Stephen Hawking – Dos buracos negros ao Tudo

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Hoje, vamos falar sobre o grande físico Stephen Hawking. De fato, Hawking é um dos grandes nomes da física dos últimos séculos. Entretanto, poucas pessoas tem o conhecimento sobre suas contribuições ao mundo da física. Nesse sentido, nós da MeuGuru preparamos esse artigo especialmente para você que deseja conhecer um pouco mais sobre essa ilustre figura da ciência mundial. Vem comigo, que hoje vamos falar de física, buracos negros e até mesmo sobre a teoria de tudo.

Um pouco sobre quem foi Stephen Hawking

Stephen Hawking, nascido em 08 de janeiro de 1942, foi um físico e cosmólogo britânico que foi responsável por grandes estudos envolvendo a física de buracos negros e relatividade geral. Em relação a sua formação, nós sabemos que Hawking formou-se na University College de Oxford em apenas 3 anos além de ter conquistado o título de doutor na Trinity Hall em Cambridge em 1966.

Por outro lado, o físico também tornou-se famoso em virtude da sua rara condição biológica. De fato, Hawking foi diagnosticado com Esclerose Lateral Amiotrófica, que é uma doença degenerativa no sistema nervoso que, com sua evolução, parte a atingir todo o corpo do indivíduo. Ademais, os efeitos progressivos da doença acabam por promover a completa incapacitez muscular, deixando o portador apenas dotado de sua cosciência.

Em virtude desse condição, a intel labs em colaboração com próprio Hawking desenvolveram uma super cadeira para o físico. Com isso, Hawing era capaz de comunicar-se com outros indivíduos através dos sinais elétricos emitidos pelo seu cérebro, os quais eram traduzidos em ondas sonoras pelos computadores integrados a cadeira. Nesse mesmo contexto, vale ressaltar que o físico foi uma das pessoas a viver mais tempo com essa doença, uma vez que, que viveu por volta de 55 anos com a mesma.

Em relação a sua vida acadêmica, temos dois grandes pontos a falar sobre Stephen Hawking: o estudo dos buracos negros e a disseminação de ciência. Entretanto, esses temas precisam de um pouco mais de carinho, aliás, estamos falando de uma das 100 maiores personalidades britânicas segundo a própria BBC. Portanto, vamos falar de cada um deles nos tópicos a seguir.

Os buracos negros e Stephen Hawking

Os buracos negros são um dos objetos mais exóticos e singulares de todo nosso universo. De fato, os mesmos foram previstos teoricamente em 1916 por Karl Schwarzschild como uma das soluções das equações de campo de Einstein da relatividade geral. Entretanto, sua confirmação se deu apenas no ano de 2019, onde um grupo de pesquisadores conseguiu registrar a primeira foto de um buraco negro, conforme Figura 1.

Figura 1. Primeira foto de um buraco negro. Fonte: NASA.

Esses objetos, basicamente, são singularidades no chamado espaço-tempo. Especificamente, em seu centro há um ponto que sequer conhecemos alguma teoria que possa descrever e entender as leis físicas que alí acontecem. Todavia, em torno dessa singularidade central, tem-se o chamado horizonte de eventos, que é a região luminosa da Figura 1 que é a região onde percebemos a curvatura da luz e de radiações em torno dele.

Além disso, sabemos que os buracos negros são objetos suficientemente massivo. Ou seja, sua massa é extremamente grande, em especial, tão grande que o campo gravitacional por ele gerado é tão intenso que nenhum objeto no universo, inclusive a luz, consegue escapar de sua força atrativa.

A mudança de paragidmas: A radiação Hawking

Agora que você já tem em mente a noção de um buraco negro, poderá entender como a contribuição de Hawking é incrível. Ao passo que estudava as equações da relatividade geral, Stephen Hawking, buscou incrementar a teoria de Einstein com ingredientes da mecânica quântica.

A uma primeira vista isso não parece surpreedente, entretanto gurunauta, aqui há um grande problema físico oculto. Em verdade, a teoria da relatividade geral e a mecânica quântica são teorias distintas, uma se propõem a estudar objetos imensos do universo, enquanto a outra foca-se nas menores partículas que constituem o todo. Tendo isso em vista, a ideia de unificar a gravitação e mecânica quântica sob uma só teoria, similarmente ao feito no eletromagnetismo, é um sonho ainda distante para os físicos.

Todavia, Hawking conseguiu incorporar efeitos quânticos na descrição de buracos negros. Ao passo que, considerava partículas quânticas no horizonte de eventos, Hawking foi capaz de mostrar que buracos negros deveriam emitir radiação (a chamada radiação Hawking) cujo temperatura seria dada por.

Fórmula obtida por Stephen Hawking para a temperatura da radiação emitida por buracos negros.
Expressão 1. Fórmula da temperatura da radiação Hawking emitida por buracos negros.

onde h é constante de Planck reduzida, G é a constante da gravitação universal, M é a massa do buraco negro e kb é a constante de Boltzman.

Todavia guranauta, veja que Hawking, com seu trabalho, mostrou a humaniade a morte dos buracos negros. De fato, dado que a emissão de radiação carrega energia, temos que continuamente os buracos negros estão perdendo energia. Assim, eventualmente, os mesmos estão fadados a evaporação e morte eventual.

A famosa teoria de tudo de Stephen Hawking

Bem gurunauta, se você acha que a grandeza de Hawking parou por aí, saiba que está totalmente enganado. De fato, a previsão da radaiação Hawking nos buracos negros ainda permite estreitarmos as relações entre a relatividade geral e a mecânica quântica. Uma vez que essa radiação é similar a radiação de um corpo negro, que é o problema fundamental que inicia a mecânica quântica. Ou seja, a emissão de radiação de um buraco negro é um fenômeno quântico.

Nesse sentido, as contribuições de Hawking abrem margem para o início de uma construção quântica da gravidade. Entretanto, até hoje esse é um problema em aberto. No mais, há diversas teorias famosas que buscam, ainda sem sucesso, quantizar a gravidade e assim, unificar as leis da física. Essa unificação, chamaria-se a Teoria de Tudo. Todavia, muitos físicos já afirmam a impossibilidade dessa teoria existir, outros brigam e defendem suas ideias com garras e dentes. Todavia, por enquanto, restá-nos apenas a sonhar e imaginar se, de fato, essa teoria existiria.

Por outro lado, a teoria de tudo também tornou-se um nome chamativo, tanto que configura e celebra a cinebiografia de Stephen Hawking baseada no romance e mesmo nome escrito por sua primeira esposa.

Inspirando novos cientistas – A disseminação da ciência de Hawking

Além de ser um notável físico e cosmólogo, Hawking ainda trouxe contribuições para novas gerações de cientistas e físicos. De fato, mesmo sofrendo com a esclerose lateral amiotrófica, o grande físico ainda foi capaz de escrever brilhantes obras de divulgação científica. Nesses livros, Hawking expõem ideias gerais de forma simples sobre a complexidade do universo, algumas das suas célebres obras são as seguintes.

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