Stephen Hawking, for 11 år siden, tok en tyngdekraftsflukt for å oppleve følelsen av vektløshet. Som Hawking sa,

De 4 vitenskapelige leksjonene Stephen Hawking har aldri lært

Selv ikke våre vitenskapelige helter har rett i det hele. La oss lære leksjonene de aldri har gjort.

På 1960-tallet ble en ung teoretisk fysiker ved navn Stephen Hawking fremtredende som studenten til Roger Penrose. I midten av 20-årene hadde han bevist en rekke viktige teoremer i generell relativitet, og var en stigende stjerne da tragedie rammet: Han fikk diagnosen amyotrofisk lateral sklerose (ALS). Da musklene svekket og kroppen hans forrådte ham, fortsatte han bemerkelsesverdig og utvidet arbeidet sitt, og utførte strålende og detaljerte beregninger ved å bruke metoder han selv unikt fant ut. Da han ble avhengig av rullestol for mobilitet og mistet nesten all motorisk kontroll, gjorde han viktige utviklinger i fysikken i romtiden og feltet med sorte hull, hvordan de stråler og forfaller, og om de mister eller sparer informasjon. Hans populære verker som A Brief History Of Time inspirerte generasjoner av forskere og naturvitenskapelige entusiaster. Til tross for alle prestasjonene hans, var det noen store vitenskapelige lærdommer som han døde etter at han aldri hadde lært. Til og med våre helter kommer ikke til fullkommenhet.

Svarte hull er ikke isolerte objekter i verdensrommet, men eksisterer midt i materien og energien i universet, galaksen og stjernesystemene der de bor. De vokser ved å anskaffe og fortære materie og energi, men mister også energi over tid på grunn av den konkurrerende prosessen med Hawking-stråling. (NASA / ESA Hubble Space Telescope samarbeid)

Vitenskapelig nok var det Hawking oppnådde bemerkelsesverdig. Han gjorde mer i det første tiåret av karrieren for å øke kunnskapen om universet enn de fleste fysikere oppnår i løpet av livet. Hans tidlige arbeid fokuserte på singularitetsteoremer, og beskrev hvor universets fysikk brytes sammen i General Relativity. Hawking demonstrerte at disse forholdene var fysisk viktige, og ikke bare matematiske nysgjerrigheter. Svarthull og andre entallrom inneholdt dem; Hawking hjalp til med å kategorisere og beskrive dem. Deretter taklet han hendelseshorisonten, og beskrev området, temperaturen og entropien blant andre egenskaper. Han skrev om hva som skjedde under forhold der to hendelseshorisonter slo seg sammen. Mest kjent brukte han kvantefeltteori på forholdene rundt en hendelseshorisont, og fant ut at sorte hull sakte fordamper gjennom en prosess vi nå kaller Hawking-stråling. På midten av 1970-tallet var han titan innen astrofysikkfeltet.

Hawking-stråling er det som uunngåelig følger av spådommene om kvantefysikk i den buede romtiden rundt et svart hulls hendelseshorisont. Dette diagrammet viser at det er energien utenfor hendelseshorisonten som skaper stråling, noe som betyr at det sorte hullet må miste masse for å kompensere. (E. Siegel)

Han gjorde også en utrolig innvirkning på samfunnet, og populariserte arbeidet sitt og noen esoteriske aspekter ved teoretisk fysikk. Spørsmål som "hva skjer når du faller ned i et svart hull?" eller "hvordan ble universet født?" Det var ikke antatt å være av interesse for allmennheten, men Hawking beviste skeptikerne galt, solgte millioner av eksemplarer av bøkene hans og ble senere en ikonisk kjendis for sin nysgjerrighet og kommunikasjonsevne. Han demonstrerte seg for å være vittig, humoristisk og optimistisk på mange måter, til tross for hans fysiske funksjonshemninger og manglende evne til å vokalisere tankene. Etter hvert som kroppen hans forfalt, forble hodet skarpt og nysgjerrig, og han fortsatte å ta på studenter og skrive vitenskapelige artikler. Han var til og med instrumental i den virale isbøtteutfordringen, som bidro til å skaffe penger og bevissthet for ALS-forskning. Til tross for helsa var han aktiv, helt til dagen han døde.

