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Stephen William Hawking, CH, CBE (* 8. Januar 1942 in Oxford, Vereinigtes Königreich) ist ein englischer Astrophysiker. Von 1979 bis 2009[1] war er Inhaber des Lucasischen Lehrstuhls für Mathematik an der Universität Cambridge, den einst Sir Isaac Newton und Paul Dirac innehatten.
Stephen Hawking lieferte bedeutende Arbeiten zur Kosmologie, wobei seine Forschung vor allem auf dem Gebiet der Physik der Schwarzen Löcher angesiedelt ist. Durch populärwissenschaftliche Bücher über moderne Physik ist er auch einem breiten Publikum außerhalb der Fachwelt bekannt geworden.
1963 wurde bei Hawking Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) diagnostiziert. Mediziner prophezeiten ihm nur wenige Jahre zu leben.[2] Es handelt sich vermutlich um eine chronisch juvenile ALS, welche durch einen extrem langen Krankheitsverlauf gekennzeichnet ist. Seit 1968 ist er auf einen Rollstuhl angewiesen. Durch einen Luftröhrenschnitt 1985 verlor er die Fähigkeit zu sprechen und ist für die verbale Kommunikation auf die Benutzung eines Sprachcomputers angewiesen, den er mit seinem rechten Wangenmuskel steuert.
Inhaltsverzeichnis |
Hawkings Eltern Isobel Hawking (Wirtschaftswissenschaftlerin) und Frank Hawking (Tropenmediziner) waren vor der Geburt ihres Sohnes vorübergehend aus dem Londoner Stadtgebiet (Stadtteil Highgate) nach Oxford gezogen, um so der Bedrohung durch deutsche Bombardierung durch die Luftwaffe im Zweiten Weltkrieg zu entgehen. 1950 zog die Familie erneut um, diesmal nach St Albans nördlich von London, wo Stephen Hawking ab 1953 die St. Albans School besuchte.
Der Wunsch des Vaters war es, dass sein Sohn Medizin studieren sollte, um in seine Fußstapfen als Arzt zu treten. Hawking konzentrierte sich daher in Leistungskursen auf Drängen seines Vaters auf Chemie und belegte Mathematik nur als Nebenfach. Noch vor dem Schulabschluss nahm er probeweise an einer Aufnahmeprüfung für die Universität Oxford teil, die er mit Auszeichnung bestand und die ihm überraschend ein Studien-Stipendium gewährte.
Hawking wollte an die Universität Cambridge wechseln, um dort Kosmologie zu studieren, ihm fehlte allerdings die dafür notwendige Examensnote. Aus diesem Grund trat er zu einer mündlichen Prüfung an, die er 1962 mit Bestnote bestand.
Stephen Hawking schloss sein Bachelorstudium an der Universität Oxford 1962 ab. Wenig später wechselte er zu Trinity Hall an der Universität Cambridge, wo er seine Promotion über theoretische Astronomie und Kosmologie begann und 1966 abschloss. Nach seiner Doktorarbeit wurde er Research Fellow und später Professorial Fellow am Gonville and Caius College der Universität Cambridge.
Berühmt wurde er in den 1960er Jahren für den Beweis – gemeinsam mit Roger Penrose – der notwendigen Existenz von Singularitäten in der Allgemeinen Relativitätstheorie unter sehr allgemeinen Voraussetzungen. Für diese Arbeit erhielt er 1966 den angesehenen Adams Prize der Universität Cambridge. Er wechselte an das Institut für Theoretische Astronomie in Cambridge, wo er bis 1973 blieb. Danach arbeitete er am Institut für angewandte Mathematik und Theoretische Physik und begann mit seiner quantenmechanischen Interpretation der Schwarzen Löcher.
1974 entwickelte er das Konzept der „Hawking-Strahlung“, nach der schwarze Löcher in der Quantenfeldtheorie (je nach der Masse des schwarzen Lochs mehr oder weniger schnell) zerstrahlen. Anschaulich kann man sich dies als Folge der Vakuumpolarisation vorstellen: im Vakuum werden ständig Teilchen-Antiteilchen-Paare erzeugt und es gibt eine effektive Strahlung, wenn eines dieser Teilchen im schwarzen Loch verschwindet, das andere aber entkommt.
