stephen hawking zijn leven en werk
kitty ferguson
kitty ferguson
Kitty Ferguson leerde Stephen Hawking en zijn gezin kennen toen ze eind jaren tachtig met haar man en kinderen in Cambridge woonde. Sindsdien heeft ze haar carrière als zangeres en dirigent vaarwel gezegd en schrijft ze over wetenschap en wetenschappers. Daarnaast geeft ze lezingen voor mensen zonder wetenschappelijke achtergrond. Haar zeven boeken zijn internationaal positief ontvangen en zijn in 27 talen vertaald. In 2000 heeft ze met Hawking samengewerkt voor de bewerking van zijn boek The Universe in a Nutshell.
Het levensverhaal en de wetenschap van een van de markantste, beroemdste en moedigste mensen van onze tijd
Kitty Ferguson groeide op in San Antonio in Texas en verhuisde op negentienjarige leeftijd naar New York, waar ze muziek ging studeren. Ze heeft 48 jaar in New York City en Chester, New Jersey, gewoond. Tegenwoordig verdelen zij en haar man hun tijd tussen het Engelse Cambridge en de Amerikaanse staat South-Carolina. Ze hebben drie kinderen en twee kleinkinderen.
www.veenmedia.nl
9 789085 712497
Hawking stofomslag.indd 1
stephen hawking zijn leven en werk
Stephen Hawking is een van de markantste mensen van onze tijd; een genie uit Cambridge dat internationale faam heeft verworven als een briljant theoretisch natuurkundige en dat een inspiratie en een openbaring is geworden voor degenen die getuige zijn geweest van de moedige overwinning op zijn handicap. Dit is het levensverhaal van Hawking, geschreven door Kitty Ferguson, die hulp van Hawking zelf en van zijn naaste medewerkers heeft gehad en die de gave bezit het jargon van de theoretische natuurkunde voor niet-wetenschappers begrijpelijk te maken. Twintig jaar geleden werd Kitty Fergusons boek Stephen Hawking, De theorie van alles: op zoek naar de grenzen van het universum een Sunday Times-bestseller, die de wereld veroverde. Ze keert nu naar het onderwerp terug voor een herziene versie met een bijgewerkte, zorgvuldig onderzochte en sterk uitgebreide biografie. Het boek geeft veel details uit Hawkings jeugd, het hartverscheurende begin van zijn worsteling met ALS als eerstejaarsstudent, zijn toenemende internationale roem en zijn levenslange strijd om te overleven tijdens de zoektocht naar een wetenschappelijke verklaring van het heelal. In het boek wordt ook het geavanceerde wetenschappelijke werk uitgelegd waarmee Hawking zich heeft beziggehouden. Stephen Hawking is geschreven met een eenvoud en helderheid waarvoor de boeken van Kitty Ferguson eerder lof hebben gekregen. Het resultaat is een fascinerend verhaal van een opmerkelijk leven en het werk van een geniale geest.
24-09-12 10:08
stephen hawking zijn leven en werk
kitty ferguson
kitty ferguson
Kitty Ferguson leerde Stephen Hawking en zijn gezin kennen toen ze eind jaren tachtig met haar man en kinderen in Cambridge woonde. Sindsdien heeft ze haar carrière als zangeres en dirigent vaarwel gezegd en schrijft ze over wetenschap en wetenschappers. Daarnaast geeft ze lezingen voor mensen zonder wetenschappelijke achtergrond. Haar zeven boeken zijn internationaal positief ontvangen en zijn in 27 talen vertaald. In 2000 heeft ze met Hawking samengewerkt voor de bewerking van zijn boek The Universe in a Nutshell.
