Stephen Hawking, 11 anni fa, ha preso un volo a gravità zero per provare la sensazione di assenza di gravità. Come ha detto Hawking,

Le 4 lezioni scientifiche Stephen Hawking non ha mai imparato

Persino i nostri eroi scientifici non possono avere ragione su tutto. Impariamo le lezioni che non hanno mai fatto.

Negli anni '60, un giovane fisico teorico di nome Stephen Hawking salì alla ribalta come studente di Roger Penrose. Verso la metà degli anni '20, aveva dimostrato una serie di importanti teoremi nella relatività generale, ed era una stella nascente quando la tragedia colpì: gli fu diagnosticata la sclerosi laterale amiotrofica (SLA). Mentre i suoi muscoli si indebolivano e il suo corpo lo tradiva, continuò notevolmente ed estese il suo lavoro, eseguendo calcoli brillanti e dettagliati usando i metodi che lui stesso ha ideato in modo univoco. Quando divenne dipendente da una sedia a rotelle per la mobilità e perse quasi tutto il controllo motorio, fece importanti sviluppi nella fisica dello spaziotempo e nel campo dei buchi neri, come si irradiano e decadono e se perdono o conservano informazioni. Le sue opere popolari come A Brief History Of Time hanno ispirato generazioni di scienziati e appassionati di scienza. Eppure, nonostante tutti i suoi successi, c'erano alcune importanti lezioni scientifiche che morì non avendo mai imparato. Perfino i nostri eroi non sono all'altezza della perfezione.

I buchi neri non sono oggetti isolati nello spazio, ma esistono in mezzo alla materia e all'energia nell'universo, nella galassia e nei sistemi stellari in cui risiedono. Crescono accumulando e divorando materia ed energia, ma perdono anche energia nel tempo a causa del processo concorrente delle radiazioni Hawking. (Collaborazione NASA / ESA Hubble Space Telescope)

Scientificamente, ciò che Hawking ha raggiunto è stato notevole. Ha fatto di più nel primo decennio della sua carriera per promuovere la nostra conoscenza dell'Universo di quanto la maggior parte dei fisici ottenga in una vita. Il suo primo lavoro si è concentrato sui teoremi della singolarità, descrivendo dove la fisica dell'Universo si rompe nella Relatività Generale. Hawking dimostrò che queste condizioni erano fisicamente importanti e non semplici curiosità matematiche. Buchi neri e altre singolari ore spaziali li contenevano; Hawking ha contribuito a classificarli e descriverli. Ha quindi affrontato l'orizzonte degli eventi, descrivendo la loro area, temperatura ed entropia, tra le altre proprietà. Ha scritto di ciò che è accaduto in condizioni in cui due orizzonti di eventi si sono fusi. Il più famoso, ha applicato la teoria dei campi quantistici alle condizioni attorno a un orizzonte degli eventi e ha scoperto che i buchi neri evaporano lentamente attraverso un processo che ora chiamiamo radiazione di Hawking. A metà degli anni '70, era un titano del campo dell'astrofisica.

La radiazione Hawking è ciò che inevitabilmente deriva dalle previsioni della fisica quantistica nello spaziotempo curvo che circonda l'orizzonte degli eventi di un buco nero. Questo diagramma mostra che è l'energia proveniente dall'esterno dell'orizzonte degli eventi che crea la radiazione, il che significa che il buco nero deve perdere massa per compensare. (E. Siegel)

Ha anche avuto un impatto incredibile sulla società, diffondendo il suo lavoro e alcuni aspetti esoterici della fisica teorica. Domande come "cosa succede quando cadi in un buco nero?" o "come è nato l'Universo?" non si pensava che interessassero il grande pubblico, ma Hawking dimostrò che gli scettici sbagliavano, vendendo milioni di copie dei suoi libri e in seguito diventando una celebrità iconica per la sua curiosità e abilità comunicative. Ha dimostrato di essere spiritoso, umoristico e ottimista in molti modi, nonostante le sue disabilità fisiche e la sua incapacità di vocalizzare i suoi pensieri. Man mano che il suo corpo si deteriorava ulteriormente, la sua mente rimase acuta e curiosa, e continuò ad assumere studenti e a scrivere articoli scientifici. È stato anche determinante nella sfida virale del secchiello del ghiaccio, che ha contribuito a raccogliere fondi e consapevolezza per la ricerca sulla SLA. Rimase attivo, nonostante la sua salute, fino al giorno della sua morte.

