Stephen Hawking'in Hayatı ve Kuramsal Fiziğe Katkıları

Stephen Hawking'in Hayatı

Oxford’da 1942 yılında dünyaya gelen  İngiliz fizikçi Stephen Hawking lisans eğitimini Oxford Üniversitesi’nde tamamladıktan sonra Cambridge Üniversitesi’nde doktora yaptı. Henüz 21 yaşındayken, doktora eğitimine devam ettiği sırada ALS hastalığına yakalandı. Motor nöronların ölmesi sebebiyle beynin kasları kontrol edemediği bu hastalığa yakalananlara genellikle birkaç yıl ömür biçilse de Hawking 50 yıldan daha uzun bir süre yaşamayı başardı. Kuramsal fizikçinin sağlığının son yıllarda giderek kötüleştiği biliniyordu. Geçtiğimiz yıl Roma’ya yaptığı bir ziyaret sırasında hastanede tedavi görmek zorunda kalmıştı. Stephen Hawking, 14 Mart 2018'de Cambridge’de 76 yaşında hayatını kaybetti.

Stephen Hawking'in Kuramsal Fiziğe Katkıları

Stephen Hawking, ALS hastalığı sebebiyle günlük hayatında yaşadığı tüm zorluklara rağmen kuramsal fiziğe önemli katkılar yapmayı başarmış bir bilim insanıydı. Özellikle karadelikler üzerine yaptığı çalışmalarla tanınıyordu.

Karadeliklerle ilgili klasik kuram, bir karadeliğin etrafını çevreleyen bir “olay ufku” olduğunu, bir kez olay ufkunu geçerek karadeliğin içine düşen bir şeyin bir daha dışarı çıkamayacağını söyler. Ancak Hawking’in 1970’lerde kuantum mekaniği kullanarak yaptığı hesaplar, karadeliklerin adlarının ima ettiğinin aksine gerçekten de kara olmadıklarını, az da olsa ışıma yaptıklarını gösterdi. Bugün Hawking ışıması olarak anılan bu ışıma, karadeliklerin zamanla kütle kaybetmesine ve yok olmasına sebep oluyor.

Hawking Işıması Nedir?

Eğer bir kara deliğin sıfırdan farklı bir sıcaklığı varsa çevresine enerji yayması gerekir. Ancak çekiminden ışığın bile kurtulmadığı bir gök cismi nasıl enerji yayabilir? Kara deliklerin gerçekten de sıcaklığının ve entropisinin olduğunun fizikçiler arasında kabul görmesi ancak Stephen Hawking’in, klasik kuramın öne sürdüğünün aksine, kara deliklerin kuantum mekaniksel süreçlerle enerji yayabileceğini göstermesinden sonra oldu. Kara deliklerin sıcaklığı olay ufkundaki kütle çekimi alanıyla, entropisi de olay ufkunun yüzey alanıyla orantılıdır. Bir kara deliğin kütlesi arttıkça olay ufkunun yarı çapı artar, olay ufkundaki kütle çekim alanı ise azalır. Dolayısıyla daha büyük kütleli kara delikler daha soğuk, daha küçük kütleli kara deliklerse daha sıcaktır. Çevresinden izole, madde yutarak kütle kazanmayan bir kara delik zaman içinde Hawking ışıması yoluyla enerji kaybettikçe sıcaklığı artar ve giderek daha hızlı bir biçimde enerji kaybeder. Çevresindeki maddeleri yutarak kütle kazanan bir kara deliğin Hawking ışıması yoluyla yok olmasıysa ancak kütlesinin çok küçük olmasıyla mümkündür. Sadece kozmik art alan ışıması bile göz önüne alındığında, bir kara deliğin Hawking ışıması yaparak yok olabilmesi için kütlesinin Ay’ınkinden bile daha küçük olması gerekir.

Fiziğin temel yasalarından biri, bilginin korunmasıdır. Ancak Hawking’in 1976 yılında yaptığı çalışmalar, Hawking ışımasının bilginin kaybolmasına sebep olduğunu gösteriyordu. Kuramsal fizikçi, son yıllarda Cambridge Üniversitesi’nden Malcolm Perry, Harvard Üniversitesi’nden Andrew Strominger ve Sasha Haco ile birlikte bu karadelik-bilgi paradoksunun çözümü üzerine çalışmalar yapıyordu. Perry, yakın zamanlarda bir makale yayımlamayı planladıklarını, Hawking’in adının da yazarlar arasında yer alacağını söylüyor.

Stephen Hawking Neden Nobel Ödülü’nü Kazanamadı?

Stephen Hawking, her ne kadar kuramsal fizikte çok önemli başarılara imza atsa da Nobel Ödülü’nü kazanamadı. Bu durumun en önemli sebebi, Hawking’in yaptığı çalışmaların deneylerle ve gözlemlerle doğrulanmamış olması. 2016 yılında, İsrail Teknoloji Enstitüsü’nden Jeff Steinhauer, Hawking ışımasıyla ilgili bulgular elde ettiğini açıkladığında Hawking’in de sonunda Nobel Ödülü’nü kazanabileceği konuşulmaya başlanmıştı. Ancak Steinhauer’in elde ettiği sonuçlar, karadeliklerin doğrudan gözlemlenmesiyle değil, laboratuvar ortamında aşırı soğutulmuş atomlarla (karadelik analoğu bir sistem üzerinde) yapılan deneylere dayanıyordu. Bu sonuçların doğruluğu ve gerçek karadeliklerle ne ölçüde ilişkilendirilebilecekleri hâlâ tartışma konusu. Gelecekte kütleçekimsel dalga dedektörleriyle yapılacak bilimsel çalışmalar, Hawking’in yaptığı çeşitli kuramsal tahminleri doğrulayabilir.

Hawking bilimsel araştırmalar yapmanın yanı sıra popüler bilim kitapları da yazmıştı. Özellikle 1988 yılında kaleme aldığı, onlarca dile çevrilen Zamanın Kısa Tarihi tüm zamanların en çok okunan popüler bilim kitapları arasında yer alıyor.