Teorie Stephena Hawkinga i jego „flirtowanie” z Bogiem

Podobnie jak wielu innych studentów, młody Stephen Hawking miał dwie cechy, które mogą zarówno denerwować, jak i bawić profesorów: nie chciał zbyt wiele czasu poświęcać na studiowanie i był idealistą.

Studia w zakresie matematyki i fizyki na University College w Oxfordzie okazały się dla niego tak łatwe, że rzadko sięgał po książkę lub robił notatki. Udało mu się skończyć studia, poświęcając tysiąc godzin na naukę w ciągu trzech lat, co dawało jedną godzinę dziennie. „Nic nie wydawało się wystarczająco godne zachodu” – miał powiedzieć Hawking według jednego ze wspomnień pośmiertnych, które ukazały się w prasie w dniu jego śmierci, czyli 14 marca 2018 (zmarł w wieku 76 lat).

Wielkie pytanie Hawkinga: skąd wziął się wszechświat?

Jedynym przedmiotem, który uznawał za godny uwagi, była kosmologia, ponieważ, jak powiedział, chodzi w niej o „wielkie pytanie: skąd wziął się wszechświat?”.

Jego życie pochłonęła pogoń za odpowiedzią na to pytanie, tak jak jego mięśnie pochłonęła choroba Lou Gehriga. Mogło się zdarzyć, że nie miałby czasu, aby dokonać wielu ze swoich odkryć, ale szczęśliwym zrządzeniem losu przeżył o pięć dekad pierwszą ponurą diagnozę, stwierdzającą u niego stwardnienie zanikowe boczne. Kwestie, na które Hawking odpowiedzi odnalazł, to prawo ciążenia, teoria Wielkiego Wybuchu i czarne dziury. Jak się też wydaje, czynił spekulacje wykraczające poza materialną rzeczywistość, którą się zajmował.

Jego główne teorie to: twierdzenie o osobliwości Penrose’a-Hawkinga, model Hawkinga-Hartle’a i promieniowanie Hawkinga.

Twierdzenia o osobliwości Penrose’a-Hawkinga dotyczą tego, co wydarzyło się w momencie Wielkiego Wybuchu. Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu, energia i materia we wszechświecie są gęstsze im dalej cofamy się w czasie. Na samym początku rozmiar wszechświata wynosi zero, więc gęstość jest nieskończona.

„Nazywa się to pojedynczym punktem. Penrose i Hawking wykazali, że pod pewnymi założeniami wszechświat musiał mieć taką początkową osobliwość” – zauważył Stephen M. Barr, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Delaware.

Jednak jednym z założeń ich twierdzenia jest to, że można zastosować równania teorii grawitacji Einsteina bez uwzględnienia mechaniki kwantowej. Nikt, także Hawking, nie wierzył, że tak właśnie było w czasach Wielkiego Wybuchu, wyjaśnił Barr.

Jak powiedział uczony, „kiedy bowiem materia i energia są tak gęste, jak miało to miejsce w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu, trzeba wziąć pod uwagę mechanikę kwantową; nie wolno jej zignorować. Większość fizyków zajmujących się powyższymi kwestiami sądzi, że gdyby wziąć pod uwagę mechanikę kwantową, osobliwość znikłaby, zostałaby wchłonięta. W fizyce, kiedy w obliczeniach pojawiają się nieskończenie wielkie wartości liczbowe, prawie zawsze ma to miejsce wówczas, gdy przyjęte założenia były nierealne.

Hawking o czarnych dziurach

Jeden z pomysłów na to, w jaki sposób początkowa osobliwość została wygładzona przez mechanikę kwantową w czasie Wielkiego Wybuchu, jest autorstwa samego Hawkinga oraz amerykańskiego fizyka Jamesa B. Hartle’a. Jest to tzw. model Hawkinga-Hartle’a.

Z kolei promieniowanie Hawkinga zakłada, że ​​w przeciwieństwie do przekonania, że ​​nic nie może wydostać się z czarnych dziur, tak naprawdę emitują one energię. Ostatecznie czarna dziura wyemituje całą swoją energię i zniknie.

Jak wyjaśnia Barr: „Gdybym na przykład wrzucił coś do czarnej dziury, to w ujęciu klasycznym to coś zostałoby połknięte i zmiażdżone. W miarę pochłaniania coraz większej ilości obiektów o pewnej masie własnej czarna dziura stawałaby się coraz cięższa, gdyż nie byłaby w stanie pozbyć się tej masy lub energii. Hawking powiedział jednak: Otóż nie, mechanika kwantowa mówi, że ta czarna dziura nieustannie emituje energię, przez co sama kurczy się, a ostatecznie znika kompletnie”.

Doprowadziło to do kilku zagadkowych stwierdzeń, w tym „paradoksu informacyjnego o czarnych dziurach”.

Jak pokazuje profesor Barr: „Według mechaniki kwantowej informacje o przeszłości nigdy tak naprawdę nie zostają całkowicie utracone. Mogą być ukryte tak, że nie ma do nich dostępu, lecz fizyczny wszechświat w pewnym sensie zawsze pamięta swoją przeszłość w pełnej szczegółowości. Jeśli spalimy kawałek papieru, można by pomyśleć, że wszystkie informacje zapisane na nim zniknęły raz na zawsze. Jednak tak naprawdę wszystko pozostaje w dymie i popiele, chociaż w praktyce nie możemy tego odzyskać”.

Hawking wskazał, że czarne dziury wydają się naruszać powyższe prawo z powodu promieniowania, zwanego promieniowaniem Hawkinga.