Due anni fa, Hawking faceva parte del team di molti luminari della scienza, della comunicazione scientifica, dei voli spaziali e dell'industria che si riunirono per annunciare la nuova iniziativa di esplorazione spaziale del

Il suo lavoro, la sua vita e i suoi contributi scientifici lo hanno ispirato milioni di persone in tutto il mondo, incluso me. Ma la combinazione dei suoi successi e della sua afflizione con la SLA - combinata con la sua fama meteorica - lo rendeva spesso immune da critiche giustificate. Di conseguenza, ha trascorso decenni a fare affermazioni false, obsolete o fuorvianti alla popolazione generale che ha danneggiato in modo permanente la comprensione pubblica della scienza. Ha affermato di avere soluzioni ai problemi che sono andati in pezzi a colpo d'occhio; proclamò ripetutamente il giorno del giudizio universale per l'umanità senza prove a sostegno di tali affermazioni; ha ignorato il buon lavoro svolto da altri nel suo stesso campo. Nonostante i suoi incredibili successi in diverse arene, ci sono alcune importanti lezioni scientifiche che non ha mai imparato. Ecco la tua occasione per impararli ora.

Per tempi abbastanza lunghi, i buchi neri si restringono ed evaporano grazie alla radiazione Hawking. Ecco dove si verifica la perdita di informazioni, poiché la radiazione non contiene più le informazioni una volta codificate all'orizzonte. (Illustrazione della NASA)

1.) Non sappiamo ancora se i buchi neri distruggano le informazioni. Un buco nero, al suo interno, può essere completamente descritto da soli tre parametri: la sua massa, il suo momento angolare e la sua carica. Questo teorema senza capelli sembra in contrasto con il fatto che gli oggetti che possono cadere - come, per esempio, un libro - contengano molte più informazioni di così, e le leggi della termodinamica non ci consentono di ridurre le informazioni (o l'entropia) come il tempo passa. Mentre le informazioni all'interno di un libro potrebbero essere impresse sull'orizzonte degli eventi di un buco nero, alla fine quel buco nero si decomporrà in radiazione puramente termica: radiazione di Hawking. Cosa significa questo per le informazioni del libro? È in qualche modo conservato e impigliato nella massa quantica delle radiazioni che vengono emesse? O si perde per sempre nell'abisso del buco nero? Nonostante le numerose affermazioni grandiose di Hawking, questa domanda rimane senza risposta. Il paradosso delle informazioni sul buco nero è sopravvissuto al creatore del paradosso.

Le stelle e le galassie che vediamo oggi non sono sempre esistite, e più ci allontaniamo, più si avvicina a un'apparente singolarità dell'universo, ma esiste un limite a quella estrapolazione. (NASA, ESA e A. Feild (STScI))

2.) Il Big Bang non richiede una singolarità. Se l'Universo si sta espandendo e raffreddando oggi, in passato deve essere stato più caldo, più denso e più piccolo. Estrapolate abbastanza lontano, e potete immaginare tutta la materia e l'energia nell'Universo che si condensano in un unico punto: una singolarità. Ma questo ignora completamente tutto ciò che abbiamo imparato dal 1979 sulle condizioni che hanno creato il Big Bang. Ignora completamente l'inflazione cosmica, il che ci dice che prima che tu raggiungessi quel singolare inizio, l'Universo era descritto da un diverso stato fisico, uno che potrebbe non avere affatto un inizio singolare. L'unico teorema che mostra che uno stato inflazionistico non può essere eterno per il passato può essere eluso in diversi modi, il che significa che l'universo potrebbe non essere affatto partito da una singolarità. Nonostante tutti i discorsi di Hawking su "ciò che è accaduto prima dell'inizio dei tempi", l'Universo non ci obbliga a credere che il tempo stesso abbia necessariamente avuto un inizio.

Un'illustrazione di un immaginario alieno Europa Octo che nuota lontano da una roccia. Europa, una luna in orbita attorno al pianeta Giove, è spesso considerata il mondo candidato più probabile nel nostro Sistema Solare oltre la Terra per ospitare la vita. E sebbene possa essere potenzialmente pericoloso per i nostri, non è necessariamente a causa di intenzioni malevoli. (Lwp Kommunikáció / flickr)

3.) Gli umani non sono condannati a essere distrutti da alieni, intelligenza artificiale o noi stessi. Mentre è importante essere cauti sulle azioni che intraprendiamo come esseri umani, immaginare il peggior risultato possibile e lodarlo come inevitabile non è solo fatalistico, ma è una cattiva scienza. Certo, essere avveduti sulle nostre azioni e politiche è importante, ma sicuramente è altrettanto importante essere umili riguardo alle forze che non comprendiamo ancora ed esaminare onestamente tutti gli aspetti di ciò che capiamo.

