960er Jahren fiel mit einer aufregenden Zeit in der Astronomie und Kosmologie zusammen: Dies war die Zeit, als Beweise für Schwarze Löcher und den Urknall auftauchten. Chris Smith sprach mit Professor Lord Martin Rees, dem Astronomer Royal und einem Zeitgenossen von Stephen Hawking.

Martin - ich kannte ihn von damals. Ich habe zwei Jahre nach ihm angefangen und er hatte wie ich großes Glück, einen Betreuer namens Professor Dennis Sciama zu haben, und Dennis Sciama hatte ein gutes Gespür für das Wesentliche. Er gab Stephen einen guten Rat, nach London zu fahren, um dort Vorlesungen von Professor Roger Penrose zu hören, der neue Ideen zum Verständnis von Schwarzen Löchern entwickelte. Und Stephen nahm diese Idee und lief sozusagen damit, und seine frühen Arbeiten bestanden darin, Penroses Ideen anzuwenden, um zu zeigen, dass sich innerhalb eines Schwarzen Lochs eine sogenannte "Singularität" entwickelte, in der alles unendlich werden würde und ein Signal für eine neue Physik war .

Und er hatte zu dieser Zeit auch einige neue Ideen über die Natur von Schwarzen Löchern, weil er und andere zeigten, dass jedes im Universum existierende Schwarze Loch durch eine sehr Standardgleichung beschrieben werden würde, und dies war eine sehr große Idee und Dies ist besonders wichtig, da die Menschen zu dieser Zeit begannen, Beweise für Schwarze Löcher, sogenannte Quasare, zu beobachten, Objekte, die eine ganze Galaxie überstrahlten, obwohl sie nicht größer als ein Stern waren, die 1963 entdeckt wurden, und später erkannte, dass sie wahrscheinlich beteiligt waren große schwarze Löcher.

Chris - Die Leute hatten also einen Einblick in die Existenz von Schwarzen Löchern, aber sie hatten keine Möglichkeit, sich mit ihrem Verhalten oder ihrer wahrscheinlichen Entwicklung auseinanderzusetzen? Und es brauchte Stephen Hawking, um die Gleichungen von Roger Penrose anzuwenden, um dann herauszufinden, wie wir uns kognitiv mit diesen Entitäten auseinandersetzen könnten?

Martin – Das stimmt. Der Beweis dafür, dass sie tatsächlich existierten, kam wirklich eher nach und nach. Nach 1970 glaubten die meisten Leute, dass Schwarze Löcher existierten, aber Stephen war einer von denen, die uns wirklich erzählten, wie Schwarze Löcher sind und dass sie standardisierte Objekte sind. Und George Ellis und Stephen Hawking haben Anfang der 1970er Jahre den Klassiker zu diesem Thema geschrieben.

Chris: Sie sagten, dass es im Zentrum eines Schwarzen Lochs dieses Konzept einer Singularität gibt, was ist das und warum war das für Stephen Hawking ein solcher Durchbruch?

Martin - Um zu erklären, warum dies wichtig ist, wenn Sie sich etwas vorstellen, das vollständig kugelförmig ist und zusammenfällt, dann wundert es niemanden, dass es zu einem Punkt geht. Aber das wichtige Ergebnis von Penroses und Hawkings Arbeit war, dass, selbst wenn etwas auf unregelmäßige Weise zusammenbricht, es, sobald es einen Punkt ohne Wiederkehr überschritten hat, tatsächlich eine Singularität bildet, in der die Dinge unendlich werden.

Nun, das sagt natürlich die Theorie, und wenn wir eine Singularität in der Physik haben, bedeutet das nur, dass wir das Signal haben, dass die Physik, die wir haben, unvollständig ist und etwas anderes hinzukommt. Das war also der erste Hinweis darauf, dass Orte im Universum existierten wo wir Einsteins Theorie modifizieren und vielleicht auch die Quantentheorie einbringen müssten.

Chris - Einer der anderen Gäste hier in dieser Woche ist Andrew Pontzen, von dem ich denke, dass er in diesem Programm berühmt sagte, dass man mit der theoretischen Physik sehr vorsichtig sein muss, weil man beweisen kann, dass alles richtig ist. Ist das eines der Probleme bei Stephens Arbeit in dem Sinne, dass man auf dem Papier beweisen könnte, dass etwas passieren könnte, aber tatsächlich Beweise dafür zu haben und zu beobachten ist eine ganz andere Sache, und darauf mussten wir warten?

