Stephen Hawking, 11 tahun yang lalu, melakukan penerbangan tanpa gravitasi untuk mengalami perasaan tanpa bobot. Seperti yang dikatakan Hawking, 'orang tidak perlu dibatasi oleh cacat fisik selama mereka tidak cacat roh.' (Jim Campbell / Aero-News Network)

4 Pelajaran Ilmiah Stephen Hawking Never Learned

Bahkan pahlawan ilmiah kita tidak bisa benar tentang segalanya. Mari kita pelajari pelajaran yang tidak pernah mereka lakukan.

Pada 1960-an, seorang fisikawan teori muda bernama Stephen Hawking menjadi terkenal sebagai mahasiswa Roger Penrose. Pada pertengahan usia 20-an, ia telah membuktikan sejumlah teorema penting dalam Relativitas Umum, dan menjadi bintang yang naik ketika tragedi melanda: ia didiagnosis menderita amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Ketika otot-ototnya melemah dan tubuhnya mengkhianatinya, dia melanjutkan dan memperpanjang pekerjaannya, melakukan perhitungan yang cerdas dan terperinci menggunakan metode yang dia sendiri ciptakan secara unik. Ketika ia menjadi tergantung pada kursi roda untuk mobilitas dan kehilangan hampir semua kendali motor, ia membuat perkembangan penting dalam fisika ruangwaktu dan bidang lubang hitam, bagaimana mereka memancar dan membusuk, dan apakah mereka kehilangan atau menyimpan informasi. Karya-karyanya yang populer seperti A History History Of Time menginspirasi generasi ilmuwan dan penggemar sains yang sama. Namun terlepas dari semua prestasinya, ada beberapa pelajaran ilmiah utama yang dia tidak pernah pelajari. Bahkan pahlawan kita gagal sempurna.

Lubang hitam bukanlah benda yang terisolasi di ruang angkasa, tetapi ada di tengah materi dan energi di alam semesta, galaksi, dan sistem bintang tempat mereka berada. Mereka tumbuh dengan menyerap dan melahap materi dan energi, tetapi juga kehilangan energi dari waktu ke waktu karena proses persaingan radiasi Hawking. (Kolaborasi NASA / ESA Hubble Space Telescope)

Secara ilmiah, apa yang dicapai Hawking luar biasa. Dia melakukan lebih banyak dalam dekade pertama karirnya untuk memajukan pengetahuan kita tentang Semesta daripada yang dicapai sebagian besar fisikawan seumur hidup. Karya awalnya berfokus pada teorema singularitas, menjelaskan di mana fisika Alam Semesta hancur dalam Relativitas Umum. Hawking menunjukkan bahwa kondisi ini secara fisik penting, dan bukan hanya keingintahuan matematis. Lubang hitam dan ruang angkasa tunggal lainnya mengandungnya; Hawking membantu mengkategorikan dan menggambarkannya. Dia kemudian menangani cakrawala peristiwa, menggambarkan wilayah, suhu, dan entropi mereka, di antara sifat-sifat lainnya. Dia menulis tentang apa yang terjadi di bawah kondisi di mana dua horizon peristiwa bergabung. Yang paling terkenal, ia menerapkan teori medan kuantum pada kondisi di sekitar cakrawala peristiwa, dan menemukan bahwa lubang hitam perlahan menguap melalui proses yang sekarang kita sebut radiasi Hawking. Pada pertengahan 1970-an, ia menjadi raksasa bidang astrofisika.

Radiasi Hawking adalah apa yang mau tidak mau dihasilkan dari prediksi fisika kuantum dalam ruangwaktu melengkung yang mengelilingi horizon peristiwa lubang hitam. Diagram ini menunjukkan bahwa energi dari luar horizon peristiwa yang menciptakan radiasi, yang berarti bahwa black hole harus kehilangan massa untuk mengimbanginya. (E. Siegel)

Dia juga membuat dampak luar biasa pada masyarakat, mempopulerkan karyanya dan beberapa aspek esoteris dari teori fisika. Pertanyaan seperti "apa yang terjadi saat Anda jatuh ke dalam lubang hitam?" atau "bagaimana Alam Semesta dilahirkan?" tidak dianggap menarik bagi masyarakat umum, tetapi Hawking membuktikan skeptis salah, menjual jutaan salinan buku-bukunya dan kemudian menjadi selebriti ikonik karena keingintahuan dan keterampilan komunikasi. Dia menunjukkan dirinya cerdas, lucu, dan optimis dalam banyak hal, terlepas dari cacat fisik dan ketidakmampuannya untuk menyuarakan pikirannya. Ketika tubuhnya semakin membusuk, pikirannya tetap tajam dan ingin tahu, dan dia terus mengambil siswa dan menulis makalah ilmiah. Dia bahkan berperan dalam tantangan ember es viral, yang membantu mengumpulkan uang dan kesadaran untuk penelitian ALS. Dia tetap aktif, meskipun kesehatannya, sampai hari dia meninggal.