Barr rzuca wyzwanie naszej wyobraźni: „Przypuśćmy, że rzucamy w głąb czarnej dziury coś, co w środku jest unicestwione i totalnie zapomniane, a później czarna dziura całkowicie odparowuje dzięki promieniowaniu Hawkinga. Obliczenia zdają się wskazywać, że promieniowanie Hawkinga nie zapamiętuje niczego, co dotyczy wrzuconego w czeluść czarnej dziury obiektu. Wyglądało na to, że Hawking wykazał, że czarne dziury przeczą jednej z podstawowych zasad mechaniki kwantowej. To oczywiście byłoby odkrycie niezwykłej wagi.

Podczas gdy obecnie panuje zgoda co do tego, że czarne dziury nie niszczą informacji, a zatem nie naruszają prawideł mechaniki kwantowej, nikt tak naprawdę nie rozumie, jak to działa w szczegółach. Jest to gorąco dyskutowana kwestia, która znajduje się w czołówce problemów fizycznych, nad którymi obecnie się żywo dyskutuje” – stwierdził Barr.

Czy to Bóg stworzył świat?

Oprócz powyższych twierdzeń, Hawking wydawał się w swoich rozważaniach dotykać także teologii. W swej książce „Krótka historia czasu” wskazywał, że co prawda fizyka opiera się na wielu zasadach matematycznych i równaniach, jednak nie jest w stanie wyjaśnić, dlaczego istnieje opisywany przez te zasady i równania wszechświat.

„Co tchnie ogniem w te równania, co powoduje istnienie rzeczywistego wszechświata, które one opisują?”.

„Jest to, jak sądzę, argument za tym, że potrzebny jest Stwórca – skomentował słowa Hawkinga Barr. – Tradycyjne katolickie pojmowanie stworzenia, na przykład u św. Tomasza z Akwinu, zakłada, że Bóg jest praprzyczyną istnienia. Jak zauważył św. Tomasz: Dla wszystkich rzeczy Bóg jest przyczyną istnienia. Jak lubię mówić, Bóg nadaje światu realność, faktyczne istnienie. Fizyka nie potrafi wyjaśnić, dlaczego wszechświat jest prawdziwy i istnieje. Fizyka podaje matematyczny opis wszechświata, ale nie może wyjaśnić, dlaczego istnieje wszechświat – autentyczny, rzeczywisty wszechświat – który pasuje do tego opisu. Hawking trafił w sedno: fizyka nie potrafi wyjaśnić, dlaczego wszechświat w ogóle zajmuje się faktycznym istnieniem”.

Wiele lat później, wraz z Leonardem Mlodinowem, Hawking napisał „Wielki projekt”. Książka, sprzeczna z wcześniejszym poglądem, twierdzi, że prawa grawitacji kwantowej wyjaśniają istnienie wszechświata.

„Prawa grawitacji kwantowej prowadzą do powstania z niczego wszechświata – podsumował Barr. – Jest w tym stwierdzeniu wiele filozoficznych błędów. Po pierwsze, nikt nie wyjaśnił, skąd pochodzą te prawa. Ale największy problem z późniejszym poglądem Hawkinga znajduje się w jego wcześniejszej książce. Prawa grawitacji kwantowej są po prostu zbiorem zasad i równań. Dlatego nie mogą wyjaśnić, dlaczego istnieje rzeczywisty wszechświat opisany przez te zasady i równania. Nie można sobie wyobrazić istnienia niczego, co równania te opisują. Proste równania nie mogą stworzyć niczego rzeczywistego”.

Ateizm Hawkinga

Hawking był zdeklarowanym ateistą, chociaż był też członkiem Papieskiej Akademii Nauk z siedzibą w Watykanie.

„Był znanym ateistą, pomimo faktu, iż cudem było to, że mógł żyć tak długo z tak wyniszczającą chorobą i prowadzić bardzo ożywione życie naukowe –zauważył Aaron Dominguez, dziekan Wydziału Sztuki Katolickiego Uniwersytetu Ameryki. – To był prawdziwy dar od Boga, więc to trochę smutne, że sam nie postrzegał tego w ten sposób”.

W późnych latach 80. XX w. Dominguez, fizyk cząstek elementarnych, spotkał Hawkinga w trakcie studiów na California Institute of Technology, gdzie astrofizyk przebywał z serią wykładów gościnnych. „Przez kilka tygodni byłem jego kelnerem w Klubie Wydziałowym – oświadczył Dominguez w udzielonym niedawno wywiadzie. – W tamtym czasie nie był już w stanie mówić sam. Wyglądał jak warzywo. Ale w rzeczywistości był genialnym umysłem”.

To naprawdę ciekawe, że mieliśmy do czynienia z osobą, która nie pasowała do wyobrażenia większości ludzi o tym, jak ma wyglądać osoba w dobrej kondycji fizycznej – kontynuuje Dominguez. – Niektórzy sądzą nawet, że tacy ludzie nie zasługują na to, aby się urodzić. A przecież żył pełnią życia i przyczynił się do zgłębienia największych twierdzeń i odkryć ludzkości”.

Jak zauważył profesor Dominguez: „Powiedziałbym, że w pewnym sensie działał przez niego Bóg”.

Czytaj także:
Gdy najważniejszy katolik spotkał najważniejszego agnostyka. Stephen Hawking w Watykanie

Czytaj także:
Bóg i Stephen Hawking. Czyj to w końcu projekt?

Czytaj także:
O mały włos by nas nie było

Tekst pochodzi z angielskiej wersji portalu Aleteia