Annons
Hawking förföljer universums gåta
Bild: 
Paul E. Alers / Scanpix

Hawking förföljer universums gåta

”Jag har visat att det går att härleda universums begynnelse från fysikens lagar. Det bevisar inte att Gud inte finns, bara att Gud inte är nödvändig här.”

Författare: 

Publicerad:

2011-09-06

– Jag föddes den 8 februari 1942, på dagen 300 år efter Galileo Galileis död.

Stephen Hawkings stämma dånar i Uppsala universitets aula. Hans robotröst ekar mot kupolen, högvälvd och mäktig som i en kyrka. Men det är Hawking helt omedveten om – vi får bara höra en inspelning som hans dotter Lucy Hawking tagit med sig hit eftersom han själv var för sjuk för att komma. Ändå är vi drygt 1 800 som har trotsat sommarhettan den första lördagen i juli för att få en skymt av denne universums moderna förkunnare.

– Det är en datorröst ni hör, men minns att det är en verklig person som talar till er, påpekar Lucy Hawking som med kort varsel fick hasta i väg till Sverige.

– Ni kommer inte att få höra ett enda spår av självömkan, inget om den sjukdom som tog rösten och kroppen ifrån honom. Att aldrig klaga är en av hans största bedrifter, och något han aldrig skulle nämna själv. Därför säger jag det nu.

Det är något ohjälpligt lockande med den i dag totalförlamade kosmologen. Och lika lockande är de svarta hålen, där döden lurar allt och alla och gör allt ljus svart. Stephen Hawking är en av de första som vågat sig på att närgånget utforska dessa monster födda ur Einsteins relativitetsteori.

Hawkings gestalt är en direkt motsats till ett svart hål – lågan kommer inifrån, utanpå verkar han livlös, tänker jag medan bilderna på storskärmen avlöser varandra. Däri ligger kanhända ursprunget till Hawkings karisma. Och i fåordigheten – som ett orakel tvingar han fram ett ord i taget med mekanisk staccatostämma. En dag hoppas Stephen Hawking att få resa ut i rymden, bli kvitt tyngdkraften och få kroppen att sväva fritt.

– Jag har alltid försökt att överskrida gränserna för mitt handikapp och leva livet så fullt som det är möjligt. Jag har rest runt i världen från Antarktis till högt upp i himlen för att för ett kort ögonblick uppleva nollgravitation.

Målet för de många resorna var från början vetenskapliga konferenser; så småningom tog uppträdanden för publik över allt mer. Hawking blev världskändis 1988 då hans bestseller Kosmos, en kort historik kom ut, kanske inte så lättbegriplig som försäljningssiffrorna på drygt 10 miljoner exemplar kan tyda på. Men alltsedan dess har han förmedlat universums hemligheter till alla som låtit sig förtrollas av dem.

Rummets och tidens gåtor har varit Hawkings specialområde ända sedan avhandlingen i Cambridge i slutet av 1960-talet. Det är Albert Einsteins relativitetsteori som beskriver rumtiden och hur den kröks av all materia den innehåller. Om det samlas väldigt mycket materia på samma ställe blir krökningen oändlig och ett svart hål bildas. Tillsammans med sin äldre kollega Roger Penrose visade Hawking att inuti alla svarta hål måste finnas en singularitet.

I matematiken dyker singulariteter upp när något delas med noll – svaret blir då oändlighet, alltså okänt. För fysiken förblir singulariteterna en gåta, de innebär att Einsteins teori missar något väsentligt i sin beskrivning av verkligheten. Ingen vet vad det kan vara för något.

Ett är dock säkert – råkar man falla in i ett svart hål är ödet helt bestämt, med ett ofrånkomligt slut i singularitetens dödsfälla. På så sätt är singulariteten som väntar mer som en stund i tiden än som en plats i rummet. Vi kan inte låta bli att komma fram till den på samma sätt som vi inte kan undfly morgondagen.

I sin doktorsavhandling visade Hawking att om man vänder blicken bakåt så måste hela universum ha börjat i en singularitet. Men vad fanns före?

I ett berömt avsnitt av sina Confessiones, Bekännelser, från 300-talet frågar Augustinus vad Gud gjorde innan han skapade universum. Svaret är enkelt, menar Augustinus: innan Gud skapade universum fanns ingen tid. Så frågan är meningslös. Men han lär också ha tillagt, eller så har andra gjort det, att Gud var upptagen med att bereda ett helvete för dem som ställer sådana frågor.

Stephen Hawking räds inte helvetet. Han har tagit sig an de svåraste frågorna, de om var vi kommer ifrån och vart vi är på väg. Är universum slumpens verk eller finns det en färdig ritning bakom? Vad är meningen med alltihop?

Liksom Albert Einstein bärs han av tron på att universum är begripligt: vi kan härleda det vi ser i dag runtom oss från hur det var i går. Och om människan någonsin upptäcker en fullständig teori, bör dess allmänna principer med tiden bli begripliga för vem som helst, inte blott för ett litet antal vetenskapsmän.