Martin - Nun, es war schwieriger, weil wir ziemlich gute Beweise dafür hatten, dass viele Objekte wie Quasare von Gas angetrieben werden, das in etwas wie ein schwarzes Loch wirbelt. Also etwas mit einem tiefen Gravitationspotential. Aber ob das genau die Art von Schwarzem Loch war, die Einsteins Theorie nach den Arbeiten von Hawking und anderen vorhergesagt hat, hat lange gedauert und ist bis heute nicht ganz klar.

Es gibt einige Hinweise darauf, dass diese Modelle recht gut funktionieren, aber der wichtigste Beweis dafür, dass sich Schwarze Löcher wie Einstein verhalten haben, war erst vor ein paar Jahren, als Gravitationswellen gefunden wurden. Dies war ein Phänomen, bei dem sich zwei Schwarze Löcher spiralförmig zu einem zusammenschlossen und sie herumschüttelten und sich schließlich zu einem einzigen Schwarzen Loch niederlassen, und dabei emittieren sie sozusagen Wellen im Weltraum - Gravitationswellen. Diese wurden erst vor zwei Jahren zum ersten Mal entdeckt und dies war eine wirklich starke Bestätigung von Einsteins Theorie in einem Kontext, in dem sie sehr wichtig ist.

In den meisten Bereichen der Astronomie war Einsteins Theorie nur eine kleine Korrektur von Newtons Theorie, die für die meisten Zwecke gut genug ist. Aber hier haben wir Phänomene, die Newton überhaupt nicht erklären konnte, und Einsteins Theorie schien bestätigt zu sein und Schwarze Löcher scheinen sich auf eine Weise zu verhalten, die mit dem übereinstimmt, was die Leute teilweise aufgrund der Arbeit von Stephen Hawking entdeckt haben.

Chris - Was hat Stephen Hawking von den LIGO-Experimenten gehalten, die Gravitationswellen entdeckten? Hast du mit ihm darüber gesprochen, wie war seine Reaktion?

Martin – Ja. Er freute sich, weil dies eine Beobachtung war, die im Prinzip einen seiner Leitgedanken hätte widerlegen können. Er hat gezeigt, dass die Oberfläche eines Schwarzen Lochs nie kleiner werden kann, und wenn zwei Schwarze Löcher verschmelzen, dann müsste das entstandene Schwarze Loch eine Fläche haben, die größer ist als die Summe der ersten beiden.

Nun, das hätte durch dieses Experiment widerlegt werden können, wenn es herausgefunden hätte, dass das verschmolzene Schwarze Loch mit einer hohen Frequenz strahlt und eine geringe Masse aufbringt. Und das war es nicht, und er war froh, dass die Astronomen damit am nächsten waren, um eine seiner Schlüsselideen tatsächlich zu testen.

Chris: Vielen Dank, Astronomer Royal, Professor Lord Martin Rees.

11:45 - Was ist eine Motoneuronerkrankung?

Was ist eine Motoneuronerkrankung? mit Jemeen Sreedharan, Babraham Institute & Kings College London

Mit Anfang 20 wurde bei Professor Hawking eine seltene neurologische Erkrankung namens Motoneuron-Krankheit (MND) diagnostiziert. Er war ungewöhnlich jung, um die Krankheit zu entwickeln, die normalerweise Menschen zwischen 60 und 70 betrifft und oft innerhalb weniger Jahre tödlich verläuft. Trotz seiner Diagnose schaffte es Stephen Hawking jedoch, zu überleben und mit der Krankheit fertig zu werden, um das Alter von 76 Jahren zu erreichen. Georgia Mills sprach mit Jemeen Sreedharan, die am Kings College London und dem Babraham Institute in Cambridge Motorneuronenerkrankungen studiert.

Georgia - Können Sie uns sagen, was eine Motoneuron-Krankheit ist?

Jemeen - Motoneuron-Krankheit ist eine destruktive degenerative Erkrankung des Gehirns und des Rückenmarks. Es betrifft hauptsächlich die motorischen Nerven, weshalb es zu Lähmungen führt, bei denen Menschen nicht atmen, sich nicht bewegen und schlucken können. Es handelt sich also um eine ziemlich schwächende Krankheit, die derzeit nicht heilbar ist.

Georgia - Haben wir eine Ahnung, was das verursacht?

Jemeen - In etwa 10% der Fälle gibt es Gene, von denen wir wissen, dass sie die Krankheit verursachen. Im Moment versuchen wir herauszufinden, wie diese Gene tatsächlich Nervenzellen schädigen. Bei den anderen 90% ist nicht ganz klar, was die Krankheit verursacht. Die Patienten sind in der Regel völlig normal, ohne vorherige Familienanamnese, ohne vorherige Krankheit.

