È scomparso Stephen Hawking all’età di 76 anni. L’icona dell’astrofisica mondiale ci ha fatto e ci farà volare tra le stelle con le sue intuizioni in campo scientifico: capace di appassionare chiunque, ha regalato sogni sulla grandezza del cosmo senza perdere mai il contatto con la realtà.  Il suo contributo è stato grandioso, dall’espansione dell’universo alla spiegazione dei buchi neri, passando per i Simpson… Show
1. La malattiaPer oltre 50 anni ha convissuto con una forma particolare e atipica di sclerosi laterale amiotrofica (SLA). La condizioni di salute non gli impediscono di laurearsi, a soli 20 anni, in Fisica focalizzandosi sulle Scienze Naturali. Nonostante la sua disabilità e anche la perdita delle corde vocali (comunica grazie a un sintetizzatore vocale), si è sempre mostrato ottimista, dichiarando: ”A parte la sfortuna di contrarre la mia grave malattia, sono stato fortunato sotto quasi ogni altro aspetto”. 2. Stephen Hawking e Isaac NewtonPer 30 anni ha ricoperto il ruolo di Professore di Matematica all’Università di Cambridge, cattedra appartenuta ad Isaac Newton, quello - per intenderci - che studiate sui libri di scuola e che diede contributi grandiosi alla scienza mediante studi sulla meccanica classica, gravitazione universale, leggi sul moto, ecc ecc. Ma, forse, lo conoscete più per la famosa storiella della mela che, cadendo dall'albero, gli diede l'intuizione per le sue scoperte. 3. Dalla Teoria della relatività alla Teoria del tuttoHa dimostrato che dopo il Big Bang si crearono oggetti molto densi, con masse grandissime ma dimensioni molto piccole (simili a quelle di un protone). Sempre nel campo dei buchi neri, dimostrò che questi possono emettere energia radiativa, teoria dimostrata in modo empirico circa 40 anni dopo. È stato il pioniere dell’integrazione di due grandiose teorie della Fisica: la Teoria della relatività di Einstein e la meccanica quantistica, conosciuta come la Teoria del tutto. In campo cosmologico, era un sostenitore dell’universo senza limiti spazio-temporali. 4. Non è premio NobelNon ha vinto il Premio Nobel, ma è stato insignito di numerosi e prestigiosi premi tra i quali si ricordano il Wolf Prize, il Fundamental Physics Prize, l’Albert Einstein Award e la Copley Medal. 5. Ateo convintoSecondo Hawking, l'esistenza di Dio non può conciliarsi con la scienza. La fondamentale differenza tra i due campi di azione, quello scientifico e quello spirituale, è racchiusa nella sua dichiarazione secondo cui “C'è una fondamentale differenza tra la religione, che è basata sull'autorità, e la scienza, che è basata su osservazione e ragionamento. E la scienza vincerà perché funziona”. 6. Autore di best sellerHa appassionato tantissimi lettori, con la sua capacità di trasmettere concetti complicati a chi magari la Fisica l’ha sempre vista come un “buco nero”… Tra i tanti libri scritti, il suo best seller è stato senza ombra di dubbio “Dal big bang ai buchi neri. Breve storia del tempo”, che ha superato le 9 milioni di copie vendute in tutto il mondo. 7. Tra TV e cinemaNon solo scienza. Stephen Hawking è diventato una star mediatica entrando nel piccolo e nel grande schermo. È apparso come guest star negli episodi de i Simpson, Star Trek, e Big Bang Theory. La storia della sua vita è stata poi raccontata dal film La Teoria del Tutto, che ha regalato a Eddie Redmayne - proprio per la sua magnifica interpretazione di Hawking - la statuetta agli Oscar 2015 come migliore attore protagonista. Stefano Cinti Stephen Hawking è conosciuto per i suoi studi sui buchi neri e, tra le altre cose, per la teoria cosmologica sull’inizio dell’universo. Un po’ a sorpresa, però, non ha mai vinto il premio Nobel.Complice il cinema, siamo soliti associare Stephen Hawking alla famosa “Teoria del Tutto”, quella cioè che ha cercato di mettere insieme la meccanica quantistica e la relatività generale. In realtà Stephen Hawking fu il primo a ipotizzare che il Big Bang fosse una sorta di buco nero “al contrario”. In pratica sosteneva che tutto avesse avuto inizio da una singolarità. Cosa c’entra Hawking coi buchi neriStephen Hawking intuì che un buco nero non può restringersi, anzi. Può solo aumentare di dimensioni. Non solo: comprese che la massa ne determina le dimensioni dello spazio che circonda la singolarità. Quel confine prende il nome di “orizzonte degli eventi”, come abbiamo visto in un precedente articolo. Arrivò poi ad accostare l’espansione di questo orizzonte degli eventi con un altro concetto, l’entropia. Quest’ultima misura il grado di disordine di un determinato sistema e può solo aumentare, mai diminuire. L’universo, insomma, diventa sempre più disordinato man mano che invecchia. Fu il primo che riuscì a conciliare, almeno sulla carta, la relatività generale con la meccanica quantistica. Ricordiamo che la meccanica quantistica descrive fenomeni infinitamente piccoli (atomi e particelle), mentre la relatività generale fenomeni su scala cosmica. Sembrava impossibile, insomma, mettere insieme una teoria che immaginava lo spazio come liscio e continuo e un’altra che invece vedeva l’universo come granuloso, fatto di “quanti” infinitamente piccoli. Attenzione: Hawking non è mai riuscito fino in fondo a unificare le due teorie. Quando questo sarà possibile, se lo sarà, si arriverà a quella “Teoria del Tutto” che sta alla base dell’opera del compianto astrofisico.
La radiazione di HawkingMa torniamo per un attimo al 1974 e allo studio di Hawking sui buchi neri. Egli dimostrò che, dal punto di vista termodinamico, posseggono una temperatura e un’entropia definite dal loro campo gravitazionale e dalla loro superficie. Di conseguenza, irradierebbero particelle subatomiche che formano la cosiddetta radiazione di Hawking. Tale radiazione dovrebbe portare ad una progressiva diminuzione della massa del buco nero. Secondo lo scienziato, infatti, sull’orizzonte degli eventi si muoverebbero particelle e antiparticelle che, invece di annichilirsi entrambe subito dopo la loro creazione, si separerebbero e una delle due sfuggirebbe al buco nero. In poche parole questa radiazione termica implicherebbe che un buco nero possa “evaporare”, anche se molto lentamente. Tale radiazione, però, sarebbe troppo debole per essere osservata, dato che è coperta da quella cosmica a microonde, di cui ci occuperemo in un prossimo articolo. Immagine di copertina credit: NASA/Paul Alers https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/3462939243_8986257667_o.jpg Riferimenti:
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Cosa vuol dire la teoria del tutto?In fisica la teoria del tutto, conosciuta anche come TOE (acronimo dell'inglese theory of everything), è un'ipotetica teoria fisica in grado di spiegare e riunire in un unico quadro tutti i fenomeni fisici conosciuti. Presupposto minimo di tale teoria è l'unificazione di tutte le interazioni fondamentali.
Chi ha scoperto la teoria dei buchi neri?Nel 1798 Pierre-Simon de Laplace riportò quest'idea nella prima edizione del suo Traité de mécanique céleste. Da un punto di vista relativistico, il concetto di buco nero venne teorizzato dal fisico Karl Schwarzschild nel 1916, solo un anno dopo la pubblicazione della teoria della relatività generale.
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