Het levensverhaal en de wetenschap van een van de markantste, beroemdste en moedigste mensen van onze tijd
Kitty Ferguson groeide op in San Antonio in Texas en verhuisde op negentienjarige leeftijd naar New York, waar ze muziek ging studeren. Ze heeft 48 jaar in New York City en Chester, New Jersey, gewoond. Tegenwoordig verdelen zij en haar man hun tijd tussen het Engelse Cambridge en de Amerikaanse staat South-Carolina. Ze hebben drie kinderen en twee kleinkinderen.
www.veenmedia.nl
9 789085 712497
Hawking stofomslag.indd 1
stephen hawking zijn leven en werk
Stephen Hawking is een van de markantste mensen van onze tijd; een genie uit Cambridge dat internationale faam heeft verworven als een briljant theoretisch natuurkundige en dat een inspiratie en een openbaring is geworden voor degenen die getuige zijn geweest van de moedige overwinning op zijn handicap. Dit is het levensverhaal van Hawking, geschreven door Kitty Ferguson, die hulp van Hawking zelf en van zijn naaste medewerkers heeft gehad en die de gave bezit het jargon van de theoretische natuurkunde voor niet-wetenschappers begrijpelijk te maken. Twintig jaar geleden werd Kitty Fergusons boek Stephen Hawking, De theorie van alles: op zoek naar de grenzen van het universum een Sunday Times-bestseller, die de wereld veroverde. Ze keert nu naar het onderwerp terug voor een herziene versie met een bijgewerkte, zorgvuldig onderzochte en sterk uitgebreide biografie. Het boek geeft veel details uit Hawkings jeugd, het hartverscheurende begin van zijn worsteling met ALS als eerstejaarsstudent, zijn toenemende internationale roem en zijn levenslange strijd om te overleven tijdens de zoektocht naar een wetenschappelijke verklaring van het heelal. In het boek wordt ook het geavanceerde wetenschappelijke werk uitgelegd waarmee Hawking zich heeft beziggehouden. Stephen Hawking is geschreven met een eenvoud en helderheid waarvoor de boeken van Kitty Ferguson eerder lof hebben gekregen. Het resultaat is een fascinerend verhaal van een opmerkelijk leven en het werk van een geniale geest.
24-09-12 10:08
Hawking voorwerk.indd VI
24-09-12 09:48
Woord van dank Ik dank Stephen Hawking voor zijn tijd en geduld om me zijn theorieĂŤn te helpen begrijpen en voor het feit dat ik hem enkele vreselijk naĂŻeve vragen heb kunnen voorleggen. Ik ben ook mijn zaakwaarnemers Brie Burkeman en Rita Rosenkranz dankbaar, evenals mijn redacteuren, Sally Gaminara van Bantam Transworld en Luba Ostashevsky van Palgrave Macmillan. De volgende personen ben ik dankbaar voor hun hulp op allerlei manieren, waaronder het lezen en nakijken van delen van dit boek en het bespreken van de onderwerpen. Sommige van de hieronder genoemde personen zijn niet rechtstreeks bij dit boek betrokken geweest. Sommigen zijn niet meer in leven. Maar de mate waarin ze mij door de jaren heen hebben geholpen Stephen Hawking, zijn werk en de ermee samenhangende wetenschap te begrijpen, is van dien aard dat het schandalig zou zijn hen hier niet te bedanken. Sidney Coleman, Judith Croasdell, Paul Davies, Bryce DeWitt, Yale Ferguson, Matthew Fremont, Joan Godwin, Andrei Linde, Sue Masey, Don Page, Malcolm Perry, Brian Pippard, Joanna Sanferrare, Leonard Susskind, Neil Turok, Herman en Tina Vetter, John A. Wheeler en Anna Zytkow. Voor eventuele tekortkomingen draag ik echter de volledige verantwoordelijkheid. Kitty Ferguson
Hawking voorwerk.indd VII
24-09-12 09:48
INHOUD Woord van dank vii
DEEL I 1942-1975 1 2 3 4 5 6