Georgien – Was passiert? Die Motoneuron-Nerven sind betroffen, was passiert also eigentlich mit jemandem mit dieser Erkrankung?

Jemeen - Diese Nerven versorgen Muskeln, die für das Schlucken, Sprechen, Atmen und für die Bewegung wichtig sind, so dass all diese Prozesse darunter leiden können und verschiedene Menschen unterschiedliche Symptome haben. Wenn die Muskeln der Beine betroffen sind - Schwierigkeiten beim Gehen und der Muskeln der Hände - Schwierigkeiten beim Drehen von Griffen oder Schlüsseln, zum Beispiel. Wenn es die Bulbarmuskulatur betrifft, wie wir es nennen, kann es zu Problemen beim Sprechen und Schlucken kommen. Patienten können oft Probleme mit dem Denken, Veränderungen in ihrem Verhalten und auch in ihrer Sprache haben. Obwohl im Allgemeinen eines der auffälligsten Dinge an MND ist, dass die Patienten fühlen und sehen können, und dass sie immer noch eine Darm- und Blasenfunktion haben und dennoch aus irgendeinem Grund nur die motorischen Nerven zu sterben scheinen.

Georgia - Wissen wir, was sie umbringt?

Jemeen: Ja, das ist eine sehr wichtige Frage. Eines der Dinge, an die wir denken könnten, ist die Größe eines motorischen Nervs. Wenn Sie an eine Person denken, die vielleicht zwei Meter groß ist, ist ein motorischer Nerv vielleicht ein Meter lang. Es ist eine der größten Zellen im Körper, das obere Motoneuron muss vom Gehirn bis zum Rückenmark und dann vom Rückenmark bis zum großen Zeh gehen, also ist das eine sehr große Zelle. Und Sie müssen diese Zelle irgendwie Ihr ganzes Leben lang erhalten, und das ist nicht einfach.

Georgien - ich verstehe. Also die Kabel in dir, die intakt sein müssen, wenn sie brechen, das war's?

Jemeen - Ja. Sie können sich regenerieren, so dass beispielsweise bei einer Armverletzung Nerven nachwachsen können. Bei einer Motoneuronerkrankung wachsen sie nicht ganz so gut nach.

Georgia - Sie haben erwähnt, dass es keine Heilung gibt. Gibt es eine Möglichkeit, dies zu behandeln?

Jemeen - Im Vereinigten Königreich wird derzeit ein Medikament namens Riluzol verwendet, und die meisten unserer Patienten nehmen dieses Medikament. Weltweit befinden sich weitere Medikamente in der Entwicklung, die in anderen Ländern zugelassen sind. Sie haben einen relativ geringen Einfluss auf den Krankheitsverlauf, daher arbeiten wir derzeit sehr hart daran, Therapien zu entwickeln, die wirklich wirksam sind und den Krankheitsprozess effektiver verlangsamen werden.

Georgia - Diese Krankheit untersuchen Sie in Ihrem Labor, wie untersuchen Sie sie also?

Jemeen - Wir verwenden verschiedene Tools. Vor kurzem haben wir ein Fliegenmodell gemacht - Drosophila. Und vor kurzem haben wir ein Mausmodell erstellt, und dies ist ein brandneues Modell der Motoneuron-Krankheit, und es bekommt Demenz, was ziemlich interessant ist, weil wir wissen, dass sich MND und frontotemporale Demenz beim Menschen ziemlich überschneiden. Das ist etwas, das relativ unterschätzt wird, aber es ist etwas, das wir jetzt erkennen.

Die Maus unterscheidet sich völlig von anderen Mausmodellen darin, dass wir nicht versucht haben, das Tier absichtlich sehr krank zu machen, was der allgemeine Ansatz ist. Was wir getan haben, ist die menschliche Bedingung nachzubilden. Wir haben eine genetische Veränderung von 1 zu 3 Milliarden vorgenommen, wodurch sie im Grunde wie ein Mensch aussieht, weil die Maus das gleiche Protein hat wie wir. Und wir haben im Gehirn dieser Tiere festgestellt, dass sie Veränderungen in bestimmten Arten von Nervenzellen aufweisen, von denen Sie normalerweise nicht gedacht hätten, dass sie mit einer Motoneuron-Erkrankung in Verbindung stehen.

Georgia – Wenn Wissenschaftler Krankheiten untersuchen, geben sie diese Krankheit oft einer Maus – wir nennen es ein Modell, und Sie haben es so gemacht, wie es sich beim Menschen ausdrückt und nicht wie es bei Mäusen ist ? Was hat Ihnen das also gesagt?

