شهریور
استیون هاوکینگ؛ زندگینامه، دستاوردها و افتخارات او
در این مقاله قصد داریم در مورد زندگینامه دانشمند بزرگ، استیون هاوکینگ و دستاوردهایش صحبت‌کنیم.
فهرست مطالب
1- استیون هاوکینگ که‌بود؟
2- زندگینامه استیون هاوکینگ
3- دستاوردهای علمی استیون هاوکینگ
4- تابش هاوکینگ و پارادوکس اطلاعات سیاهچاله
5- سایر دستاوردهای استیون هاوکینگ
6- افتخارات و میراث استیون هاوکینگ
7- درگذشت استیون هاوکینگ
1- استیون هاوکینگ که‌بود؟
وقتی به شخصیت‌های مهم تاریخ علم فکر می‌کنیم، نام‌های زیادی مانند انیشتین، نیوتن، کپلر و گالیله به ذهنمان خطور می‌کند که در طول زندگی خود اثری پاک نشدنی بر جای گذاشتند که متاسفانه، از بسیاری از آنها به دلیل زحماتشان تا پیش از مرگشان قدردانی نشد.
اما ما که در دنیای امروز زندگی می‌کنیم، از اینکه دانشمند بزرگی بنام دکتر استیون هاوکینگ را در میان خود‌داریم، بسیار خوش شانس هستیم. تحقیقات و مطالعات هاوکینگ در کیهان‌شناسی و فیزیک نظری که به عقیده بسیاری «انیشتین مدرن»است، در میان معاصرانش بی‌نظیر‌بود.
او علاوه بر کار بر روی تکینگی‌های گرانشی و مکانیک کوانتومی، موفق‌شد تابش از سیاهچالهها را نیز کشف‌کند. علاوه بر این، هاوکینگ یک نماد فرهنگی‌بود که در بسیاری از برنامه‌های تلویزیونی ظاهر‌شد و چندین کتاب نوشت و علم را، در دسترس بسیاری از مخاطبان قرار‌داد. از این رو، در ادامه قصد‌داریم به زندگی این دانشمند بزرگ، فعالیت‌ها، نظریه‌ها و افتخاراتش بپردازیم؛ پس با ما همراه‌باشید.
ویدیوی زندگینامه استیون هاوکینگ
2- زندگینامه استیون هاوکینگ
2-1- تولد و کودکی
استیون هاوکینگ در 8 ژانویه 1942 (سیصدمین سالگرد مرگ گالیله) در آکسفورد انگلستان به دنیا آمد. والدین او، فرانک و ایزابل هاوکینگ، هر دو دانشجوی دانشگاه آکسفورد بودند، و به ترتیب در رشته پزشکی و رشته فلسفه، سیاست و اقتصاد تحصیل کردند. این زوج در ابتدا در هایگیت، در حومه لندن، زندگی می‌کردند، اما برای دور‌شدن از بمباران‌های جنگ‌جهانی دوم و همچنین امنیت فرزندشان به آکسفورد نقل‌مکان‌کردند.
آن دو، صاحب دو دختر به نام های فیلیپا و مری و یک پسر خوانده به نام ادوارد شدند. خانواده هاوکینگ مجددا در سال 1950 نقل مکان کردند و این بار در سنت آلبانز مستقر شدند. دلیل این جابه جایی این بود که پدر استیون به عنوان رئیس انگل شناسی در موسسه ملی تحقیقات پزشکی (که اکنون بخشی از موسسه فرانسیس کریک است) منصوب شده‌بود. در آن زمان اعضای خانواده، به دلیل داشتن هوش بالا، و تا حدودی عجیب و غریب بودن، شهرت یافته بودند. آنها با صرفه جویی، در یک خانه بزرگ و به هم ریخته زندگی می‌کردند، و از یک تاکسی تغییر‌یافته به عنوان وسیله نقلیه استفاده می‌کردند. خانواده هاوکینگ به صورت مدام، حتی سر میز شام هم مطالعه می‌کردند.
