Il 14 marzo 2018 è scomparso il fisico, astrofisico, matematico e cosmologo Stephen Hawking. Lo scienziato, cui è stata diagnosticata la Sla quando aveva ventun’anni, è morto a 76 anni nella sua casa di Cambridge. Hawking è stato salutato come uno dei maggiori scienziati della nostra epoca, diventato col tempo anche un’icona popolare per il pubblico di tutto il mondo.
Sebbene le scoperte principali di Stephen Hawking attenessero a un campo non propriamente semplice, come quello dell’astrofisica, lo studioso è riuscito a presentarle con parole semplici, riuscendo a far sì che raggiungessero il maggior numero possibile di persone, come mostra il successo dei suoi libri più importanti: Il grande disegno. Perché non serve Dio per spiegare l’universo e Dal big bang ai buchi neri. Breve storia del tempo.
“Se dovessimo scoprire una teoria completa per tutto, dovrebbe diventare comprensibile per tutti, non solo per un gruppo di scienziati”, disse una volta lo scienziato.
Riassumere in poche righe quali siano state le sue scoperte non è semplice, ma si può provare a farlo partendo dalle domande principali che si è posto Hawking durante i suoi studi.
Cosa c’è al centro di un buco nero?
I buchi neri sono oggetti incredibilmente densi, con una gravità così potente da attirare tutto ciò che li circonda, inclusa la luce. Per comprendere la teoria dei buchi neri di Hawking bisogna prima avere chiaro il concetto di spazio-tempo, che riunisce le nozioni tradizionalmente distinte di spazio e di tempo in un’unica entità omogenea, ed è legato alle teorie sviluppate da Albert Einstein.
Nel caso in cui la densità della materia raggiunga valori così elevati da provocare un collasso gravitazionale dello spazio-tempo, come il caso del collasso di una grande stella, si forma una “singolarità”. In una singolarità, c’è tanta materia compressa in uno spazio così piccolo che la forza di gravità diventa infinita e lo spazio sprofonda senza fine, in un luogo in cui le leggi della fisica non valgono più: un buco nero.
Al centro di un buco nero, secondo la teoria di Hawking, c’è una singolarità. Insieme allo scienziato Roger Penrose, nel 1970 Hawking pubblica uno studio su questo argomento.
Cosa c’è ai margini di un buco nero?
Continuando ad indagare sui buchi neri, a metà degli anni Settanta Hawking elabora una nuova teoria unendo la Relatività generale, che descrive fenomeni su scala cosmica, e la meccanica quantistica, che descrive fenomeni infinitamente piccoli, a livello di atomi e particelle. Nessuno fino a quel momento lo aveva mai fatto.
Secondo la teoria quantistica, lo spazio non è vuoto, ma popolato da coppie di particelle e antiparticelle (materia e antimateria). Secondo Hawking, in prossimità dei margini del buco nero queste coppie si separano: l’antiparticella viene assorbita dal buco nero, mentre l’altra diventa una particella “reale” e pertanto produce energia sottoforma di radiazioni (chiamate “Radiazioni di Hawking”).
Le particelle che finiscono dentro il buco nero sono quelle che hanno una massa negativa, e fanno sì che il buco nero diventi sempre più piccolo fino a scomparire. Ma nel momento conclusivo, il buco nero esplode con l’energia di un milione di bombe nucleari.
La teoria della Radiazione di Hawking, cambiò il modo in cui erano visti i buchi neri, da corpi che assorbono tutto ciò che hanno intorno a sistemi di ricambio di materia ed energia.
Da cosa è nato l’universo?
Hawking ha dimostrato che tutto il nostro universo si è compresso in una singolarità, poi esplosa con il Big Bang, formando stelle, galassie, pianeti e l’intero universo.
Per questo, ha paragonato il Big Bang a un buco nero al contrario, dove anziché finire tutto in una singolarità, tutto ha inizio da una singolarità.
In seguito, Stephen Hawking si è interrogato sulla ragione dell’esistenza dell’universo, elaborando una teoria generale.
“Nulla è più vasto e antico dell’Universo”, ha detto in occasione di un Ted talk nel 2008. “Le domande che vorrei affrontare sono: da dove veniamo? Come ha avuto origine l’Universo? Siamo soli nell’Universo? Esiste vita aliena, là fuori? Qual è il futuro della razza umana?”