Jemeen - Das Wichtigste ist, dass das Protein normalerweise durch sehr komplizierte homöostatische Mechanismen eine Expression reguliert. Bei dieser Maus sehen wir, dass diese Proteinspiegel tatsächlich höher als normal sind. Wir haben nicht versucht, den Proteinspiegel zu erhöhen, aber die Mutation führt dazu, dass das Protein seine Regulationsfähigkeit verliert und das verursacht eine ganze Kettenreaktion. Denn normalerweise reguliert es die Expression anderer Gene und all das ist schief gelaufen. Wir haben festgestellt, dass je mehr von diesem Protein Sie haben, desto mehr können andere Genexpressionen schief gehen. Eines dieser Gene ist zufällig ein Gen, das für „tal“ kodiert, ein Protein, das mit der Alzheimer-Krankheit verbunden ist, die noch nie zuvor entdeckt wurde.

Georgia - Es hört sich so an, als würden Sie hier Teile des Puzzles zusammensetzen. Bedeutet das, dass wir jetzt, da wir wissen, dass Protein schief geht, mit einem Medikament darauf abzielen können?

Jemeen - Was wir jetzt versuchen, ist herauszufinden, ob dies für den Menschen relevant ist, aber wir denken, dass es so ist. Der Grund dafür ist, dass dieses Protein hochkonserviert ist, was bedeutet, dass es ziemlich genau das gleiche ist wie beim Menschen. Wir versuchen jetzt, mit menschlichen Stammzellen zu arbeiten, um diesen Befund zu bestätigen, und wenn dies der Fall ist, können wir darauf abzielen.

Es ist kompliziert, weil das Protein TDP 43: zu viel davon ist schlecht, zu wenig davon ist auch schlecht, so dass wir nicht einfach Wege finden können, die Expression zu reduzieren. Wir müssen sehr vorsichtig sein, wie wir diese Ausdrucksebene ausbalancieren, und wir müssen versuchen, dies speziell im Nervensystem zu tun. Das Protein ist im ganzen Körper vorhanden, aber das Gehirn und das Rückenmark scheinen besonders anfällig zu sein.

17:23 – Schwarze Löcher und Hawking-Strahlung

Schwarze Löcher und Hawking-Strahlung mit Andrew Pontzen, University College London

Trotz seiner Diagnose einer Motoneuron-Krankheit (MND) und der damit verbundenen düsteren Prognose, die ihn möglicherweise nur noch wenige Jahre überlebt hätte, setzte Stephen Hawking seine Forschungen mit Eifer fort. Vieles davon war die Erforschung der Feinheiten von Schwarzen Löchern und ihrer Funktionsweise. Der Kosmologe Andrew Pontzen vom University College London erklärt Chris Smith, woran Hawking arbeitete.

Andrew - Wie wir vorhin von Martin Rees gehört haben, interessierte er sich aus verschiedenen Gründen besonders für Schwarze Löcher. Aber ich denke, wenn man sich erst einmal damit beschäftigt, bleiben sie verlockend, weil sie die extremsten Objekte sind, die wir uns in der Physik wirklich vorstellen können. Wissen Sie, es sind Objekte, bei denen die Schwerkraft leicht verrückt geworden ist. Zu verstehen, was sie antreibt, ist meiner Meinung nach etwas, das viele Kosmologen gerne tun würden. Und die Schwerkraft ist tatsächlich eine sehr mysteriöse Kraft, sie verhält sich wirklich nicht so wie die anderen Kräfte, die wir kennen. Es wird sozusagen zu einer fantastischen Spielwiese für theoretische Ideen.

Chris – ich mag diese Analogie. Stephen Hawking hat unter anderem einige der potentiellen Energiebilanzprobleme im Zusammenhang mit Schwarzen Löchern hervorgehoben. Erzähl uns ein bisschen darüber.

Andrew - Ein Schwarzes Loch hat so etwas wie eine Oberfläche - man kann es sich wie eine im Weltraum sitzende Kugel vorstellen. Im Prinzip könnten Sie die Oberfläche dieser Kugel messen und er zeigte, dass Sie, wenn Sie zwei Schwarze Löcher nehmen und sie zusammenwerfen, am Ende ein Schwarzes Loch erhalten, dessen Gesamtfläche Sie beenden up with muss größer sein als die Summe der beiden schwarzen Löcher, mit denen Sie begonnen haben. Es ist eine Art Sache, bei der Sie zwei Dinge zusammenzählen und wissen, dass diese Gesamtfläche niemals nach unten gehen kann.

Chris - Es klingt wie die Staatsverschuldung!