2-2- دوران آموزش و تحصیلات تکمیلی
استیون تحصیلات خود را، در مدرسه بایرون هاوس، جایی که در یادگیری خواندن با مشکل مواجه‌شد (که بعداً «روش‌های مترقی» مدرسه را مقصر‌دانست.) آغاز‌کرد. او در هشت سالگی، برای چندماه در دبیرستان سنت آلبانز که مدرسه دخترانه‌بود(که در آن زمان برای پسران کوچکتر مجاز‌بود) شرکت‌کرد. در سپتامبر 1952، او به مدت یک‌سال در مدرسه رادلت ثبت نام‌کرد، اما به‌دلیل محدودیت‌های مالی خانواده، در اکثر سال‌های نوجوانی خود در سنت‌آلبانز ماند.
استیون در آنجا دوستان زیادی پیدا‌کرد که با آنها بازی‌های رومیزی انجام می‌داد. وسایل آتش بازی، هواپیماها و قایق‌های مدل می‌ساخت و بحث‌های طولانی در مورد موضوعات مختلف از مذهب‌گرفته تا ادراک فراحسی داشت. در سال 1958، استیون و دوستانش به کمک معلم ریاضی شان، “دیکران تاهتا”، موفق‌شدند کامپیوتری، از قطعات ساعت، برد تلفن قدیمی و سایر قطعات بازیافتی بسازند. اگرچه استیون در ابتدا از نظر تحصیلی موفق نبود، اما استعداد قابل توجهی برای موضوعات علمی نشان‌داد و لقب “انیشتین” به او داده‌شد. او با الهام از معلمش “تاهتا” تصمیم گرفت در دانشگاه ریاضیات بخواند. پدرش میخواست او در اکسفورد پزشکی بخواند، اما‌از آنجایی‌که در‌آن زمان امکان تحصیل در‌رشته ریاضی در آنجا وجودنداشت، استیون تحصیل در رشته‌فیزیک و شیمی‌را انتخاب‌کرد.
در سال 1959
زمانی که استیون فقط 17 سال‌داشت، در آزمون ورودی آکسفورد شرکت‌کرد و توانست بورسیه تحصیلی آن را دریافت‌کند. او 18 ماه اول، به دلیل اینکه از همسالانش جوان‌تر‌بود، بسیار بی‌حوصله و تنها بود و کار را به‌طور مسخره‌ای، آسان می‌دانست. در طول سال دوم و سوم، تلاش بیشتری برای ارتباط با همسالان خود انجام‌داد و به یک دانش‌آموز محبوب تبدیل‌شد. او به باشگاه قایق‌های آکسفورد پیوست و به موسیقی کلاسیک و داستان‌های علمی تخیلی علاقه‌مند‌شد.
وقتی زمان امتحان نهایی او فرا رسید، عملکرد استیون بسیار ضعیف‌بود. او به جای پاسخ‌دادن به همه سؤالات، تمرکز بر روی سؤالات فیزیک نظری را برگزید و از هر چیزی که نیاز به دانش واقعی داشت، اجتناب‌کرد. نتیجه عملکرد او امتیازی‌بود که او را در مرز افتخارات درجه یک و دو قرار‌داد. او که برای تحصیلات تکمیلی برنامه‌ریزی‌شده خود در کیهان شناسی در کمبریج، به افتخارات درجه یک نیاز‌داشت، مجبور‌شد در یک امتحان شفاهی شرکت‌کند.
استیون با نگرانی از اینکه به عنوان یک دانش آموز تنبل تلقی می‌شود، برنامه‌های آینده خود را در خلال ویوا این گونه توصیف‌کرد:
«اگر به من جایزه اولی بدهید، به کمبریج خواهم‌رفت؛ اگر دومی را دریافت کنم. در آکسفورد می‌مانم، بنابراین انتظار دارم که شما جایزه اولی را به من بدهید.» با این حال، استیون بیش از آنچه که تصور می‌کرد مورد توجه قرار‌گرفت و مدرک درجه یک لیسانس خود را دریافت‌کرد. و توانست در اکتبر 1962 در دانشگاه کمبریج تحصیلات خود را دنبال‌کند.
استیون در طول سال اول تحصیل در مقطع دکتری با برخی مشکلات اولیه مواجه‌شد.