‘De speurtocht naar een theorie van alles’ 3 ‘Ons doel is niet minder dan een volledige beschrijving van het heelal waarin we leven’ 7 ‘Gelijk aan alles!’ 25 ‘Het besef dat ik een ongeneeslijke ziekte had waaraan ik waarschijnlijk binnen enkele jaren zou sterven, was nogal een schok’ 41 ‘De grote vraag was, of er een begin was of niet’ 55 ‘Er zit een singulariteit in ons verleden’ 74
DEEL II 1970-1990 7
‘Die mensen denken zeker dat we gewend zijn aan een astronomische levensstandaard’ 93
Hawking voorwerk.indd IX
24-09-12 09:48
8
‘Wetenschappers nemen meestal aan dat er een unieke link bestaat tussen verleden en toekomst, oorzaak en gevolg. Als informatie verloren gaat, bestaat deze link niet’ 109 9 ‘De kans dat er een heelal ontstaat dat leven heeft voortgebracht zoals het onze, is extreem klein’ 125 10 ‘Het is me op al mijn reizen nog niet gelukt van de rand van de wereld te vallen’ 141 11 ‘Allemaal schildpadden, tot beneden aan toe’ 162 12 ‘Het vakgebied van babyheelallen staat in de kinderschoenen’ 176
DEEL III 1990-2000 13 ‘Is het einde voor de theoretische natuurkunde in zicht?’ 193 14 ‘Tussen de filmrollen door houd ik van het oplossen van natuurkundevraagstukken’ 206 15 ‘Ik denk dat we een grote kans maken zowel een armageddon als een nieuw duister tijdvak te voorkomen’ 223 16 ‘Voor mij is het duidelijk’ 236
DEEL IV 2000-2011 17 18 19 20
‘Een uitdijende horizon van mogelijkheden’ 251 ‘Opa heeft wielen’ 267 ‘Ik ben altijd een iets andere richting opgegaan’ 284 ‘Mijn naam is Stephen Hawking: natuurkundige, kosmoloog en een beetje een dromer’ 302
Verklarende woordenlijst 329 Noten 338 Literatuur 357 Bronvermelding illustraties 368 Index 370
Hawking voorwerk.indd X
24-09-12 09:48
Deel 1 1942–1975
Hawking opmaak deel 1.indd 1
24-09-12 09:28
1 ‘De speurtocht naar een Theorie van Alles’
1980 In het centrum van Cambridge, Engeland, bevinden zich enkele laantjes die nauwelijks door de twintigste en eenentwintigste eeuw lijken te zijn aangetast. De huizen en gebouwen vormen een allegaartje aan tijdperken, maar wie de hoek van een van de brede doorgaande wegen omslaat naar een van die kleine zijstraatjes, doet een stap terug in de tijd en komt terecht in een steeg die tussen oude universiteitsmuren leidt of in een dorpsstraat met een middeleeuwse kerk en kerkhof of een mouterij. Het verkeer van de even oude maar drukkere wegen verderop is nauwelijks te horen. Er heerst een bijna volkomen stilte, op het geluid van vogelgezang, stemmen en voetstappen na. Wetenschappers en mensen uit de stad hebben hier al eeuwen rondgelopen. Toen ik in 1990 mijn eerste boek over Stephen Hawking schreef, begon ik het verhaal in een van deze smalle straatjes, Free School Lane. Het is een zijstraat van Bene’t Street, naast de kerk van St. Bene’t’s, met zijn elfde-eeuwse klokkentoren. Om de hoek, langs de laan, buigen bloemen en takken zich door de ijzeren omheining van het kerkhof, net zoals twintig jaar geleden. De vastgemaakte fietsen logenstraffen de herinnering aan vroeger die de plek je geeft, maar even verderop bevindt zich
3
Hawking opmaak deel 1.indd 3
24-09-12 09:28
STEPHEN HAWKING: ZIJN LEVEN EN WERK
