Quais foram as contribuições de Stephen Hawking para a ciência?

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Um dos maiores físicos da atualidade, Stephen Hawking é, sem dúvidas, um dos cientistas mais famosos. Mas o que fez com que Hawking se tornasse uma figura tão ilustre? Abaixo, alguns trabalhos realizados por ele que vão lhe ajudar a entendê-lo um pouco melhor.

1. Singularidade em colapso gravitacional (1970)

Físicos que trabalham na teoria da relatividade de Einstein perceberam que é possível haver singularidades – pontos onde o espaço-tempo parecem ser infinitamente curvo. Mas não ficou claro se singularidades eram reais ou não. Roger Penrose, no Birkbeck College, em Londres, mostrou que as singularidades formariam buracos negros. Mais tarde, Penrose e Hawking aplicaram a mesma ideia a todo o universo e mostraram que a teoria de Einstein previa uma singularidade em nosso passado distante. Foi o big bang.

2. Mecânica dos buracos negros (1971-1972)

Buracos negros têm seus próprios conjuntos de leis que espelham as mais familiares leis da termodinâmica. Hawking surgiu com a segunda lei, que afirma que a área de superfície total de um buraco negro nunca vai ficar menor (em oposição a física quântica). Também conhecido como o teorema de área de Hawking, criou um quebra-cabeças para os físicos. A lei implicita que buracos negros são quentes, uma contradição com a física clássica, que diz que os buracos negros não podem irradiar calor. Em um trabalho separado, Hawking trabalhou sobre o teorema de buracos negros, que afirma que os buracos negros podem ser caracterizados por três números – seu momentum angular, massa e carga.

3. Buracos negros podem desaparecer (1974-1975)

Nada pode escapar de um buraco negro, ou pelo menos era assim que os físicos pensavam. Hawking recorreu a teoria quântica para mostrar que os buracos negros devem emitir calor e eventualmente desaparecer. O processo é lento para os buracos negros normais. Seria preciso mais do que a idade do universo para que um buraco negro com a mesma massa que o nosso Sol evapore. Mas os buracos negros menores evaporam mais rapidamente, e perto do fim de suas vidas liberam calor a uma taxa espetacular. No último décimo de segundo, um buraco negro pode explodir com a energia de um milhão de bombas de Hidrogênio com um megaton.

4. Como podem surgir galáxias (1982)

Uma teoria popular na cosmologia sustenta que o universo primitivo passou por um período de inflação galopante, logo após o big bang. Hawking foi um dos primeiros a mostrar como as flutuações quânticas – minúsculas variações na distribuição da matéria – durante a inflação, podem ter dado lugar à propagação de galáxias no universo. O que começou como uma pequena diferença cresceu dentro da estrutura cósmica que vemos. Mapas cosmológicos recentes captam o brilho fraco do big bang e podem revelar os tipos de variações que Hawking trabalhou.

5. Função de onda do universo (1983)

Hawking passou boa parte de seu tempo tentando desenvolver uma teoria quântica da gravidade. Ele começou a aplicar a sua ideia euclidiana gravidade quântica aos buracos negros, mas, em 1983, juntou-se com Jim Hartle, na Universidade de Chicago. Juntos, eles propuseram uma “função de onda do universo”, que, em teoria, poderia ser usada para calcular as propriedades do universo que vemos ao nosso redor.

Tradução realizada por Sociedade Científica da publicação original do The Guardian com o título What has Stephen Hawking done for science?, de Iam Sample.