او پیشینه خود را در ریاضیات برای کار در نسبیت عام و کیهان شناسی ناکافی دانست. و به جای اخترشناس معروف فرد هویل (که بسیار به او امیدوار بود)
، دنیس ویلیام سیاما (یکی از بنیانگذاران کیهان شناسی مدرن) را به عنوان سرپرست خود تعیین‌کرد.
علاوه بر این، در طول تحصیلات تکمیلی خود‌بود که به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک زودرس (ALS) مبتلا‌شد. استیون در آخرین سال تحصیلی‌اش در آکسفورد، اتفاق بد سقوط از پله را تجربه‌کرد و شروع به تجربه مشکلات دیگر در هنگام پارو زدن و سخنرانی های نامفهوم‌کرد. هنگامی که بیماری او در سال 1963 تشخیص داده‌شد، در حالت افسردگی قرار‌گرفت و احساس کرد که ادامه تحصیل برایش مفید نیست.
اگرچه، نظر‌او به زندگی به‌زودی تغییر کرد، زیرا بیماری کندتر از آنچه پزشکان پیش‌بینی کرده‌بودند پیشرفت‌کرد (در ابتدا به‌او دو سال فرصت زنده ماندن داده‌شد). او با تشویق استاد خود “سیاما” به کار خود بازگشت و به سرعت به درخشش رسید و شهرت یافت.
سال 1964
در واقع شهرت او زمانی اتفاق افتاد که در یک سخنرانی در ژوئن سال 1964 به طور علنی کار فرد هویل ستاره شناس مشهور را که به دلیل رد نظریه انفجار بزرگ مشهور‌بود، به چالش کشید. هنگامی که استیون تحصیلات تکمیلی خود را آغاز کرد، بحث‌های زیادی در جامعه فیزیک در مورد نظریه‌های رایج مانند نظریه‌های بیگ بنگ و حالت پایدار در مورد خلقت جهان وجود‌داشت. بر طبق نظریه‌ی بیگ بنگ، جهان از یک انفجار غول پیکر پدید آمده‌است. که بر اثتر همین انفجار تمام مواد موجود و شناخته‌شده در جهان ، ایجاد شده‌است.
بر طبق نظریه‌ی حالت پایدار، با انبساط جهان، آن هم به طور مداوم، ماده جدیدی ایجاد‌می‌شود. استیون نیز با توجه به علاقه‌اش، به سرعت به این مباحث پیوست. او از قضیه راجر پنروز مبنی بر اینکه یک تکینگی فضا-زمانی در مرکز سیاهچاله وجود دارد، الهام گرفت. و همان تفکر را در کل جهان به کار برد و رساله خود را در سال 1965 در این زمینه نوشت،و توانست مدرک دکترای خود را در کیهان‌شناسی در سال 1966 دریافت‌کند.
علاوه براین، او در همان زمان موفق‌شد که از کالج Gonville و Caius بورسیه تحقیقاتی دریافت‌کند. همچنین در همین دوران‌بود که هاوکینگ با همسر اولش جین وایلد آشنا‌شد.
ویدیوی ارزش زمان از نظر استیون هاوکینگ
2-3- ازدواج، همسر و فرزندان
در یک مهمانی سال نو در سال 1963، هاوکینگ با خانم جوانی به نام جین وایلد، دانشجوی کارشناسی زبان آشنا‌شد.
آنها در سال 1965 ازدواج کردند و در‌سال 1967 یک پسر به‌نام رابرت و یک دختر به نام لوسی در سال 1970 به دنیا آوردند.
فرزند سوم آنها نیز، به نام تیموتی در سال 1979 به دنیا آمد.
در سال 1990،
هاوکینگ همسرش جین را به خاطر یکی از پرستارانش، الین میسون، ترک‌کرد.
این دو، در سال 1995 با هم ازدواج کردند.
این ازدواج، روابط هاوکینگ با فرزندانش را بسیار تحت تاثیر قرار‌داد، به گونه ای که بعدها فرزندان او ادعا کردند که الین ، پدرشان را از آنها دور کرده‌است.
در سال 2003، پرستارانی که از هاوکینگ مراقبت می‌کردند، سوءظن خود را به پلیس در مورد اینکه الین شوهرش را مورد آزار فیزیکی قرار داده‌است، گزارش‌دادند. اما هاوکینگ این اتهامات را رد کرد و تحقیقات پلیس متوقف‌شد. در سال 2006، هاوکینگ و الین درخواست طلاق دادند و از هم جدا شدند.
