Sunday, 18 Nov 2018

Stephen Hawking, le sue scoperte, i suoi errori

di Oliver Melis

Stephen William Hawking nasce a Oxford l’otto gennaio del 1942, cresce respirando scienza fin dalla tenera età in quanto figlio di due scienziati, amava ricordare di essere nato esattamente 300 anni dopo la morte di Galileo Galilei.

Nel 1963 gli viene diagnosticata una rara malattia dei motoneuroni, la sclerosi laterale amiotrofica, che lo porterà lentamente, nel corso degli anni, a una progressiva immobilità fino alla perdita dell’utilizzo della parola che riacquisterà grazie all’utilizzo di un sintetizzatore vocale, montato sulla sua carrozzina.

Questo grave handicap non ha comunque frenato il corso dei suoi studi e delle sue numerose ricerche, spesso riportate in libri di divulgazione diventati dei veri e propri Best Sellers, che non rendono l’idea nel definirlo: Fisico, Matematico, Cosmologo e Astrofisico, facendolo diventare una icona popolare della scienza moderna al pari di Albert Einstein.

In tanti lo conoscono per gli studi condotti sui buchi neri, ricerche elaborate insieme a Brandon Carter, W. Israel e D Robinson che hanno provato che i buchi neri sono caratterizzati da tre sole proprietà, massa, momento angolare e carica elettrica, con lo stesso Carter ha proposto le leggi della termodinamica dei buchi neri lavorando sulle singolarità che sarebbero sempre accompagnate da un orizzonte degli eventi che le censurerebbe.

Nel 1972 ha enunciato il teorema che prende il suo nome, il teorema di Hawking secondo il quale la superficie totale di un buco nero non diminuisce mai. Nel 1974 dimostrò che anche i buchi neri sono descritti dalle leggi della termodinamica e, nonostante il teorema dell’area, lo stesso buco nero dovrebbe irradiare nello spazio circostante delle radiazioni, raggi gamma e particelle subatomiche attraverso un fenomeno quantistico, tale radiazione viene chiamata radiazione di Hawking.

Hawking intuisce quindi che un buco nero non può che aumentare di dimensioni, mai il contrario, capisce che la massa di un buco nero determina le dimensioni dello spazio che circonda la singolarità all’interno del quale nulla può uscire. Intuisce che un buco nero non può spezzarsi nemmeno a causa una collisione con un altro buco nero e accosta l’espansione dell’orizzonte degli eventi All’entropia, che misura il grado di disordine di un sistema.

L’entropia di un sistema aumenta sempre: l’Universo dunque diventa sempre più disordinato tanto più invecchia espandendosi.

Hawking sottolinea che sia l’espansione dell’orizzonte degli eventi, sia la crescita dell’entropia abbiano qualcosa in comune e questa forse non è solo una coincidenza.

In seguito viene contestato da un giovane fisico israeliano, Jacob Bekenstein, il quale non vedeva un nesso tra buchi neri ed entropia, ipotizzando che la dimensione del buco nero non fosse altro che la misura dell’entropia del buco nero stesso. Hawking però risponde che se un oggetto ha entropia deve anche avere una temperatura definita e se ha una temperatura deve anche irradiare energia. Nonostante questo Hawking si accorge che il giovane fisico non è in errore.

Hawking arriva a questa conclusione lavorando sia con la relatività generale che con la meccanica quantistica, due teorie ritenute inconciliabili, in quanto la prima spiega l’universo su scala cosmica mentre la seconda lo descrive nell’infinitamente piccolo. La teoria quantistica afferma che lo spazio non è mai vuoto ma può contenere delle coppie di particelle speculari cioè, una costituita da materia ordinaria e l’altra di antimateria, esse si ricombinano in un tempo cosi breve che non ci permette di rivelarle, esse vengono anche chiamate particelle virtuali.

Hawking ha ipotizzato che tali particelle, se poste nei pressi di un buco nero, possano diventare reali; una infatti potrebbe cadere oltre l’orizzonte degli eventi e la gemella sfuggire da esso confutando la sua idea del buco nero in espansione continua, anche i buchi neri quindi potrebbero, in tempi lughissimi, disintegrarsi.

In seguito Hawking immagina che durante la nascita dell’universo una parte di esso si sia condensata formando dei buchi neri in miniatura e poiché la temperatura di un buco nero può aumentare allorché l’orizzonte degli eventi diventa piccolo, potrebbe anche essere caldo: Hawking li chiama appunto bianco-caldi e sarebebro oramai estinti a causa dell’emissione della radiazione di Hawking che, forse, potrebbe essere ancora rilevabile “osservando” il passato del nostro universo.

La temperatura dei buchi neri oggi, sarebbe di poco superiore allo zero assoluto (-273 °C), e dunque la radiazione emessa sarebbe davvero insignificante e oltremodo difficile da rilevare.

Hawking si pone ache altre domande: Se un buco nero evapora, dove vanno a finire queste informazioni? Vengono codificate dalla radiazione o scompaiono? Per Hawking svaniscono per sempre ma il fisico Leonard Susskind manifesta disaccordo con l’idea che le informazioni si perdano in questo modo. Se si perdono le informazioni, sostiene Susskind, svaniscono causa ed effetto, e questo non è possibile: Hawking è in errore. L’ipotesi di Hawking sembra un’eresia e, infine, los cieziato ammette di avere torto ma affermando che comunque l’informazione viene corrotta e quindi impossibile da recuperare.

È da poco uscito uno studio postumo nel quale lo scienziato elabora l’idea che il buco nero possa cancellare l’informazione pur conservandola. Certamente la discussione non è finita.

Hawking non si è occupato solo dei buchi neri; come detto, ha cercato di lavorare alla teoria del Big Bang, oggi comunemente accettata, cercando una spiegazione nella fisica dei quanti.
Hawking afferma che, quando l’Universo era infinitamente piccolo, tempo e spazio si confondevano, non avendo l’universo confini significativi nel tempo e nello spazio.

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