Student World

Jeden z nejvýznamnějších a nejkontroverznějších astrofyziků současnosti. Těmito slovy je označován Stephen Hawking, jehož teorie významně přispěly k pochopení základních jevů odehrávajících se ve vesmíru. Jeho kniha Stručná historie času (1988) se stala obrovským bestsellerem, ačkoli se říká, že ne všichni, kdo si ji koupili, jí také četli. Přesto je možné konstatovat, že díky této knížce se miliony laiků seznámilo s pohledem současné fyziky na vesmír. A – přirozeně – také s jejím autorem, geniálním mužem upoutaným na invalidní vozík, jemuž se dostává jak uznání vědeckého světa, tak neobyčejná popularita, vyhrazená obvykle pouze filmovým a rockovým hvězdám. Jako herec se Hawking objevil ve dvou dílech seriálu Star Trek: The Next Generation, hrál ovšem sám sebe.

Stephen William Hawking se narodil 8. ledna 1942 v Oxfordu. Na jeho homepage je zdůrazněno, že přesně 300 let po Galieově smrti, což fyzik rád zdůrazňuje. Stejně jako Albert Einstein, s nímž je poněkud zcestně srovnáván, nebyl žádným geniálním dítětem. Přesto začal na Oxfordské univerzitě studovat fyziku. Věnoval jí prý maximálně hodinu denně, neboť měl mnoho důležitějších zájmů, k nimž patřilo např. veslování. Když studium jakžtakž doklepal, přesunul se do Cambridge, kde se, vlastně čirou náhodou, začal připravoval na doktorát z obecné relativity.
V tomto životním okamžiku přišel zvrat. Hawking začal mít problémy s koordinací pohybů a rovnováhou při chůzi, kvůli nímž byl nucen navštívit lékaře. Po řadě vyšetření u něj byla diagnostikována amyotrofická laterální skleróza (ALS), vzácná a nevyléčitelná nemoc motorických nervů, při níž jednotlivé svaly postupně odmítají plnit svou úlohu. Žádné veselé vyhlídky. Člověk postiženou touto exotickou nemocí se časem stává nepohyblivým, později není schopen řeči, nakonec přestanou pracovat i plíce a srdce. První prognózy byly černočerné: zbývá mu prý pouhý rok života.
Hawking v první chvíli zcela propadl chmurám. Začal pít a studium ignoroval. Zdálo se mu, že nic nemá smysl, natož disertační práce o vztahu času a prostoru. Nicméně uběhl rok, dva, a nic se nedělo. Jeho přítelkyně Jane, jíž si později vzal za manželku, mu pomáhala na každém kroku. Rozhodl se tedy, že se s Jane zasnoubí, a aby si dodal sebevědomí, dokončil disertaci.
Jak se do ní zahloubal, začal objevovat nový svět. Teorie vzniku vesmíru, singularit a černých děr ho zcela pohltily. “Když se setkáte s možností brzké smrti, zjistíte, že život za žití stojí a že je řada věcí, které byste ještě chtěli udělat,” napsal později v úvodu ke knize Černé díry a budoucnost vesmíru (Black Holes and Baby Universes and Other Essays, č. 1995). Spřátelil se s Rogerem Penrosem a pokusil se společně s ním dokázat, že vesmír musel ve svých počátcích obsahovat singularitu: všechna hmota byla stlačena do nepředstavitelně hustého stavu, který prakticky postrádal jakýkoli objem. Po uvolnění se hmota začala rozpínat, což vedlo ke vzniku vesmíru – tento okamžik, jak známo, se nazývá velký třesk (Big Bang). Hawkingova pozdější práce dokonce ukázala, že počáteční chování vesmíru určit lze, pokud se vedle obecné teorie relativity vezme v úvahu i kvantová teorie, teorie velmi malého.
Od začátku 70. let začala být Hawkingova řeč nesrozumitelná. Zpočátku používal projektor a nechával svou řeč zobrazovat písemně. Později získal počítač, který dokázal převést napsaný text na mluvený projev, a v současnosti profesor Hawking používá počítačový systém, vyvinutý David Masonem z Cambridge Adaptive Communications, kde využívá programu nazvaného Equalizer od společnosti Words Plus Inc. Celé zařízení mu umožňuje nejen psaní a práci s běžnými programy, ale i přístup na internet.