در سال‌های بعد، این فیزیکدان به خانواده‌اش نزدیک‌تر‌شد. او با جین که دوباره ازدواج کرده‌بود، آشتی‌کرد و به همراه دخترش لوسی، پنج رمان با مضمون علمی برای کودکان منتشر‌کرد.
3- دستاوردهای علمی استیون هاوکینگ
هاوکینگ در رساله دکترای خود که با همکاری پنروز نوشته‌بود، وجود تکینگی‌ها را به این مفهوم که جهان ممکن‌است به عنوان یک تکینگی آغاز شده‌باشد، تعمیم‌داد. مقاله مشترک آنها، با عنوان “تکینگی‌ها و هندسه فضا-زمان“، در مسابقه بنیاد تحقیقات جاذبه، در سال 1968 نایب قهرمان‌شد و افتخارات برتر آن، برای دریافت معتبرترین جایزه آدامز کمبریج در آن سال، با پنروز به اشتراک گذاشته‌شد.
در سال 1970، هاوکینگ به عنوان محقق در برنامه بازدید از محققین ممتاز شرمن فیرچایلد معرفی‌شد، و همین رویداد به او اجازه داد که در موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) سخنرانی کند. در همین زمان‌بود که او و پنروز، مدارکی مبنی بر تئوری‌های نسبیت عام و کیهان شناسی فیزیکی که توسط الکساندر فریدمن توسعه داده‌شده‌بود، منتشر کردند. بر اساس معادلات انیشتین، فریدمن اظهار‌داشت که جهان پویا‌است و اندازه آن در طول زمان تغییر می‌کند. او همچنین اظهار داشت که فضا-زمان دارای هندسه‌است و با چگالی جرم/انرژی کلی آن، تعیین می‌شود؛ که اگر برابر با چگالی بحرانی باشد، جهان انحنای صفر‌دارد (یعنی پیکربندی تخت)، اگر کمتر از چگالی بحرانی‌باشد، جهان انحنای منفی‌دارد (پیکربندی باز)، و اگر بزرگتر از چگالی بحرانی باشد، جهان دارای انحنای مثبت‌است (پیکربندی بسته).
قضیه تکینگی
طبق قضیه تکینگی هاوکینگ-پنروز، اگر جهان واقعاً از مدل‌های نسبیت عام تبعیت می‌کرد، پس باید به عنوان یک تکینگی آغاز شده‌باشد.
این نظریه اساساً به این معنی‌است که، قبل از انفجار بزرگ، کل جهان، به‌عنوان نقطه‌ای با چگالی بی‌نهایت وجود‌داشته و قبل از اینکه نوسانات کوانتومی باعث انبساط سریع آن‌شود، تمام جرم و فضا-زمان جهان را دربر داشته‌است.
همچنین هاوکینگ در سال 1970، چیزی را که به عنوان قانون دوم دینامیک سیاهچاله شناخته‌می‌شد، بدیهی دانست. او با همکاری جیمز ام، باردین و براندون کارتر، چهار قانون مکانیک سیاهچاله را پیشنهاد@کرد و قیاسی با چهار قانون ترمودینامیک انجام‌داد.
این چهار قانون بیان کردند که :
– برای یک سیاهچاله ثابت، افق دارای گرانش سطح ثابت‌است.
– در آشفتگی‌های سیاهچاله‌های ساکن، تغییر انرژی، به تغییر مساحت، تکانه زاویه‌ای و بار الکتریکی مرتبط‌است.
– ناحیه افق، با فرض شرایط ضعیف انرژی، تابعی غیر کاهشی از زمان‌است.
– امکان تشکیل سیاهچاله، با گرانش سطحی در حال محو‌شدن، وجود ندارد.
در سال 1971، هاوکینگ مقاله‌ای با عنوان «سیاهچالهها در نسبیت عام» منتشر‌کرد که در آن فرض‌کرد که مساحت سطح سیاهچالهها هرگز نمی‌تواند کاهش یابد، و بنابراین می‌توان محدودیت‌های خاصی را برای میزان انرژی که ساطع می‌کنند، در نظر‌گرفت. این مقاله در ژانویه همان سال برنده جایزه بنیاد تحقیقات جاذبه هاوکینگ‌شد.