Universum är alltså som det är, eftersom det var som det var. Det har gått ganska bra för fysikerna att backa tiden nästan till den början – som nästan alla numera tar för given – big bang, som inträffade för knappt 14 miljarder år sedan. Men den allra första bråkdelen av en sekund, då singulariteten rådde, går alltså ännu inte att förklara med fysikens lagar.

Att försöka lösa den svåraste frågan blev en uppgift som Hawking gav sig in på när livet blev som svårast för honom själv. År 1963 hade han fyllt 21 och flyttat till Cambridge från Oxford där han inledde sin forskarbana som teoretisk fysiker.

Cambridge var då en av världens tre centrum för dem som fördjupade sig i Einsteins relativitetsteori, och Dennis Sciama, som blev Hawkings handledare, ingick i den trojka som var världsledande inom fältet. John Wheeler i Princeton och Jakob Boris Zeldovich i Moskva ledde de två andra grupperna. Vänskaplig, om än ibland hård, tävlan utvecklades med många möten och resor. Också till Moskva, vilket kan förvåna med tanke på järnridån som annars slöts rätt tätt, inte minst kring de ryska fysikerna under 1960- och 70-talet. Hawking blev en av de mer färgstarka gästerna när han med sin rullstol tog sig runt i den sovjetiska huvudstaden.

En mycket begåvad, rentav briljant, student, berättas det om Stephen Hawking. Men också lat och nonchalant, föredrog att påpeka misstagen hos sina lärare framför att plugga. Fast även envis, tjurig och kompromisslös. Kanske inte så sympatiska drag hos en tjugoåring, men just de egenskaperna har burit honom genom livet när han mycket snart blev instängd i en förlamad kropp.

Det började med att musklerna inte riktigt lydde honom och talet blev något sluddrigt. Snart fick han sin dom, han led av ALS, amyotrofisk lateralskleros, en sällsynt nervsjukdom. Den får musklerna att förtvina, men påverkar varken sinnena eller intellektet, inte heller hjärtat och andra inre organ eller musklerna med sexuell funktion. Orsakerna till sjukdomen är fortfarande okända liksom botemedel. Inom några år tar sjukdomen över och de flesta överlever inte längre än 3–5 år med ALS.

I dag har Stephen Hawking varit sjuk i nästan ett halvt sekel. Men det visste han inte då. När beskedet kom rann livsglädjen av honom. I ett par år levde han instängd med Wagners musik som ständig följeslagare. Så kom studiekamraten Jane in i hans liv, fast besluten att leva och bilda familj tillsammans med mannen som hade humor och glimten i ögat. Och när han inte längre kunde vara säker på framtiden bestämde han sig att lösa fysikens mest grundläggande problem.

– Som student var jag utled, hade länge en känsla av att ingenting var värt att anstränga sig för. Först när jag blev ställd inför en nära förestående risk för att dö förstod jag att livet är värt att leva och att det fanns så mycket som jag ville göra.

De tre, i dag vuxna, barnen var det bästa som hänt honom, har Stephen Hawking sagt i en intervju. Jane Hawking, som efter skilsmässan 1990 skrev sin version av deras 25 år tillsammans, beskriver hur hon fick ta på sig en inte alltid så tacksam uppgift att ta hand om hemmet, barnen, sin förlamade make och hans stödfölje. Fysiken blev den obevekliga rivalen i deras redan överbefolkade äktenskap. Hawking kunde stänga in sig i dagar med favoriten Wagner på högsta volym i högtalarna. För honom var det ett sätt att bygga upp sin inre styrka och försätta sig i ett meditativt tillstånd som lät tankarna flyga i elva dimensioner. För mig var det kvävande, skriver Jane Hawking.

En annan källa till ständig osämja var religionen. Jane är utövande kristen, var engagerad i kyrkan och sjöng i dess kör. Stephen är uttalad ateist.

– Jag ser på hjärnan som en dator. Den lägger av när komponenterna slutar fungera, sade han nyligen i en sällsynt intervju i brittiska The Guardian. Det finns ingen himmel eller något liv efter detta. Det är sagor gjorda för människor som är rädda för mörkret.

Nej, det finns ingen plats för Gud i vårt universum, om man ska tro Hawking. Han har skapat en matematisk teori där han också besvarade Augustinus fråga om vad som fanns före tidens början. Eller snarare avskaffade han frågan – Hawkings universum har varken början eller slut. Det är som en sfär, fast i flera dimensioner. Så frågan om vad som hände före big bang blir lika meningslös som att fråga om vad som finns norr om Nordpolen.

– Universum utan gräns i rummet och utan en början eller ett slut i tiden lämnar ingenting för en skapare att göra.

Hawkings största vetenskapliga framgång började som en uppenbarelse en kväll i november 1970, bara två veckor efter dottern Lucys födelse. Medan han förberedde sig för att gå till sängs, vilket i hans fall är en utdragen procedur, funderade han över vad som blir resultatet av en krock mellan två svarta hål. Det ledde till insikter om att svarta hål hade temperatur och entropi, storheter från 1800-talets värmelära.