For to år siden var Hawking blant teamet med mange armaturer innen vitenskap, vitenskapskommunikasjon, romfart og industri som kom sammen for å kunngjøre det nye initiativet for romutforskning av 'Breakthrough Starshot'. (Gary Gershoff / WireImage)

Hans arbeid, hans liv og hans vitenskapelige bidrag gjorde ham til en inspirasjon for millioner over hele verden, inkludert meg. Men kombinasjonen av hans prestasjoner og hans lidelse med ALS - kombinert med hans meteoriske berømmelse - gjorde ham ofte immun mot berettiget kritikk. Som et resultat tilbrakte han flere tiår med å inngi falske, utdaterte eller misvisende påstander til den generelle befolkningen som permanent skadet den offentlige forståelsen av vitenskapen. Han hevdet å ha løsninger på problemer som falt fra hverandre ved et forbausende blikk; han proklamerte dommedag for menneskeheten gjentatte ganger uten bevis for å støtte slike påstander; han ignorerte det gode arbeidet som ble gjort av andre på sitt eget felt. Til tross for hans utrolige suksesser på en rekke arenaer, er det noen store vitenskapelige leksjoner han aldri har lært. Her er din sjanse til å lære dem nå.

Over lange nok tidsskalaer krymper og fordamper svarte hull takket være Hawking-stråling. Det er der informasjonstap oppstår, da strålingen ikke lenger inneholder informasjonen når den er kodet i horisonten. (Illustrasjon av NASA)

1.) Vi vet fortsatt ikke om sorte hull ødelegger informasjon. Et svart hull, i kjernen, kan beskrives fullstendig med bare tre parametere: dens masse, dets vinkelmoment og ladningen. Dette te-teoremet uten hår virker i strid med at gjenstander som kan falle i - som for eksempel en bok - inneholder mye mer informasjon enn det, og lovene i termodynamikk lar oss ikke redusere informasjon (eller entropi) som tiden går fremover. Mens informasjonen i en bok kan bli preget av et sorte hulls hendelseshorisont, vil til slutt det sorte hullet forfalle til rent termisk stråling: Hawking-stråling. Hva betyr dette for bokens informasjon? Er det bevart, på en eller annen måte, og viklet inn i kvantemassasjen til stråling som blir avgitt? Eller er det tapt for alltid til avgrunnen til det svarte hullet? Til tross for Hawkings tallrike grandiose påstander, forblir dette spørsmålet ubesvart. Informasjonsparadokset med svart hull har overlevd paradoksets skaper.

Stjernene og galaksene vi ser i dag, eksisterte ikke alltid, og jo lenger tilbake vi går, jo nærmere en tilsynelatende singularitet får universet, men det er en grense for den ekstrapolasjonen. (NASA, ESA og A. Feild (STScI))

2.) Big Bang krever ikke en enkelhet. Hvis universet ekspanderer og avkjøles i dag, må det ha vært varmere, tettere og mindre tidligere. Ekstrapolere langt nok tilbake, og du kan forestille deg at alt materiell og energi i universet blir kondensert til et enkelt punkt: en singularitet. Men dette ignorerer fullstendig alt vi har lært siden 1979 om forholdene som satte opp Big Bang. Den ignorerer fullstendig den kosmiske inflasjonen, som forteller oss at før du noen gang kommer til den entydige begynnelsen, ble universet beskrevet av en annen fysisk tilstand, en som kanskje ikke har en entall begynnelse i det hele tatt. Det eneste teoremet som viser at en inflasjonsstat ikke kan være evig for fortiden, kan omgås på flere måter, noe som betyr at universet kanskje ikke har begynt fra en singularitet i det hele tatt. For hele Hawkings snakk om "det som kom før tidens begynnelse", tvinger ikke universet oss til å tro at tiden i seg selv nødvendigvis hadde en begynnelse i det hele tatt.

En illustrasjon av en forestilt Europa Octo-romvesen som svømmer bort fra en stein. Europa, en måne som går i bane rundt planeten Jupiter, blir ofte sett på som den mest sannsynlige kandidatverdenen i solsystemet vårt utenfor jorden for å havnen i livet. Og selv om det kan være potensielt farlig for våre egne, er det ikke nødvendigvis på grunn av ondskapsfulle intensjoner. (Lwp Kommunikáció / flickr)

3.) Mennesker er ikke dømt til å bli ødelagt av romvesener, AI eller oss selv. Selv om det er viktig å være forsiktig med handlingene vi tar som mennesker, er det ikke bare fatalistisk å forestille seg et verst mulig resultat og hyllest det som uunngåelig. At det er viktig å være omhyggelig med handlinger og politikk, men det er vel like viktig å være ydmyk overfor kreftene vi ikke har forstått ennå, og å ærlig undersøke alle aspektene ved det vi forstår.