در سال 1973،
اولین کتاب هاوکینگ، که در دوران تحصیلات تکمیلی خود با جورج الیس نوشته‌بود، منتشر‌شد. این کتاب با عنوان “ساختار مقیاس بزرگ فضا-زمان”، اساس فضا، و ماهیت انبساط بی نهایت آن را، با استفاده از هندسه دیفرانسیل برای بررسی پیامدهای نظریه نسبیت عام انیشتین توصیف می‌کند.
هاوکینگ در سال 1974، چند هفته پس از اعلام تابش هاوکینگ، به عنوان عضو انجمن سلطنتی (FRS) انتخاب‌شد. در سال 1975، او به کمبریج بازگشت و موقعیت جدیدی به عنوان Reader، که برای دانشگاهیان ارشد با شهرت بین المللی برجسته در تحقیقات یا بورس تحصیلی در نظر گرفته‌شده‌است، را کسب کرد. از اواسط تا اواخر دهه 1970 ، بسیاری از محققان به موضوع سیاهچالهها علاقه‌مند شدند. از این رو، پروفایل عمومی هاوکینگ شروع به رشد‌کرد و او با حضور در مصاحبه‌های روزنامه‌ای و تلویزیونی و دریافت مقام‌ها و جوایز افتخاری متعدد، شهرت علمی و عمومی بیشتری کسب کرد.
در اواخر دهه 1970،
هاوکینگ به عنوان استاد ریاضیات لوکاسی ( موقعیت افتخاری که در سال 1663 ایجاد شده‌است و یکی از معتبرترین پست‌های دانشگاهی در جهان به حساب می‌آید) در دانشگاه کمبریج انتخاب‌شد. پیش از هاوکینگ، بزرگان علمی دیگری مانند اسحاق نیوتن، جوزف لارمور، چارلز بابیج، جورج استوکس و پل دیراک دارای این عنوان بودند. سخنرانی افتتاحیه او به عنوان استاد ریاضیات لوکاسیایی با عنوان: “آیا پایانی برای فیزیک نظری در پیش‌است”، آغاز‌شد.
در طول سخنرانی، او ابرگرانش N=8 ( نظریه میدان کوانتومی که شامل گرانش در 8 ابر تقارن‌است) را به عنوان نظریه پیشرو برای حل بسیاری از مشکلات برجسته‌ای که فیزیکدانان در حال مطالعه‌بودند، پیشنهادکرد. پیشرفت‌های هاوکینگ با یک بحران سلامتی مصادف‌شد، و او را مجبور‌کرد که برخی از خدمات پرستاری را در خانه بپذیرد. در همان زمان، او شروع به گذار در رویکرد خود به فیزیک کرد و به جای اصرار بر اثبات‌های ریاضی، شهودی تر و گمانه گیرتر‌شد.
در سال 1981،
هاوکینگ توجه خود را بر نظریه تورم کیهانی و منشأ جهان متمرکز‌کرد.
تئوری تورم که توسط آلن گوث در همان سال ارائه شده‌بود، بر این باور‌است که پس از انفجار بزرگ، جهان در ابتدا بسیار سریع منبسط شده‌است و سپس با سرعت انبساط آهسته‌تری مستقر شده‌است. در پاسخ، هاوکینگ نظر خود را در کنفرانس واتیکان در آن سال ارائه‌کرد، او پیشنهادکرد که ممکن‌است هیچ مرزی یا آغازی برای جهان وجود نداشته‌باشد. در تابستان 1982، او و همکارش گری گیبونز، یک کارگاه آموزشی سه هفته‌ای با عنوان «جهان اولیه» در دانشگاه کمبریج ترتیب‌دادند. او به همراه جیم هارتل، فیزیکدان آمریکایی و استاد فیزیک در دانشگاه کالیفرنیا، پیشنهاد کردند که در دوره اولیه هستی (معروف به دوره پلانک)، جهان هیچ مرزی در فضا-زمان نداشته‌است.
