Μια στιγμή έμπνευσης του Stephen Hawking. A moment of inspiration of Stephen Hawking

Inspiration: As his body was eaten alive by the terrifying condition, he says he never allowed himself to be consumed by self pity.

To 1965 o Roger Penrose χρησιμοποίησε τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των κώνων φωτός στη γενική θεωρία της σχετικότητας και το γεγονός ότι η βαρύτητα είναι πάντα ελκτική για να αποδείξει ότι όταν ένα άστρο καταρρέει εξαιτίας της βαρύτητάς του, είναι εγκλωβισμένο σε μια περιοχή που η έκταση της επιφάνειάς της τείνει να μηδενιστεί.

Και αφού η επιφάνεια της περιοχής που περικλείει το άστρο μηδενίζεται, μηδενίζεται και ο όγκος της. Όλη η ύλη του άστρου συμπιέζεται σε μια περιοχή μηδενικού όγκου, οπότε η πυκνότητα και η καμπυλότητα του χωροχρόνου γίνονται άπειρες. Εμφανίζεται δηλαδή μια ιδιομορφία (ανωμαλία) σε μια περιοχή του χωροχρόνου που ονομάζεται «μαύρη τρύπα».

Με μια πρώτη ματιά το συμπέρασμα αυτό, που ονομάστηκε θεώρημα Penrose, φαινόταν ότι αφορά μόνο τα άστρα.

Την εποχή που ο Penrose διατύπωνε το θεώρημά του, ο Hawking ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής και αναζητούσε απεγνωσμένα ένα πρόβλημα για να συμπληρώσει την διδακτορική του διατριβή. Και το βρήκε εξαιτίας του Penrose.

Συνειδητοποίησε ότι αν αντέστρεφε την κατεύθυνση του χρόνου στο θεώρημα του Penrose, έτσι ώστε η συστολή να γίνει διαστολή, οι συνθήκες του θεωρήματος θα εξακολουθούσαν να ισχύουν.

Σύμφωνα με το θεώρημα του Penrose σε κάθε άστρο που κατέρρεε έπρεπε να υπάρχει ένα τέλος σε μια ιδιομορφία. Ο Ηawking αντέστρεψε τον χρόνο για να δείξει ότι η αρχή του Σύμπαντος που διαστέλλεται είναι μια ιδιομορφία.

Το παρακάτω βίντεο είναι ένα απόσπασμα από την πολύ καλή ταινία του BBC «Hawking», και περιγράφει την στιγμή της έμπνευσης του Hawking, όσον αφορά την αντιστροφή του χρόνου σε ένα διαστελλόμενο σύμπαν:

Μετά από κάποια χρόνια, το 1970, οι Hawking και Penrose απέδειξαν ότι η ιδιομορφία της Μεγάλης Έκρηξης έπρεπε να υπάρχει, με τις μόνες προϋποθέσεις ότι η γενική θεωρία της σχετικότητας ισχύει και ότι το Σύμπαν περιέχει όση ποσότητα ύλης παρατηρούμε. Αλλά από τότε άλλαξαν πάρα πολλά πράγματα…)