De geniale uitlegger

Het is wellicht van Albert Einstein geleden dat er nog een wetenschapper – en zeker een natuurkundige – zoveel faam genoot als Stephen Hawking. Welke erfenis laat hij na in de handboeken en curricula?

Hawking werd pas een beroemdheid na het verschijnen van zijn boek A Brief History of Time (Nederlandse titel: Het heelal), in 1988. Daarvóór was hij enkel bekend in de betere natuur- en wiskundekringen. In het boek geeft Hawking een eenvoudige beschrijving van kosmologische onderwerpen zoals de oerknal, zwarte gaten en de snaartheorie. Dat hij daarin slaagde zonder ook maar één wiskundige formule te gebruiken (met uitzondering van E=mc²), was een primeur in het populairwetenschappelijke genre.

In zijn wetenschappelijke publicaties schuwde Hawking de hogere wiskunde natuurlijk niet. Dat kan ook niet als je onderzoek doet naar de kosmologische gevolgen van de algemene relativiteitstheorie, Einsteins theorie over de zwaartekracht en de ruimtetijd. Eind jaren 1960 toonde Hawking aan dat zogenaamde singulariteiten in de vergelijkingen – punten in de ruimtetijd waar de relativiteitstheorie ‘tilt’ slaat – veel meer zijn dan wiskundige curiositeiten. Vandaag kennen we die singulariteiten beter als zwarte gaten, punten met een oneindige dichtheid en een zwaartekracht die zo groot is dat zelfs licht niet kan ontsnappen. Mede dankzij Hawking weten we dat deze singulariteiten of zwarte gaten alomtegenwoordig zijn in het universum – de meeste sterrenstelsels, zoals de Melkweg, hebben een centraal zwart gat van soms duizenden zonmassa’s zwaar.

Midden jaren 1970 toonde Hawking, weer zuiver theoretisch, aan dat zwarte gaten niet helemaal ‘zwart’ zijn. Dat er wel degelijk iets kan ontsnappen aan de immense zwaartekracht. Dat ‘iets’ werd later Hawkingstraling genoemd. Deze straling bestaat uit een stroom van virtuele deeltjesparen, partikels die verdampen tot energie als ze hun partner tegenkomen. Astronomen zijn er nog altijd niet in geslaagd Hawkingstraling waar te nemen.

De grootste bijdrage van Stephen Hawking aan de kosmologie is niet zijn wetenschappelijk werk, maar de popularisering van een complex vakgebied

Door zijn theoretische onderzoek naar zwarte gaten beet Hawking zich ook vast in de zoektocht naar de heilige graal van de moderne deeltjesfysica: de verzoening van de algemene relativiteit met de kwantummechanica. Een queeste die tot vandaag doorgaat.

Dat een zwart gat geen wiskundig curiosum is, en dat het niet helemáál zwart is, zijn wellicht de twee grootste vondsten die Hawking de kosmologie heeft nagelaten. Belangrijke ontdekkingen, zeker, maar niet van het statuur van bijvoorbeeld de kromming van de ruimtetijd of de inherente onzekerheden in de kwantummechanica. Daardoor gaat de vergelijking tussen Hawking en Einstein niet helemaal op.

De grootste bijdrage van Stephen Hawking aan de natuurkunde is dus niet zijn zuiver wetenschappelijke werk, maar veeleer de popularisering van een complex vakgebied als de kosmologie. Mede door zijn bijzondere levensverhaal had de natuurkunde zich in de tweede helft van de vorige eeuw waarschijnlijk geen betere ambassadeur kunnen wensen.