آنها در سال 1983، مدل پیشنهادی خود را با عنوان هارتل-هاوکینگ منتشر کردند. براساس این مدل، تا قبل از بیگ بنگ زمان وجود نداشته‌است و بنابراین مفهوم آغاز جهان بی معنی‌است. آنها، تکینگی اولیه بیگ بنگ را با منطقه‌ای شبیه به قطب شمال جایگزین کردند که (شبیه به قطب شمال واقعی) نمی توان به شمال آن سفر‌کرد؛ زیرا نقطه‌ای است‌که خطوط به هم می‌رسند و مرزی ندارد.
در سال 1982،
او همچنین کار بر روی کتابی را آغاز کرد که ماهیت جهان، نسبیت و مکانیک کوانتومی را به گونه‌ای که برای عموم قابل دسترس باشد، توضیح دهد. این باعث شد که او قراردادی را با بنتام بوکز، به خاطر انتشار تاریخچه مختصر زمان امضا کند که اولین پیش نویس آن را در سال 1984 تکمیل‌کرد. پس از بازنگری های متعدد، پیش نویس نهایی در سال 1988 منتشر‌شد و با استقبال بسیاری از منتقدان مواجه‌شد.
این کتاب به چندین زبان ترجمه شد، ماه‌ها در صدر فهرست‌های پرفروش در ایالات متحده و بریتانیا باقی ماند و در نهایت حدود 9 میلیون نسخه از آن فروخته‌شد. توجه رسانه ها به هاوکینگ بسیار زیاد بود، به گونه ای که او را بر روی جلد مجله نیوزویک و یک برنامه تلویزیونی ویژه، به عنوان “استاد جهان” توصیف کردند.
مطالعات هاوکینگ در زمینه پیکان‌های زمان، منجر به انتشار مقاله‌ای در سال 1985شد. در این مقاله، نظریه‌ای مطرح شد مبنی بر اینکه، اگر گزاره‌ی بدون مرز درست باشد، هنگامی که جهان از انبساط متوقف شد و در نهایت فروپاشید، زمان به عقب برمی‌گردد. او بعداً این مفهوم را پس از اینکه محاسبات مستقل آن را به چالش کشیدند، کنار گذاشت، اما این نظریه بینش ارزشمندی را در مورد ارتباطات احتمالی بین زمان و انبساط کیهانی ارائه‌داد. در طول دهه 1990، هاوکینگ به انتشار و سخنرانی در مورد نظریه‌های خود در مورد فیزیک، سیاهچاله ها و انفجار بزرگ ادامه‌داد.
در سال 1993،
او کتابی را با گری گیبون در مورد گرانش کوانتومی اقلیدسی، نظریه‌ای که در اواخر دهه 70 روی آن کار می‌کردند، ویرایش‌کرد. بر اساس این نظریه، بخشی از یک میدان گرانشی در سیاهچاله را می‌توان با استفاده از یک رویکرد انتگرال عملکردی ارزیابی کرد، به طوری‌که می‌تواند از تکینگی‌ها جلوگیری‌کند. مجموعه‌ای از مقالات، مصاحبه‌ها و گفتگوها با عنوان سیاهچالهها و جهان‌های نوزاد و مقالات دیگر نیز در همان سال منتشر شدند. در سال 1994، هاوکینگ و پنروز مجموعه‌ای متشکل از شش سخنرانی را در مؤسسه نیوتن کمبریج ارائه کردند که در سال 1996 تحت عنوان «ماهیت فضا و زمان» منتشر‌شد.
در دهه 2000،
هاوکینگ کتاب‌های جدید و نسخه‌های جدیدی از کتاب‌های قدیمی‌تر که عبارتند از جهان در پوست گردو (2001)، تاریخچه مختصر زمان (2005)، و خدا اعداد صحیح را خلق‌کرد (2006) را منتشر‌کرد. او همچنین، برای تولید نظریه‌های کیهان شناسی جدید، شروع به همکاری با جیم هارتل از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، و سازمان اروپایی تحقیقات هسته‌ای (سرن)کرد.