In den 1980er Jahren entwickelte Hawking[3] mit Jim Hartle einen Zugang zur Quantengravitation und deren Kosmologie über eine euklidische Pfadintegralformulierung. Dabei wird in der mathematischen Pfadintegralformulierung, ursprünglich von Richard Feynman für die Quantenfeldtheorie entwickelt, über alle möglichen Konfigurationen von Raum-Zeiten („Pfade“) summiert, was durch Integrale über die Metrik-Tensorfelder, die nach der Allgemeinen Relativitätstheorie die Raum-Zeiten festlegen, dargestellt wird. Um die Integrale mathematisch behandeln zu können, wird ein auch in der Quantenfeldtheorie üblicher Trick angewandt: Das Pfadintegral wird zu imaginären Werten der Zeit fortgesetzt, so dass die Metriken, über die summiert wird, eine Signatur wie bei der Metrik eines euklidischen Raumes statt des Vorzeichens des Minkowski-Raums wie in der Allgemeinen Relativitätstheorie bekommen. Hartle und Hawking schlugen vor, in den Pfadintegralen nur geschlossene Raumzeiten ohne dreidimensionale Ränder zu berücksichtigen (kompakte euklidische Metriken), da diese die dominanten Beiträge liefern würden. Sie nannten dies ihren no boundary proposal („ohne Grenzen“ oder „ohne Rand“) und sahen darin eine natürliche Formulierung für Probleme der Quantenkosmologie (Die Randbedingung des Universums besteht darin, das es keinen Rand hat)[4]. Neben dem Vorschlag von Hawking und Hartle sind auch andere Möglichkeiten diskutiert worden, insbesondere die Tunnellösung von Alexander Vilenkin (1982) der Entstehung eines Universums aus dem Nichts. Ursprünglich favorisierte Hawking aufgrund seiner Theorie geschlossene Universen, in den 1990er Jahren zeigte er aber mit Neil Turok, das auch offene inflationäre Universen als Lösung im no boundary proposal möglich sind. Der euklidische Pfadintegral-Zugang zur Quantenkosmologie ist wegen des Übergangs von Minkowski-Metriken, wie sie eigentlich in der Natur realisiert sind, zu euklidischen Metriken außerhalb der Hawking-Schule, die konsequent daran festgehalten hat, umstritten.
Hawking ist Mitglied auf Lebenszeit bei der Päpstlichen Akademie der Wissenschaften[5].
Auf der 17. „General Relativity“ Konferenz in Dublin 2004 kündigte Hawking an, das Problem des Informationsverlusts Schwarzer Löcher gelöst zu haben, stieß aber auf Kritik. Das Problem besteht darin, dass schwarze Löcher, die nur durch wenige Quantenzahlen beschrieben werden, aber Materie (Informationen) „verschlucken“ und nur, wie Hawking gezeigt hatte, thermisch strahlen (die einzige „Information“ dabei ist ihre Temperatur und Entropie, die proportional ihrer Oberfläche ist), Informationen vernichten, oder anders ausgedrückt in der Quantenmechanik zu einer „nicht unitären“, die Wahrscheinlichkeiten nicht erhaltenden Zeitentwicklung führen. Die Frage ist dann, ob es nicht doch einen Ausweg gibt, der die Informationen erhält. John Preskill hatte mit Hawking 1997 eine Wette abgeschlossen, dass es in der Quantengravitation einen solchen Ausweg gibt, Hawking hatte dagegen gehalten. In seiner Rede auf dem Kongress wechselte Hawking seinen Standpunkt und meinte, dass Informationen doch erhalten bleiben, was er mit einer Wegintegral-Formulierung der Quantengravitation in nicht-trivialen Topologien bewiesen zu haben glaubte.