Andrew - Es ist ein bisschen wie die Staatsverschuldung, aber tatsächlich ist es auch ein bisschen wie etwas anderes, das wir in der Physik kennen. Ein anderer Physiker, Jacob Bekenstein, wies darauf hin, dass dies dem, was wir „Entropie“ nennen, sehr ähnlich ist. Die Entropie ist eine Art Maß für die Unordnung im Universum und es gibt ein grundlegendes Gesetz in der sogenannten „Thermodynamik“, das besagt, dass auch die Entropie immer zunehmen muss. Das heißt, wenn Sie die gesamte Entropie im Universum summieren und die Gesamtentropie des Universums zunimmt. Mit anderen Worten, das Universum wird mit der Zeit immer unordentlicher. Jacob Bekenstein wies darauf hin, dass dies eine sehr enge Verbindung ist und ging sogar so weit zu behaupten, dass dies vielleicht bedeutet, dass Schwarze Löcher selbst, was wir in Bezug auf dieses immer größer werdende Gebiet sehen, tatsächlich eine weitere Manifestation dieser Idee ist, dass Auch die Entropie im Universum muss zunehmen.

Chris - Aber auch die andere, meiner Meinung nach auffallende Sache, die jetzt Stephen Hawkings Namen trägt, ist die Idee, dass Schwarze Löcher nicht nur Dinge anziehen, sondern auch Dinge abgeben. Es gibt diese Hawking-Strahlung, nicht wahr?

Andreas - Ja. Das war wirklich Stephen Hawkings nächster großer Beitrag. Er nahm diese Idee, dass die Schwarzen Löcher von Jacob Beckenstein Entropie haben, und er sagt, wenn das stimmt, müssen sie an anderen Prozessen in der Physik beteiligt sein. Entropie in der Physik verbinden wir normalerweise mit Unordnung, wir verbinden sie normalerweise mit vielen kleinen Materieteilchen oder Energiebrocken, die sich selbst in ein komplettes Durcheinander bringen und in Unordnung geraten. Also schlug er vor, dass Schwarze Löcher, wenn sie Entropie besitzen, auch in der Lage sein müssen, ungeordnete Strahlungsteilchen zu erzeugen. Es war eine sehr seltsame Schlussfolgerung.

Chris – Im Wesentlichen haben wir also dieses Material, das aus Mangel an einem besseren Ausdruck aus einem schwarzen Loch sickert. Dies ist ein wenig paradox, weil alle dachten, dass Schwarze Löcher nichts durchsickern. Sie sind aus einem bestimmten Grund schwarz, sie saugen alles auf, einschließlich Licht. Was ist also das Zeug, das effektiv herauskommt und mit welcher Geschwindigkeit, in welcher Lautstärke?

Andrew: Du hast vollkommen recht, dass das berühmteste an einem Schwarzen Loch natürlich sein soll, dass es schwarz ist. Dass nichts aus einem Schwarzen Loch herauskommen kann, einschließlich Licht. Dies ist ein Beispiel für das, was wir eine Quantenkorrektur nennen, bei der ein Schwarzes Loch in der Art des klassischen Bildes der Physik vollständig schwarz wäre. Wenn Sie die Quantenmechanik einsetzen, erhalten Sie eine sehr, sehr kleine Korrektur dieses Bildes. Die Geschwindigkeit, über die wir sprechen, ist unglaublich langsam.

Die Art, wie ich darüber nachdenke, ist, sich die Sonne vorzustellen, und ich möchte, dass Sie sich vorstellen, dass die Sonne dunkler und dunkler und dunkler und dunkler wird, bis sie etwa so hell ist wie eine Taschenlampe – das ist ein enormer Faktor. Wenn Sie ein schwarzes Loch hätten, das so massiv wie eine Sonne wäre, wäre es nicht so dunkel wie die Fackel, Sie müssten immer dunkler und dunkler werden und von dort aus um den gleichen Faktor noch einmal dimmen, und das ist die Art von Material, das aus dem Schwarzen Loch zurücksickert, also unglaublich langsam. Es wird ein Vielfaches des Alters des Universums dauern, bis ein Schwarzes Loch tatsächlich merklich schrumpft, weil dieses Material wieder austritt.

Chris - Können wir dieses Material und die darin enthaltenen Informationen jedoch verwenden, um auf Dinge über das Schwarze Loch zu schließen, das es freigesetzt hat, damit wir einen Einblick in das bekommen, was dieses Schwarze Loch tut und was es frisst?

Andrew - Die ehrliche Antwort auf diese Frage ist, dass wir es im Moment nicht wissen. Es ist etwas, das als „Informationsparadox“ bezeichnet wird und ein Gegenstand aktiver Forschung ist.

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