از مهم‌ترین نظریه‌ها، «کیهان‌شناسی از بالا به پایین» هاوکینگ بود که بیان می‌کند، جهان یک حالت اولیه منحصربه‌فرد ندارد، بلکه دارای حالت‌های متفاوتی‌است؛ بنابراین پیش‌بینی وضعیت فعلی جهان برمبنای یک حالت اولیه منفرد، نادرست‌است. مطابق با مکانیک کوانتومی، کیهان‌شناسی از بالا به پایین معتقد‌است که زمان حال، گذشته را از روی هم‌افزایی بسیاری از تاریخ‌های ممکن انتخاب می‌کند. این تئوری یک راه حل برای «پرسش تنظیم ظریف» مبنی بر اینکه زندگی تنها زمانی می‌تواند وجود داشته‌باشد که قید‌های فیزیکی خاصی در محدوده باریک قرار داشته‌باشند، ارائه‌کرد.
هاوکینگ با ارائه این مدل جدید کیهان‌شناسی، این فرضیه را ایجاد‌کرد که زندگی ممکن‌است محدود به چنین قید‌هایی نباشد و بسیار بیشتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد،باشد. در سال 2009، هاوکینگ به عنوان استاد ریاضیات لوکاسیایی بازنشسته‌شد، که البته طبق مقررات دانشگاه کمبریج الزامی‌بود. او از همان ابتدا به عنوان مدیر تحقیقات در دپارتمان ریاضیات کاربردی و فیزیک نظری دانشگاه کمبریج به کار خود ادامه‌داده و هیچ نشانه ای مبنی بر بازنشستگی نشان نداده‌است.
4- تابش هاوکینگ و پارادوکس اطلاعات سیاهچاله
در اوایل دهه 1970، هاوکینگ شروع به کار بر روی تئوری‌کرد که به عنوان «قضیه بدون مو» شناخته‌می‌‌شود. بر اساس معادلات گرانش و الکترومغناطیس انیشتین-مکسول در نسبیت عام، این قضیه بیان می‌کند که تمام سیاهچالهها را می‌توان به طور کامل تنها با سه پارامتر کلاسیک قابل مشاهده که عبارتند از جرم، بار الکتریکی و تکانه زاویه‌ای مشخص‌کرد.
بر طبق این سناریو، تمام اطلاعات دیگر در مورد ماده‌ای که سیاهچاله را تشکیل‌داده یا در حال سقوط در آن‌است (که “مو” به عنوان استعاره استفاده‌می‌شود)،در پشت افق رویداد سیاهچاله ناپدید و به گونه‌ای حفظ می‌شود، که البته برای ناظران خارجی برای همیشه غیر قابل دسترس‌است.
در سال 1973،
هاوکینگ به مسکو سفر‌کرد و با دانشمندان شوروی به نام‌های یاکوف بوریسویچ زلدوویچ و الکسی استاروبینسکی ملاقات‌کرد. در خلال بحث و گفتگوها، آنها به او توضیح دادند که چگونه اصل عدم قطعیت نشان می‌دهد که سیاهچالهها باید از خود ذرات ساطع کنند که البته این نظر با قانون دوم هاوکینگ در مورد ترمودینامیک سیاهچالهها (یعنی سیاهچالهها نمی توانند کوچکتر شوند) در تضاد‌بود، زیرا به این معنا‌بود که آنها با از دست‌دادن انرژی، باید جرم خود را نیز از دست بدهند.
علاوه بر این، این تئوری از نظریه ارائه‌شده توسط ژاکوپ بکنشتاین، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه جان ویلر، مبنی براینکه سیاهچالهها باید دارای دما و آنتروپی متناهی و غیر صفر باشند، حمایت می‌کرد. تمام این نظریه‌ها با «قضیه بدون مو» در تضاد‌بود. هاوکینگ مدت کوتاهی پس از آن، این قضیه را اصلاح‌کرد و نشان‌داد که وقتی اثرات مکانیکی کوانتومی در نظر گرفته‌می‌شود، متوجه می‌شویم که سیاهچالهها تابش گرمایی را در یک دما ساطع می‌کنند.
از سال 1974 به بعد،
هاوکینگ نتایج بکنشتاین که نشان می‌داد سیاهچالهها از خود تابش ساطع می کنند، را ارائه‌کرد و در نهایت به “تابش هاوکینگ” معروف‌شد که در ابتدا بسیار بحث برانگیز‌بود.