aan de rechterkant een muur van zwarte, ruwe stenen met smalle gotische vensters die tot het veertiende-eeuwse Old Court van Corpus Christi College behoren, de oudste binnenhof van Cambridge. Als je de muur de rug toekeert, dan zie je, hoog naast een gotische poort, een plaquette met de tekst: ‘THE CAVENDISH LABORATORY’. Deze poort en de doorgang ernaast vormen een entree naar een meer recente tijd, vreemd weggestopt in deze middeleeuwse straat. Er zijn hier geen aanduidingen van het klooster dat zich in de twaalfde eeuw op deze plek bevond, of van de tuinen die later op de ruïnes werden aangelegd. In plaats daarvan torenen boven het grijze asfalt sombere, fabriekachtige gebouwen uit, zo deprimerend dat het aan een gevangenis doet denken. Verder binnen in het complex wordt het beter en in de twintig jaar sinds ik erover schreef, zijn er nieuwere gebouwen bijgekomen, maar de glazen wanden van deze mooi ontworpen, moderne structuur zijn nog steeds niet in staat om meer te weerspiegelen dan de grauwheid van hun oudere buren. Totdat in 1974 de universiteit van Cambridge de ‘Nieuwe’ Cavendishlaboratoria bouwde, werd in dit complex gedurende honderd jaar een van de belangrijkste natuurkundige onderzoekscentra ter wereld gehuisvest. Hier ontdekte ‘J. J.’ Thomson het elektron en drong Ernest Rutherford door in de structuur van het atoom, en de lijst gaat maar door. Toen ik hier in de jaren negentig colleges volgde (want niet alles verhuisde in 1974 naar het Nieuwe Cavendish), werd er nog steeds gebruikgemaakt van enorme schoolborden. Deze werden met veel lawaai naar binnen en buiten gebracht door middel van een kettingblok dat door een slinger werd aangedreven, om ruimte te bieden aan de ellenlange vergelijkingen tijdens een college natuurkunde. De Cockroft Lecture Room, onderdeel van dezelfde locatie, is een modernere collegezaal. Op 19 april 1980 verzamelden zich hier wetenschappers, gasten en hoogwaardigheidsbekleders van de universiteit op de steile trapsgewijze rijen met banken. Ze keken, ver voor de komst van PowerPoint, aan tegen een twee verdiepingen hoge muur met schoolborden en een diascherm. De aanleiding was de inaugurele rede van de nieuwe Lucasian professor in de wiskunde, de 38 jaar oude wis- en natuurkundige Stephen William Hawking. Hij had deze vermaarde leerstoel de voorgaande herfst aangeboden gekregen. De aangekondigde titel van zijn voordracht luidde: ‘Is het einde voor de theoretische natuurkunde in zicht?’ Hawking verraste zijn gehoor door
4
Hawking opmaak deel 1.indd 4
24-09-12 09:28
1942-1975
te verklaren dat hij dacht dat dat zo was. Hij nodigde hen uit voor een sensationele vlucht door ruimte en tijd, voor een speurtocht naar de heilige graal van de wetenschap: de theorie die een verklaring biedt voor het heelal en alles wat daarin gebeurt – door sommigen de Theorie van Alles genoemd. Wie Stephen Hawking niet kende, zwijgzaam in zijn rolstoel terwijl een van zijn studenten zijn rede voorlas, zou niet hebben geloofd dat hij een veelbelovende keuze was om een dergelijk avontuur te gaan leiden. De theoretische natuurkunde was voor hem de grote ontsnapping uit een gevangenis die akeliger was dan door de oude Cavendish-labs kon worden opgeroepen. Vanaf het moment dat hij begin twintig was en postdoctoraalstudent, had hij moeten leven met een oprukkende invaliditeit die de belofte van een voortijdige dood inhield. Hawking lijdt aan amyotrofe laterale sclerose (ALS), in Amerika ook wel bekend als de ziekte van Lou Gehrig, naar de eerste honkman van de New York Yankees, die eraan is overleden.