Gli alieni intelligenti possono essere ostili o possono vedere gli umani come formiche insignificanti, ma ci sono ragioni convincenti per credere che, se esistono, possono essere curiosi e pacifici. Inoltre, anche se sono ostili, l'umanità può sopravvivere, proprio come le formiche ci sono sopravvissute. Anche con l'inquinamento e il riscaldamento globale, è improbabile che l'umanità si estingua, e il pericolo maggiore dell'IA non è che i robot diventino autocoscienti e provino a ucciderci, ma che un uomo malvagio programmerà loro di rivolgersi a noi. Sta all'umanità scolpire il nostro percorso audace nell'Universo di fronte all'incertezza, non lasciare che le nostre paure più elementari sull'annientamento ci dissuadano dalle nostre più grandi ambizioni.

Le particelle del modello standard e le loro controparti supersimmetriche. Questo spettro di particelle è una conseguenza inevitabile dell'unificazione delle quattro forze fondamentali nel contesto della teoria delle stringhe, ma la supersimmetria, la teoria delle stringhe e la presenza di dimensioni extra rimangono tutte speculative e senza alcuna evidenza osservativa. (Claire David)

4.) Sii umile riguardo alle tue idee speculative e non provate. Questa è una trappola che ha afflitto molte delle più grandi menti nel corso della storia scientifica: innamorarsi delle proprie idee scientifiche marginali in modo così approfondito da pubblicarle con la certezza normalmente riservata a teorie verificate, validate e solide. La proposta senza confini di Hawking è speculativa e non dimostrata, ma Hawking ne parlerà spesso (anche in A Brief History Of Time) con la stessa certezza che avrebbe parlato dei buchi neri. Idee come piccoli universi, una teoria unificante di tutto e dimensioni superiori possono essere comuni, ma mancano di prove. In molti sensi, rimangono non testati, mentre in altri, le prove che potrebbero supportarli non si sono materializzate.

Ciò non ha mai impedito a Hawking di reclamarli, con grande dispiacere di scienziati attenti ovunque. Le idee non dimostrate non dovrebbero mai essere un sostituto di fatti legittimi, tuttavia Hawking, in ogni libro che abbia mai scritto, non ti dice mai quando si allontana dal confermato e convalidato in questo regno speculativo, in particolare per quanto riguarda le sue idee. Per un addetto ai lavori, sembra la definizione di svendita: usare la tua fama e il tuo peso per l'autopromozione, piuttosto che educare e chiarire la conoscenza dell'umanità e i limiti di quella conoscenza.

Stephen Hawking, all'età di 73 anni (nel 2015), con Richard Ovenden e Sir David Attenborough, all'inaugurazione della Weston Library a Oxford.

Stephen Hawking era un titano della scienza, della comunicazione scientifica e un simbolo duraturo di quanto una persona con disabilità potesse ottenere in questo mondo. I suoi successi - in particolare il suo lavoro scientifico degli anni '60 e '70 - hanno creato aree di ricerca vibranti che ancora oggi prosperano. Le sue parole hanno eccitato e ispirato milioni di persone a imparare di più sull'Universo e il suo impatto sulla società è stato maggiore di qualsiasi altro comunicatore scientifico dai tempi di Carl Sagan. Eppure, ci sono alcune lezioni semplici e importanti, nei regni della fisica e in quello di essere un buon essere umano, che Hawking non ha mai imparato. Appartiene alle epoche ormai, ma sia le lezioni che ci ha insegnato sia le lezioni che non ha imparato da solo sono aperte a tutti noi. Che possiamo commemorarlo nel miglior modo possibile: aumentando le nostre conoscenze e curiosità per vivere una vita migliore.

Starts With A Bang è ora su Forbes e ripubblicato su Medium grazie ai nostri sostenitori di Patreon. Ethan ha scritto due libri, Beyond The Galaxy e Treknology: The Science of Star Trek da Tricorders a Warp Drive.