Visualisierung eines Schwarzen Lochs.
(Bild: © D. Coe, J. Anderson und R. van der Marel (STScI) / NASA / ESA)
Am Aprilscherz 1988 wurde ein Klassiker der modernen Wissenschaft des weltberühmten theoretischen Physikers und Kosmologen Stephen Hawking veröffentlicht. "Eine kurze Geschichte der Zeit" genannt, löste es eine Welle öffentlicher Neugier auf den Platz der Menschheit im Universum aus.
Viele erinnern sich an die Beiträge von Hawkings brillantem Verstand zur wissenschaftlichen Untersuchung nach seinem Tod am frühen Dienstagmorgen (14. März). Diejenigen, die von seinem Buch und seinem Erbe in der Kosmologie inspiriert sind, setzen jetzt dort an, wo Hawkings Genie aufgehört hat.
Einer der wichtigsten Beiträge von Hawking zur Wissenschaft ist eine theoretische Lösung für eines der größten Probleme der Physik. [Stephen Hawkings beste Bücher: Schwarze Löcher, Multiversen und Singularitäten]
Dieses Rätsel ergibt sich aus zwei der wichtigsten Theorien der Physik. Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie erklärt, wie sich Materie verhält, wenn Objekte sehr groß sind, und es hat sich gezeigt, dass diese Theorie funktioniert, indem sie beispielsweise erklärt, wie sich Licht biegt, wenn es das Universum durchquert. Die Theorie der Quantenmechanik erklärt unterdessen, wie Materie auf einer kleinen subatomaren Skala funktioniert. Die allgemeine Relativitätstheorie funktioniert jedoch nicht im kleinen Maßstab, und die Quantenmechanik kann Kräfte wie die Schwerkraft, die im großen Maßstab wirken, nicht erklären.
Als Hawking 1974 das mathematische Konzept der Schwarzlochstrahlung einführte, schien es der Wissenschaft eine Möglichkeit zu bieten, die beiden Theorien zusammen zu verwenden.
"Hawkings Strahlungsergebnis von 1974 ist eine wichtige Erkenntnis, denn es hat gezeigt, dass wir dieses Problem der Vereinbarkeit von Quantenmechanik und Schwerkraft auf mathematische Weise untersuchen können", sagte Paul Sutter, Astrophysiker an der Ohio State University, in einem Interview mit Space.com .
"In den Jahrzehnten seitdem haben einige theoretische Physiker diese Grenzen und Schnittpunkte einer scheinbar sehr einfachen Frage weiter untersucht: Was passiert, wenn Sie im kleinen Maßstab eine starke Schwerkraft haben?" Sagte Sutter. "Es ist eine einfache Frage, aber keine einfache Frage, und Hawking und andere beherrschen die Komplexität dieser Art von Frage. Es war wirklich einer der großen Durchbrüche von Anfang an, zu zeigen, wie man die Sprache entwickelt, um diese Probleme anzugehen . "
Hawking versorgte Wissenschaftler und Wissenschaftsbegeisterte gleichermaßen mit der Sprache, um das Universum besser wahrzunehmen, und für Physiker wurde diese Sprache in Zahlen geschrieben. Obwohl "Hawking-Strahlung" noch mit empirischen Beweisen belegt werden muss, wird sein theoretischer Entwurf auf kreative Weise getestet. Dazu gehört laut Sutter, dass ungewöhnliche Materiezustände ultrakühlen Temperaturen ausgesetzt werden, um ungerade Quantenzustände zu erzeugen, die sich mathematisch annähern können, was in der Nähe des Horizonts eines Schwarzen Lochs geschieht. Jenseits dieser Grenze können Materie und Licht nicht mehr entkommen.
Hawkings Fähigkeit, Wissenschaft der Öffentlichkeit zu vermitteln, hat Sutters kosmische Neugier schon in jungen Jahren inspiriert, sagte Sutter.
"Ich erinnere mich, dass ich das Buch als Teenager gelesen habe. Es war eines der Bücher, die mich auf den Weg zum Astrophysiker, Kosmologen geführt haben", sagte er. "Ich denke, das Buch legt die Vorlage fest. Lassen Sie uns einen Schritt zurücktreten und über diese Themen über Schwarze Löcher nachdenken und über das frühe Universum sprechen. Dies sind unglaublich esoterische, zutiefst mathematische Nischenthemen in der Physik. Je mehr Hawking daran arbeitete, sie bekannt zu machen Je mehr [die Wissenschaft] in den Mainstream und die öffentliche Diskussion eintrat, wo [jetzt] Sie zu jedem gehen und sagen können: "Schwarzes Loch!" oder 'Urknall!' und sie werden wissen, wovon ich spreche. Und das ist unglaublich mächtig. "