Intelligente romvesener kan være fiendtlige, eller de kan se på mennesker som uavhengige maur, men det er overbevisende grunner til å tro at - hvis de eksisterer - de kan være nysgjerrige og fredelige. Videre, selv om de er fiendtlige, kan menneskeheten overleve det, akkurat som maur har overlevd oss. Selv med forurensning og global oppvarming, er det usannsynlig at menneskeheten blir utryddet, og den største faren fra AI er ikke at robotene skal bli selvbevisste og prøve å drepe oss, men at et skamfullt menneske vil programmere dem til å slå på oss. Det er opp til menneskeheten å snekre vår egen, dristige vei i universet i møte med usikkerhet, for ikke å la vår mest grunnleggende frykt for utslettelse avskrekke oss fra våre største ambisjoner.

Standardmodellpartiklene og deres supersymmetriske motstykker. Dette spekteret av partikler er en uunngåelig konsekvens av å forene de fire grunnleggende kreftene i sammenheng med strengteori, men supersymmetri, strengteori og tilstedeværelsen av ekstra dimensjoner forblir alle spekulative og uten noe observasjonsbevis. (Claire David)

4.) Vær ydmyk over dine egne spekulative, uprovoserte ideer. Dette er en fallgruve som har plaget mange av de største sinnene gjennom vitenskapelig historie: å bli forelsket i sine egne vitenskapelige ideer så grundig at du viser dem med den sikkerhet som normalt er forbeholdt verifiserte, validerte, robuste teorier. Hawkings forslag uten begrensning er spekulativt og uprovosert, men likevel vil Hawking ofte (inkludert i en kort historie om tid) snakke om det med samme sikkerhet som han ville snakke om sorte hull. Ideer som babyunivers, en samlende teori om alt og høyere dimensjoner kan være vanlige, men de mangler bevis. På mange måter forblir de uprøvd, mens bevisene som kan støtte dem i andre har mislyktes i materialisering i andre.

Dette har aldri forhindret Hawking fra å spionere dem, mye til sorg for forsiktige forskere overalt. Uprøvde ideer skal aldri erstatte legitime fakta, men Hawking, i hver bok han noensinne har skrevet, forteller deg aldri når han avviger fra det bekreftede og validerte i dette spekulative riket, særlig når det gjelder hans egne ideer. For en innsider føles det som definisjonen på å selge ut: å bruke din berømmelse og anerkjennelse for selvreklame, snarere enn for å utdanne og belyse menneskehetens kunnskap og grensene for den kunnskapen.

Stephen Hawking, 73 år gammel (i 2015), med Richard Ovenden og Sir David Attenborough, ved åpningen av Weston Library i Oxford.

Stephen Hawking var en titan av vitenskap, vitenskapelig kommunikasjon og et varig symbol på hvor mye noen med nedsatt funksjonsevne kunne oppnå i denne verden. Hans prestasjoner - særlig hans vitenskapelige arbeid fra 1960- og 1970-tallet - skapte livlige forskningsområder som fortsatt blomstrer i dag. Hans ord begeistret og inspirerte millioner til å lære mer om universet, og hans innvirkning på samfunnet har vært større enn noen vitenskapsformidler siden Carl Sagan. Likevel er det noen enkle og viktige leksjoner, i fysikkens rike og i å være et godt menneske, som Hawking aldri har lært. Han hører til i tidene nå, men både timene han lærte oss og leksjonene han ikke klarte å lære for seg selv er åpne for oss alle. Måtte vi minnes ham på en best mulig måte: ved å øke vår egen kunnskap og nysgjerrighet til å leve bedre liv.

Starts With A Bang er nå på Forbes, og utgis på Medium takket være Patreon-supporterne. Ethan har forfatter to bøker, Beyond The Galaxy, og Treknology: The Science of Star Trek fra Tricorders til Warp Drive.