* De voortgang van de ziekte was in Hawkings geval traag, maar tegen de tijd dat hij Lucasian professor werd, kon hij niet meer lopen, schrijven, zelfstandig eten of zijn hoofd oprichten als dit naar voren viel. Hij sprak onduidelijk en bijna onverstaanbaar, behalve voor degenen die hem goed kenden. Hij had zijn voordracht voorbereid door de tekst van tevoren nauwgezet te dicteren, zodat deze door de postdoc kon worden voorgelezen. Maar Hawking was en is zeker geen invalide. Hij is een actieve wis- en natuurkundige, van wie sommigen zeiden dat hij de meest briljante was sinds Einstein. Het Lucasian professoraat is een buitengewoon prestigieuze positie aan de universiteit van Cambridge en dateert van 1663. De tweede persoon die de leerstoel heeft bekleed, was Isaac Newton. Dat Hawking graag heilige huisjes omver schopt, bleek uit het feit dat hij zijn eminente professoraat begon door het einde van zijn eigen vakgebied te voorspellen. Hij zei dat hij geloofde dat er een grote kans was dat de zogenaamde Theorie van Alles gevonden zou worden voordat de twintigste eeuw voorbij was, waarna er zo goed als niets overbleef voor theoretisch natuurkundigen zoals hij. Sinds die voordracht geloven veel mensen dat Stephen Hawking de vaandeldrager van de speurtocht naar die theorie is. De kandidaat die hij voor de Theorie van Alles voor ogen had, was niet een van zijn eigen * Er zijn onlangs bewijzen gevonden dat Gehrig mogelijk niet leed aan ALS, maar aan een andere, gelijksoortige ziekte.
5
Hawking opmaak deel 1.indd 5
24-09-12 09:28
STEPHEN HAWKING: ZIJN LEVEN EN WERK
theorieën, maar de N = 8-superzwaartekracht, een theorie waarvan veel natuurkundigen hoopten dat deze alle deeltjes en natuurkrachten zou verenigen. Hawking wijst er snel op dat zijn werk slechts deel uitmaakt van een veel groter idee, waarbij natuurkundigen vanuit de hele wereld betrokken zijn, en tevens onderdeel van een zeer oude speurtocht. Het verlangen het heelal te kunnen begrijpen moet wel zo oud zijn als het menselijk bewustzijn. Sinds de mens voor het eerst naar de nachtelijke hemel en de enorme variatie van de natuur om hem heen heeft gekeken, en daarbij over zijn eigen bestaan heeft nagedacht, heeft hij geprobeerd voor dat alles een verklaring te vinden met behulp van mythen, religie en, later, wiskunde en natuurwetenschap. We zijn misschien niet veel dichter bij een begrip van het volledige plaatje dan onze verste voorouders, maar de meeste mensen geloven dat dat wel zo is, net zoals Stephen Hawking. Het levensverhaal en de wetenschap van Hawking zitten boordevol paradoxen. De dingen zijn vaak niet wat ze lijken. Het begin kan vaak het einde zijn, hardvochtige omstandigheden kunnen tot geluk leiden, hoewel dat niet altijd voor roem en succes geldt; twee briljante en uiterst succesvolle wetenschappelijke theorieën kunnen bij elkaar onzin opleveren; de lege ruimte is mogelijk toch niet leeg en zwarte gaten zijn niet zwart. De inspanning alles te verenigen tot een simpele verklaring laat echter een gefragmenteerd beeld zien; en een man, wiens uiterlijk ons schokt en medelijden opwekt, neemt ons op vrolijke wijze mee naar waar zich de grenzen van de ruimte en de tijd zouden moeten bevinden – maar daar niet zijn. Waar we in het heelal ook kijken, de werkelijkheid is verbazingwekkend complex en ongrijpbaar, soms zelfs afwijkend, vaak niet makkelijk te vatten en nog vaker onmogelijk te voorspellen. Buiten ons heelal kunnen zich een oneindig aantal andere bevinden. De twintigste eeuw is voorbij en niemand heeft de Theorie van Alles ontdekt. Wat houdt dat in voor de voorspelling van Stephen Hawking? Is er een wetenschappelijke theorie die echt alles kan verklaren?
6
Hawking opmaak deel 1.indd 6
24-09-12 09:28