1981 erhielt Hawking die Einladung, an einer Kosmologietagung im Vatikan teilzunehmen. Hier stellte er sein Konzept vor, laut dem das Universum keine Grenzen haben soll und begeisterte damit seine Zuhörer. In diesem Vortrag stellte er das All zugleich als ein Phänomen dar, das einfach vorhanden ist und dementsprechend keines Schöpfergottes bedarf.
„Wenn das Universum einen Anfang hatte, können wir von der Annahme ausgehen, dass es durch einen Schöpfer geschaffen worden sei. Doch wenn das Universum wirklich völlig in sich selbst abgeschlossen ist, wenn es wirklich keine Grenze und keinen Rand hat, dann hätte es auch weder einen Anfang noch ein Ende; es würde einfach sein. Wo wäre dann noch Raum für einen Schöpfer?[6]“
1988 erschien mit Eine kurze Geschichte der Zeit das erste populärwissenschaftliche Buch Hawkings, in dem er die Theorien zur Entstehung des Universums, zur Quantenmechanik und zu Schwarzen Löchern darstellt. Das Buch wurde weltweit ein Bestseller und verkaufte sich in Millionenauflage.
Als erfolgreicher wissenschaftlicher Autor schrieb Hawking zudem weitere populärwissenschaftliche Werke.
Während seines Studiums in Oxford begannen die ersten Anzeichen für seine Erkrankung, die sich während seiner Studienzeit 1963 bis 1965 in Cambridge verstärkten. Die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) begann, sein Nervensystem zu zerstören. Sein Gehirn war davon allerdings nicht betroffen. Durch die Diagnose zu neuer Leistung angespornt, begann Hawking 1965 seine Doktorarbeit bei Dennis Sciama und heiratete Jane Wilde, mit der er drei Kinder bekam. Da seine Hand zu dieser Zeit schon Lähmungserscheinungen zeigte, wurde seine Dissertation von unterschiedlichen Helfern geschrieben. Seit 1968 ist er zur Fortbewegung auf den Rollstuhl angewiesen.
Bei einem Besuch des Forschungszentrums CERN in Genf erlitt Hawking 1985 eine Lungenentzündung, die in seinem Zustand lebensbedrohlich war. Es kam zu einer Atemnot, die nur durch einen Luftröhrenschnitt überwunden werden konnte; dabei verlor Stephen Hawking die natürliche Sprachfähigkeit.
1990 erfolgte die Scheidung von Jane Wilde. Seitdem lebte Hawking mit seiner Pflegerin Elaine Mason zusammen, die er 1995 heiratete. Sie begleitete ihn während seiner Lehr- und Forschungstätigkeit sowie auf Forschungsreisen. 2006 trennten sich Hawking und Mason.
Am 26. April 2007 wurde Hawking ein Herzenswunsch erfüllt: Er durfte an einem Parabelflug der NASA teilnehmen, der ihn kurzzeitig in den Zustand der Schwerelosigkeit versetzte und den er mit großer Begeisterung aufnahm. Kurz vor Beginn des Manövers wurde Hawking von Helfern aus seinem Rollstuhl gehoben und auf Schaumstoff gelegt. Den Schwebezustand hat der Physiker augenscheinlich gut verkraftet. Seinen Ärzten zufolge hat Hawking eine „unglaubliche Kondition“. Herzschlag und Blutdruck seien „normal und perfekt“ gewesen, hieß es bei der BBC. Die Piloten wiederholten das Manöver acht Mal und ließen den Astrophysiker so insgesamt vier Minuten die Schwerelosigkeit genießen. Außerdem soll ihn dieser Parabelflug auf einen geplanten suborbitablen Flug bei Virgin Galactic im Jahr 2009 vorbereiten. Milliardär Richard Branson versprach, die dafür notwendigen Kosten in Höhe von 100.000 Pfund zu übernehmen.[7]
Im Oktober 2008 empfing Papst Benedikt XVI. den Physiker und Kosmologen im Vatikan.[8]
Nach seiner Luftröhrenoperation konnte er nicht mehr sprechen.[9] Zur Verständigung zog er eine Augenbraue hoch, wenn jemand auf den richtigen Buchstaben auf einer Tafel gedeutet hatte. Danach benutzte er einen Sprachcomputer. Mit einem Taster in der Hand konnte er aus einer Liste von Begriffen von einem Bildschirm wählen, die dann an einen Sprachgenerator geschickt wurden. So brachte er es auf bis zu fünfzehn Wörter in der Minute.