Dua tahun lalu, Hawking adalah di antara tim dari banyak tokoh dalam sains, komunikasi sains, pesawat luar angkasa dan industri yang datang bersama untuk mengumumkan inisiatif eksplorasi ruang angkasa baru dari 'Breakthrough Starshot.' (Gary Gershoff / WireImage)

Karyanya, hidupnya, dan kontribusi ilmiahnya membuatnya menjadi inspirasi bagi jutaan orang di seluruh dunia, termasuk bagi saya. Tetapi kombinasi dari prestasi dan kesengsaraannya dengan ALS - dikombinasikan dengan ketenarannya yang meteorik - sering membuatnya kebal terhadap kritik yang dibenarkan. Akibatnya, ia menghabiskan beberapa dekade membuat klaim palsu, ketinggalan jaman, atau menyesatkan populasi umum yang secara permanen merusak pemahaman publik tentang sains. Dia mengaku memiliki solusi untuk masalah yang berantakan pada pandangan sepintas; ia menyatakan hari kiamat bagi umat manusia berulang kali tanpa bukti untuk mendukung klaim tersebut; dia mengabaikan pekerjaan baik yang dilakukan orang lain di bidangnya sendiri. Terlepas dari keberhasilannya yang luar biasa di sejumlah arena, ada beberapa pelajaran ilmiah utama yang tidak pernah ia pelajari. Inilah kesempatan Anda untuk mempelajarinya sekarang.

Dalam rentang waktu yang cukup lama, lubang hitam menyusut dan menguap berkat radiasi Hawking. Di situlah kehilangan informasi terjadi, karena radiasi tidak lagi berisi informasi yang pernah disandikan di cakrawala. (Ilustrasi oleh NASA)

1.) Kami masih tidak tahu apakah lubang hitam menghancurkan informasi. Sebuah lubang hitam, pada intinya, dapat sepenuhnya dijelaskan dengan hanya tiga parameter: massanya, momentum sudutnya, dan muatannya. Teorema tanpa bulu ini tampaknya bertentangan dengan fakta bahwa objek yang dapat jatuh - seperti, katakanlah, sebuah buku - mengandung lebih banyak informasi daripada itu, dan hukum termodinamika tidak memungkinkan kita untuk mengurangi informasi (atau entropi) sebagai waktu terus berjalan. Sementara informasi dalam sebuah buku dapat dicetak pada horizon peristiwa lubang hitam, akhirnya lubang hitam itu akan membusuk menjadi radiasi termal murni: radiasi Hawking. Apa artinya ini untuk informasi buku? Apakah itu dilestarikan, entah bagaimana, dan terjerat dalam jumlah besar radiasi yang dipancarkan? Atau hilang selamanya ke jurang lubang hitam? Meskipun Hawking memiliki banyak klaim muluk, pertanyaan ini tetap tidak terjawab. Paradoks informasi lubang hitam telah melampaui pencipta paradoks.

Bintang-bintang dan galaksi yang kita lihat hari ini tidak selalu ada, dan semakin jauh kita pergi, semakin dekat ke singularitas semu yang didapat Semesta, tetapi ada batasan untuk ekstrapolasi itu. (NASA, ESA, dan A. Feild (STScI))

2.) Big Bang tidak membutuhkan singularitas. Jika Semesta mengembang dan mendingin hari ini, maka pastinya lebih panas, lebih padat, dan lebih kecil di masa lalu. Ekstrapolasi kembali cukup jauh, dan Anda dapat membayangkan semua materi dan energi di Semesta terkondensasi menjadi satu titik tunggal: singularitas. Tetapi ini sama sekali mengabaikan segala yang telah kita pelajari sejak 1979 tentang kondisi yang mengatur Big Bang. Itu benar-benar mengabaikan inflasi kosmik, yang memberi tahu kita bahwa sebelum Anda mencapai permulaan tunggal itu, Semesta digambarkan oleh keadaan fisik yang berbeda, sesuatu yang mungkin tidak memiliki permulaan tunggal. Satu-satunya teorema yang menunjukkan bahwa keadaan inflasi tidak bisa abadi untuk masa lalu dapat dielakkan dengan beberapa cara, artinya Semesta mungkin tidak dimulai dari singularitas sama sekali. Untuk semua pembicaraan Hawking tentang "apa yang terjadi sebelum permulaan waktu," Semesta tidak memaksa kita untuk percaya bahwa waktu itu sendiri memiliki permulaan sama sekali.

Sebuah ilustrasi tentang alien Europa Octo yang membayangkan berenang menjauh dari batu. Europa, sebuah bulan yang mengorbit planet Jupiter, sering dianggap sebagai kandidat dunia yang paling mungkin di Tata Surya kita di luar Bumi untuk menampung kehidupan. Dan meskipun itu bisa berpotensi berbahaya bagi kita sendiri, itu belum tentu karena niat jahat. (Lwp Kommunikáció / flickr)

3.) Manusia tidak ditakdirkan untuk dihancurkan oleh alien, AI, atau diri kita sendiri. Meskipun penting untuk berhati-hati tentang tindakan yang kita ambil sebagai manusia, membayangkan hasil terburuk yang mungkin terjadi dan menganggapnya sebagai hal yang tak terhindarkan bukan hanya fatalistis, itu juga sains yang buruk. Tentu, berhati-hati tentang tindakan dan kebijakan kita adalah penting, tetapi tentunya sama pentingnya untuk bersikap rendah hati tentang kekuatan yang belum kita pahami, dan untuk secara jujur ​​memeriksa semua aspek dari apa yang kita pahami.