V roce 1975 učinil Hawking svůj nejvýznamnější objev. Týkal se popisu chování černých děr, jednoho z nejzáhadnějších vesmírných útvarů. I zde do jisté míry navazoval na myšlenky Penrosea, jenž již v polovině 60. let nastínil teorii, že hvězda v určitém stadiu svého života (za splnění jistých podmínek) zkolabuje svou vlastní gravitací. Zhroutí se do sebe, získá nulovou velikost o nepředstavitelné hustotě a gravitační síle. Stručně řečeno, stane se z ní černá díra, z níž, jak byl Penrose přesvědčen, není úniku.
O deset let po Penroseově kontroverzní teorii, kterou mnozí vědci nebrali vážně, přichází Hawking se svým fenomenálním objevem – kvantovým vypařováním černých děr, který se dnes označuje jako tzv. Hawkingův efekt. Vyplývá z něj, že černé díry nejsou úplně černé! Protože byť stručné vysvětlení této teorie by si vyžádalo několik stran v tomto časopise, musíme se omezit jen na několik poznámek. Hawkingovi došlo, že jak na základě teorie relativity, tak kvantové teorie musí mít černá díra určitou teplotu, a pokud má teplotu, má i energii, která se nemůže kumulovat donekonečna. Z tohoto důvodu musí z černých děr něco vycházet. Podle jeho teorie je tím něčím záření gama a rentgenové záření. Toto vyzařování dokonce může vést za jistých podmínek až k zániku černé díry.
Teorie kvantového vypařování černých děr je prvním úspěšným příkladem, kdy se podařilo sloučit dva pilíře moderní fyziky – obecnou teorii relativity a kvantovou mechaniku. Tento úspěch Hawkinga přivedl k hledání grálu moderní fyziky – k tzv. teorii všeho, která by matematicky skloubila Einsteinův popis gravitace s poznatky kvantové mechaniky do jedné konzistentní teorie. Tím by se dosáhlo snu všech fyziků: sjednocení všech přírodních sil, které by popisovalo fyzikální realitu, zákony přírody, jež by platily jak ve světě nepředstavitelně obrovských, tak nepředstavitelně malých měřítek. Zatím ovšem vše probíhá na bázi různých spekulací a popravdě řečeno není vůbec jisté, zda bude kdy možné podobnou teorii formulovat.
V roce 1979 získal profesor Hawking prestižní lucasianovský post profesora matematiky v Cambridgi, založený roku 1663 a který zastával Isaac Newton. O čtyři roky později uvedl na konferenci o obecné relativitě v Padově teorii vlnové funkce vesmíru, kterou vypracoval společně s Jamesem Hartlem. V klenutém sále s dřevěnou střechou, kde Galieo Galiei přednášel před zhruba čtyř stovkami let o heliocentrické soustavě, se z Hawkingova motorizovaného vozíčku ozývaly zvuky, které opakoval jeho asistent, aby jim sál porozuměl: “Abychom pochopili počáteční podmínky vesmíru, musíme se obrátit ke kvantové mechanice, a kvantový stav vesmíru určí počáteční podmínky pro klasický vesmír.” Jeho návrh obsahuje odvážnou myšlenku, že vesmír je zcela soběstačný a že vně vesmíru nic není. Zkrátka a dobře, vesmír si vystačí sám se sebou.
Nepředvídaný úspěch knihy Stručná historie času (A Brief History of Time, 1988, č. 1991) z Hawkinga udělal mediální hvězdu první velikosti. Žádné knize s vědeckou tematikou se dosud nedostalo takové pozornosti, o čemž svědčí například fakt, že se celé čtyři roky držela na seznamu bestsellerů v London Sunday Times. Docent Jiří Bičák v zasvěceném doslovu českého vydání poznamenal: “Cítíme, že roli v tom hrál Hawkingův osud. Učinil ho vězněm těla, ale dal mu intelekt, který ho nese k počátkům času.”
Mezi myšlenkami, s níž autor čtenáře seznamuje, si pozornost kromě teorie černých děr zasluhuje úvaha o imaginárním času. Hawking ji přirovnává k intelektuálnímu skoku, podobnému pochopení toho, že Země je kulatá. Celá spekulace v sobě však skrývá mnoho nejasností, takže dodnes zůstává velkým otazníkem, zda a jak vlastně aplikovat kvantovou mechaniku na celý vesmír.
Odkazy:
http://www.hawking.org.uk/
http:/www.hawking.miesto.sk/
http://www.psyclops.com/hawking/
http://www.maths.cam.ac.uk/
http://antwrp.gsfc.nasa.gov/htmltest/rjn_bht.html
http://www.damtp.cam.ac.uk/user/gr/public/bh_home.html
http://www.astro.cz/il1/~grygar/kosmolog.htm
http://www.netlabs.net/hp/tremor/

Zkrácená verze tohoto článku vyšlav časopise Internet. děkujeme redakci za svolení publikovat text také na serveru Scienceworld.

autor Jan Kapoun