Moderna fysiker blev omskakade – det var som att upptäcka att rymdfärjan skulle drivas med en ångmaskin. Ganska otroligt. Först med att påpeka kopplingen mellan de svarta hålen och värmeläran var en ung doktorand, Jacob Bekenstein, i Princeton. Bekenstein fick utstå mycket hån och motstånd, inte minst från Hawking. Den ende som gav Bekenstein fullt stöd var hans handledare, John Wheeler, som tyckte att idéerna var tillräckligt galna för att visa sig vara sanna. Och det var de.

Fyra år senare, 1974, hade Hawking en färdig teori som i grunden skakade om fysiken: de svarta hålen är inte bara evighetens portar som stänger in allt som kommer i närheten. De själva sänder i väg strålning, vilket leder till att svarta hål efter en tid dunstar bort och försvinner. Stephen Hawking har besegrat besten.

Hur lång tid tar det då för ett svart hål att gå upp i rök? Det beror på hur tungt det är. För ett relativt litet hål på två solmassor krävs 1067 år för att krympa ihop till nästan ingenting. Det är oerhört lång tid, att jämföra med åldern på hela universum som är cirka 1010 år, alltså 1057 gånger mindre.

Från början går det rätt långsamt, men medan det krymper värms hålet upp och avdunstningen ökar. När massan minskat till någonstans mellan 1 000 och 100 000 ton blir det svarta hålet litet som en atomkärna och så hett att det exploderar och förgås på en bråkdel av en sekund.

Vad händer då med all information som hålen har samlat på sig? Enligt kvantteorin kan den inte helt försvinna i vårt universum, någonstans måste den ta vägen. Men hålet är ju helt borta. Kanske har informationen läckt ut? I så fall skulle de svarta hålen utgöra en förbindelselänk till andra världar. Nya beräkningar verkar dock kunna rädda kvantteorin och täppa till läckan – förmodligen stannar informationen kvar hos oss ändå. Men säkert vet man inte än i dag.

Ursprunget till strålningen, i dag kallas den Hawkingstrålning (och ibland Bekenstein-Hawkingstrålning), och temperaturen hos de svarta hålen är kvantfysikens trollerivärld där – ur ingenting – virtuella ljuspartiklar blixtsnabbt kan dyka upp och försvinna. Men om det sker i närheten av det svarta hålets starka gravitation blir de virtuella partiklarna verkliga – då faller en av dem in mot hålet medan den andra ger sig i väg i motsatt riktning, ut i rymden. Så uppstår strålningen.

Hawkings upptäckt knöt för första gången samman gravitationsteori med kvantfysikens lagar, något som fysiker har strävat efter under en stor del av förra seklet och fortsätter med in på 2010-talet. Ett tag såg det ut som om fysiken började närma sig vägs ände, att en komplett teori som kan förklara allting är nära förestående. Inte minst Stephen Hawking förutspådde fysikens slut i sitt tal i april 1980, kort efter att han utnämndes till Lucasian professor of mathematics i Cambridge, samma position som Isaac Newton hade 300 år tidigare.

Det tror han inte längre. I sin senaste bok skriver Hawking om att vi i dag inte ens kan vara säkra på att verkligheten är som den ter sig för oss.

Kanske är vår verklighetsuppfattning inte alls att lita på, kanske ser vi vår omnejd som en guldfisk inifrån ett runt akvarium. Glasväggarna förvränger bilden, och på liknande sätt är vår bild av kosmos förvrängd. Dessutom finns det inte bara ett universum utan en oändlig mängd olika världar. Så det finns mycket kvar att utforska.

– Jag har levt med risken att dö ung de senaste 49 åren. Jag är inte rädd för döden, men jag har ingen brådska att dö. Det är så mycket jag vill göra innan den stunden är kommen.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

3

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Kommentarer

Lagarna som sådana skrevs av sig själva tydligen? Fanns där från början .Vem skapade början?

Sjukt sent svar, men det går inte att åta en sådan kommentar stå obesvarad på "Forskning och Framsteg".

Genom att lägga till en eventuell gud (eller gudar) förlänger du bara "problemet" ett steg. Plötsligt är det gud som är evig och gåtfull och obevisbar o.s.v. Det är bara i ditt huvud som du får lite lugn och ro genom att använda gud som svaret på alla frågor som inte blivit besvarade ännu.

...vad finns bortom nordpolen? Mycket bra svar på en existenciell fråga i relation till vad som avhandlas i artikeln (svarta hål) ovan.................Jag vill lägga till en frågeställning:
Vad är Upp resp. Ner i universum?.......................Som svar på frågan om "en" Gud finns.

Jag tar mig friheten att skriva min uppfattning ,vad jag hittills uppfattat:

Det finns mycket att tro på och det gör livet värt att leva!
/ tack för en intressant sida

Lägg till kommentar