Alien yang cerdas mungkin bermusuhan, atau mereka mungkin memandang manusia sebagai semut yang tidak penting, tetapi ada alasan kuat untuk meyakini bahwa - jika ada - mereka mungkin penasaran dan damai. Lebih jauh lagi, bahkan jika mereka bermusuhan, umat manusia dapat selamat darinya, sama seperti semut telah menyelamatkan kita. Bahkan dengan polusi dan pemanasan global, umat manusia tidak mungkin punah, dan bahaya terbesar dari AI bukanlah bahwa robot akan menjadi sadar diri dan mencoba membunuh kita, tetapi bahwa manusia jahat akan memprogram mereka untuk menghidupkan kita. Terserah manusia untuk mengukir jalan kita sendiri yang berani di Semesta dalam menghadapi ketidakpastian, tidak membiarkan ketakutan paling dasar kita tentang penghancuran menghalangi kita dari ambisi terbesar kita.

Partikel Model Standar dan mitra supersimetriknya. Spektrum partikel ini merupakan konsekuensi yang tak terhindarkan dari penyatuan empat kekuatan fundamental dalam konteks Teori String, tetapi supersimetri, teori string, dan keberadaan dimensi ekstra semuanya tetap spekulatif dan tanpa bukti pengamatan. (Claire David)

4.) Bersikaplah rendah hati tentang ide spekulatif Anda sendiri yang belum terbukti. Ini adalah jebakan yang telah menjangkiti banyak dari para pemikir terhebat sepanjang sejarah ilmiah: jatuh cinta dengan ide-ide ilmiah pinggiran mereka sendiri secara menyeluruh sehingga Anda menggembar-gemborkan mereka dengan kepastian yang biasanya diperuntukkan bagi teori-teori kuat yang terverifikasi, valid, dan kuat. Proposal tanpa batas Hawking bersifat spekulatif dan tidak terbukti, namun Hawking akan sering (termasuk dalam A History History Of Time) membicarakannya dengan kepastian yang sama dengan yang dia bicarakan tentang lubang hitam. Gagasan seperti baby Universes, teori pemersatu segalanya, dan dimensi yang lebih tinggi mungkin umum, tetapi mereka tidak memiliki bukti. Dalam banyak hal, mereka tetap tidak diuji, sementara di yang lain, bukti yang dapat mendukung mereka telah gagal terwujud.

Ini tidak pernah menghentikan Hawking dari menggembar-gemborkan mereka, banyak yang mengecewakan para ilmuwan yang cermat di mana-mana. Gagasan yang tidak terbukti seharusnya tidak menjadi pengganti fakta yang sah, namun Hawking, dalam setiap buku yang pernah ditulisnya, tidak pernah memberi tahu Anda ketika dia menyimpang dari yang dikonfirmasi dan divalidasi ke dalam ranah spekulatif ini, terutama di mana gagasannya terkait. Bagi orang dalam, rasanya seperti definisi menjual: menggunakan ketenaran dan kekuatan Anda untuk promosi diri, daripada mendidik dan menjelaskan pengetahuan umat manusia dan batas-batas pengetahuan itu.

Stephen Hawking, pada usia 73 (pada 2015), bersama Richard Ovenden dan Sir David Attenborough, pada pembukaan Perpustakaan Weston di Oxford.

Stephen Hawking adalah titan sains, komunikasi sains, dan simbol abadi tentang seberapa banyak yang dapat dicapai seseorang dengan disabilitas di dunia ini. Prestasinya - terutama karya ilmiahnya dari tahun 1960-an dan 1970-an - menciptakan bidang penelitian yang bersemangat yang masih berkembang hingga saat ini. Kata-katanya menggembirakan dan mengilhami jutaan orang untuk belajar lebih banyak tentang Alam Semesta, dan dampaknya terhadap masyarakat lebih besar daripada komunikator sains apa pun sejak Carl Sagan. Namun, ada beberapa pelajaran sederhana dan penting, dalam bidang fisika dan dalam menjadi manusia yang baik, yang tidak pernah dipelajari Hawking. Dia milik zaman sekarang, tetapi pelajaran yang dia ajarkan kepada kita dan pelajaran yang gagal dia pelajari untuk dirinya sendiri terbuka untuk kita semua. Semoga kita mengenangnya dengan cara terbaik: dengan meningkatkan pengetahuan dan keingintahuan kita sendiri untuk menjalani kehidupan yang lebih baik.

Starts With A Bang sekarang ada di Forbes, dan diterbitkan ulang di Medium berkat para pendukung Patreon kami. Ethan telah menulis dua buku, Beyond The Galaxy, dan Treknology: The Science of Star Trek dari Tricorders ke Warp Drive.