Kort nadat ik me in 1964 als afgestudeerde aan de Cambridge University had ingeschreven, ontmoette ik een medestudent, twee jaar voor mijn studie, die onstabiel was en met grote moeite sprak. Dit was Stephen Hawking. Bij hem werd onlangs de diagnose degeneratieve ziekte gesteld en men dacht dat hij misschien niet lang genoeg zou overleven om zijn doctoraat af te ronden. Maar hij leefde tot de leeftijd van 76, stierf op 14 maart 2018.
Het was echt verbazingwekkend. Astronomen zijn gewend aan grote aantallen. Maar weinig cijfers kunnen zo groot zijn als de kansen die ik had gegeven tegen het meemaken van deze levenslange prestatie destijds. Alleen overleven zou een medisch wonder zijn geweest, maar hij overleefde natuurlijk niet alleen. Hij werd een van de beroemdste wetenschappers ter wereld - geprezen als een toonaangevend onderzoeker in wiskundige fysica, voor zijn best verkochte boeken en voor zijn verbazingwekkende overwinning op tegenspoed.
Misschien verrassend, was Hawking nogal relaxed als student aan de universiteit van Oxford. Toch leverde zijn schittering hem een eerste klas in natuurkunde op en ging hij verder met een onderzoekscarrière aan de Universiteit van Cambridge. Binnen een paar jaar na het begin van zijn ziekte was hij rolstoelgebonden en zijn spraak was een onduidelijke kwak die alleen kon worden geïnterpreteerd door degenen die hem kenden. In andere opzichten had het fortuin hem begunstigd. Hij trouwde met een familievriend, Jane Wilde, die hem en hun drie kinderen een ondersteunend thuisleven gaf.
**********
De jaren 1960 waren een spannende periode in de astronomie en de kosmologie. Dit was het decennium waarin bewijs begon te ontstaan voor zwarte gaten en de oerknal. In Cambridge concentreerde Hawking zich op de nieuwe wiskundige concepten die werden ontwikkeld door de wiskundige natuurkundige Roger Penrose, toen aan het University College London, die een renaissance initieerden in de studie van Einsteins algemene relativiteitstheorie.
Met behulp van deze technieken kwam Hawking tot de ontdekking dat het universum uit een 'singulariteit' moet zijn voortgekomen - een punt waarop alle natuurwetten uiteenvallen. Hij realiseerde zich ook dat het gebied van de horizon van een zwart gat - een punt waaruit niets kan ontsnappen - nooit zou kunnen afnemen. In de daaropvolgende decennia is de waarnemingsondersteuning voor deze ideeën versterkt - het meest spectaculair met de 2016-aankondiging van de detectie van zwaartekrachtsgolven door botsende zwarte gaten.
Hawking aan de Universiteit van Cambridge (Lwp Kommunikáció / Flickr, CC BY-SA) Hawking werd al op 32-jarige leeftijd verkozen tot Royal Society, de belangrijkste wetenschappelijke academie van Groot-Brittannië. Hij was toen zo zwak dat de meesten van ons vermoedden dat hij geen verdere hoogten kon bereiken. Maar voor Hawking was dit nog maar het begin.
Hij werkte in hetzelfde gebouw als ik. Ik duwde zijn rolstoel vaak naar zijn kantoor en hij vroeg me een diepzinnig boek over de kwantumtheorie te openen - de wetenschap van atomen, geen onderwerp dat hem tot nu toe erg had geïnteresseerd. Hij zou urenlang onbeweeglijk zitten - hij kon de pagina's niet eens omdraaien zonder hulp. Ik herinner me dat ik me afvroeg wat er door zijn hoofd ging en of zijn krachten faalden. Maar binnen een jaar kwam hij met zijn beste idee ooit - ingekapseld in een vergelijking die hij zei dat hij op zijn gedenksteen wilde hebben.
**********
De grote vooruitgang in de wetenschap houdt in het algemeen in het ontdekken van een verband tussen fenomenen die tot nu toe conceptueel niet verbonden leken. Hawking's eureka-moment onthulde een diepgaand en onverwacht verband tussen zwaartekracht en kwantumtheorie: hij voorspelde dat zwarte gaten niet volledig zwart zouden zijn, maar op een karakteristieke manier energie zouden uitstralen.
Deze straling is alleen significant voor zwarte gaten die veel minder massief zijn dan sterren - en geen van deze is gevonden. "Hawking-straling" had echter zeer diepe implicaties voor de wiskundige fysica - inderdaad, een van de belangrijkste resultaten van een theoretisch raamwerk voor deeltjesfysica, de snaartheorie, is zijn idee bevestigen.
Inderdaad, de snaartheoreticus Andrew Strominger van Harvard University (met wie Hawking onlangs samenwerkte) zei dat dit artikel 'meer slapeloze nachten onder theoretische natuurkundigen had veroorzaakt dan welk artikel in de geschiedenis dan ook.' in een zwart gat kan in principe worden hersteld van de straling wanneer deze verdampt. Als dit niet het geval is, schendt dit een diepgeworteld principe van algemene natuurkunde. Hawking dacht aanvankelijk dat dergelijke informatie verloren was gegaan, maar veranderde later van gedachten.