Inzwischen ist seine Hand zu schwach dafür. Deshalb hat er nun einen Infrarotsensor an seiner Brille, der durch ein Kabel mit dem Sprachcomputer verbunden ist. Der Sensor sendet einen Infrarotstrahl aus, der unterschiedlich reflektiert wird, je nachdem, ob Hawking seinen rechten Wangenmuskel anspannt. Dadurch wird der Schalter ausgelöst und eine Auswahl auf dem Bildschirm bestätigt.
In Angriff der Borg – Teil 1 der Science-Fiction-Serie Raumschiff Enterprise: Das nächste Jahrhundert wirkte Hawking auf eigene Bitte hin mit. Er stellte als einzige Person im Star-Trek-Universum sich selbst dar, wobei er in einer Holodecksimulation zusammen mit Data (Brent Spiner), Isaac Newton (John Neville) und Albert Einstein (Jim Norton) Poker spielt – und gewinnt. Die Szene dauert knapp drei Minuten. Als er das Set des Maschinenraums mit dem Warpkern im Zentrum besichtigte, soll er sinngemäß gesagt haben: „Ich arbeite daran“.
Dies trifft auch auf einen Kinofilm zu, den Hawking über sich und seine Thesen veröffentlichen will. Unter dem Titel Beyond the Horizon arbeitet er derzeit mit Leonard Mlodinow am Drehbuch und wird selbst die Hauptrolle spielen.[10]
Hawking hatte in mehreren Folgen der Zeichentrickserien Die Simpsons, Futurama und Family Guy Gastauftritte und lieh auch für diese die Stimme seines Sprachcomputers aus. Auch in der TV-Serie Cosmo und Wanda hat Hawking einen Gastauftritt. In der ARD-Sendung „Beckmann“ sagte er außerdem, dass Die Simpsons „das Beste im amerikanischen Fernsehen“ seien.
Auch wurde er in dem Wachsfigurenkabinett Madame Tussauds verewigt.
In dem Song Keep Talking der Gruppe Pink Floyd auf dem Album The Division Bell spricht Stephen Hawking mit seinem Sprachcomputer den einleitenden Satz “For millions of years mankind lived just like the animals. Then something happened which unleashed the power of our imagination. We learned to talk.” (deutsch: „Seit Millionen Jahren lebten die Menschen wie die Tiere. Dann passierte etwas, das die Kraft unserer Vorstellung entfesselte. Wir lernten zu sprechen.“).
Auch auf dem Album Crack the Skye der Progressive Metal-Band Mastodon werden Stephen Hawkings Theorien über das Wurmloch als ein Thema behandelt.
In den Büchern der Hyperion-Saga von Dan Simmons werden Raumschiffe mit dem sogenannten Hawking-Antrieb auf Überlichtgeschwindigkeit beschleunigt. Eines der Schiffe trägt den Namen HS Stephen Hawking.
Unter dem Titel Hawking – Die Suche nach dem Anfang der Zeit gibt es eine TV-Biographie (GB 2004). Sie befasst sich mit den Jahren seines Studiums in Oxford; mit der Zeit also, als die ersten Symptome seiner Erkrankung auftauchten und er seine Doktorarbeit begann (1962–1965).
Der Name des Rappers MC Hawking ist eine Parodie auf Stephen Hawking.
Commons: Stephen Hawking – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wikiquote: Stephen Hawking – Zitate| Personendaten | |
|---|---|
| NAME | Hawking, Stephen |
| ALTERNATIVNAMEN | Hawking, Stephen William |
| KURZBESCHREIBUNG | britischer Physiker |
| GEBURTSDATUM | 8. Januar 1942 |
| GEBURTSORT | Oxford |
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