Hawking bleef zoeken naar nieuwe verbanden tussen de zeer grote (de kosmos) en de zeer kleine (atomen en kwantumtheorie) en kreeg diepere inzichten in het allereerste begin van ons universum - door vragen te beantwoorden als "was onze oerknal de enige?" Hij had een opmerkelijk vermogen om dingen in zijn hoofd te achterhalen. Maar hij werkte ook met studenten en collega's die formules op een schoolbord zouden schrijven - hij zou ernaar staren, zeggen of hij het eens was en misschien suggereren wat er zou moeten komen.
Hij was vooral invloedrijk in zijn bijdragen aan "kosmische inflatie" - een theorie die volgens velen de ultra-vroege fasen van ons groeiende universum beschrijft. Een belangrijk punt is het begrijpen van de oerzaden die zich uiteindelijk ontwikkelen tot sterrenstelsels. Hawking stelde voor (net zoals de Russische theoreticus Viatcheslav Mukhanov dat deed) dat dit "kwantumfluctuaties" (tijdelijke veranderingen in de hoeveelheid energie op een punt in de ruimte) waren - ongeveer hetzelfde als die betrokken zijn bij "Hawking-straling" uit zwarte gaten.
Hij heeft ook verdere stappen gezet om de twee grote theorieën van de 20e-eeuwse fysica te verbinden: de kwantumtheorie van de microworld en Einsteins theorie van zwaartekracht en ruimte-tijd.
**********
In 1987 liep Hawking longontsteking op. Hij moest een tracheotomie ondergaan, waardoor zelfs de beperkte spraakkrachten die hij toen bezat, werden opgeheven. Het was meer dan tien jaar geleden dat hij kon schrijven of zelfs een toetsenbord kon gebruiken. Zonder spraak kon hij alleen communiceren door zijn oog op een van de letters van het alfabet op een groot bord voor hem te richten.
Maar hij werd gered door technologie. Hij had nog steeds het gebruik van één hand; en een computer, bestuurd door een enkele hendel, stelde hem in staat zinnen te spellen. Deze werden vervolgens opgeëist door een spraaksynthesizer, met het Android-Amerikaanse accent dat daarna zijn handelsmerk werd.
Zijn lezingen waren natuurlijk vooraf voorbereid, maar gesprek bleef een worsteling. Elk woord omvatte meerdere drukken op de hendel, dus zelfs een zin duurde enkele minuten om te construeren. Hij leerde met woorden bezuinigen. Zijn opmerkingen waren aforistisch of oraal, maar vaak doordrenkt met humor. In zijn latere jaren werd hij te zwak om deze machine effectief te bedienen, zelfs via gezichtsspieren of oogbewegingen, en zijn communicatie - tot zijn enorme frustratie - werd zelfs langzamer.
Hawking in zero gravity (NASA) Ten tijde van zijn tracheotomie-operatie had hij een ruwe versie van een boek, waarvan hij had gehoopt dat hij zijn ideeën aan een breed publiek zou beschrijven en iets zou verdienen voor zijn twee oudste kinderen, die toen oud waren. Na zijn herstel van longontsteking hervatte hij het werk met de hulp van een redacteur. Toen de Amerikaanse editie van A Brief History of Time verscheen, maakten de printers enkele fouten (een foto stond ondersteboven) en de uitgevers probeerden de voorraad terug te halen. Tot hun verbazing waren alle exemplaren al verkocht. Dit was de eerste vermoeden dat het boek bestemd was voor weggelopen succes en miljoenen mensen wereldwijd zou bereiken.
En hij werd al snel een beetje een cultfiguur, te zien in populaire tv-shows, variërend van de Simpsons tot The Big Bang Theory. Dit was waarschijnlijk omdat het concept van een gevangen geest die door de kosmos dwaalt, duidelijk de verbeelding van de mens trok. Als hij evenveel onderscheid had gemaakt in bijvoorbeeld genetica in plaats van kosmologie, zou zijn triomf waarschijnlijk niet dezelfde resonantie hebben bereikt met een wereldwijd publiek.
Zoals te zien in de speelfilm The Theory of Everything, waarin het menselijke verhaal achter zijn strijd wordt verteld, was Hawking verre van de archetype onwereldse of nerdische wetenschapper. Zijn persoonlijkheid bleef verbazingwekkend ongeschonden door zijn frustraties en handicaps. Hij had een robuust gezond verstand en was klaar om krachtige politieke meningen te uiten.
Een nadeel van zijn iconische status was echter dat zijn opmerkingen overdreven de aandacht trokken, zelfs over onderwerpen waar hij geen speciale expertise had - bijvoorbeeld filosofie, of de gevaren van buitenaardse wezens of van intelligente machines. En hij was soms betrokken bij media-evenementen waar zijn 'script' werd geschreven door de initiatiefnemers van oorzaken waarover hij misschien ambivalent was.
Uiteindelijk werd het leven van Hawking gevormd door de tragedie die hem trof toen hij pas 22 was. Zelf zei hij dat alles wat sindsdien gebeurde een bonus was. En wat een triomf is zijn leven geweest. Zijn naam zal leven in de annalen van de wetenschap en miljoenen hebben hun kosmische horizon verbreed door zijn best verkopende boeken. Hij heeft ook miljoenen geïnspireerd door een uniek voorbeeld van prestatie tegen alle verwachtingen in - een manifestatie van verbazingwekkende wilskracht en vastberadenheid.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Martin Rees, emeritus hoogleraar kosmologie en astrofysica, Universiteit van Cambridge