با این حال، در اواخر دهه 1970 و پس از انتشار تحقیقات بیشتر، این کشف به طور گسترده به عنوان یک پیشرفت مهم در فیزیک نظری پذیرفته‌شد.
با این حال، یکی از نتایج این نظریه این‌بود که سیاهچالهها به تدریج جرم و انرژی خود را از دست می‌دهند. به همین دلیل، انتظار می‌رود سیاه‌چاله‌هایی که جرم بیشتری نسبت به سایرین از دست می‌دهند، کوچک شده و در نهایت ناپدید شوند؛ پدیده‌ای که به عنوان «تبخیر» سیاهچاله شناخته می‌شود.
در سال 1981،
هاوکینگ پیشنهادکرد که اطلاعات موجود در سیاهچاله، هنگام تبخیر سیاهچاله به طور جبران ناپذیری از بین می‌رود که به “پارادوکس اطلاعات سیاهچاله” معروف‌شد.
این نظریه بیان می‌کند که اطلاعات فیزیکی می‌تواند برای همیشه در یک سیاهچاله ناپدید‌شود و به بسیاری از حالت‌های فیزیکی اجازه می‌دهد تا در همان حالت قرار گیرند. این موضوع بسیار بحث برانگیز‌بود، زیرا دو اصل اساسی فیزیک کوانتومی را نقض می‌کرد. در اصل، فیزیک کوانتومی به ما می‌گوید که اطلاعات کامل در مورد یک سیستم فیزیکی، یعنی وضعیت ماده آن (جرم، موقعیت، دما و غیره) ، در تابع موج، زمانی که فرو می‌ریزد، کدگذاری می‌شود. این به نوبه خود باعث دو اصل دیگر می‌شود:
اولی، جبر کوانتومی‌است که بیان می‌کند، با توجه به یک تابع موج کنونی، تغییرات آینده به طور منحصر به فردی توسط عملگر تکامل، تعیین می‌شوند.
دومی، برگشت پذیری‌است، که بیان می‌کند که عملگر تکامل معکوس دارد، به این معنی که توابع موج گذشته به طور مشابه منحصر به فرد هستند.
ترکیب اینها به این معنی است که اطلاعات مربوط به وضعیت کوانتومی ماده، باید همیشه حفظ‌شود. هاوکینگ با پیشنهاد اینکه، این اطلاعات به محض تبخیر، ناپدید می‌شوند، اساسا یک پارادوکس اساسی ایجاد‌کرد. با تبخیر شدن سیاهچاله، تمام اطلاعات مربوط به یک تابع موج کوانتومی ناپدید می‌شوند، به عبارتی اطلاعات می توانند برای همیشه از بین بروند. این نظریه، موضوع بحث های مداوم بین دانشمندان بوده‌است، بحثی که تا حد زیادی حل نشده باقی مانده‌است.
با این حال، تا سال 2003،
اجماع فزاینده‌ای در بین فیزیکدانان مبنی بر اینکه هاوکینگ در مورد از دست دادن اطلاعات در یک سیاهچاله اشتباه می‌کند،بود. هاوکینگ در یک سخنرانی در سال 2004 در دوبلین، راه حل بحث برانگیز خود را برای مشکل پارادوکس اینطور توصیف‌کرد که ممکن‌است سیاهچالهها ،بیش از یک توپولوژی داشته‌باشند. در مقاله‌ای که در سال 2005 با موضوع «از دست‌دادن اطلاعات در سیاهچالهها» منتشر کرد، او استدلال‌کرد که پارادوکس اطلاعات با بررسی تمام تاریخچه‌های جایگزین جهان‌ها توضیح داده‌شده‌است، به طوری که از دست‌دادن اطلاعات در سیاهچالهها توسط آنهایی که فاقد سیاهچاله هستند، لغو می‌شود. در ژانویه 2014، هاوکینگ پارادوکس اطلاعات سیاهچاله را “بزرگترین اشتباه خود” توصیف‌کرد.
5- سایر دستاوردهای استیون هاوکینگ
علاوه بر پیشرفت و درک ما از سیاهچالهها و کیهان شناسی از طریق استفاده از نسبیت عام و مکانیک کوانتومی، استیون هاوکینگ در ارائه علم به بسیاری از مخاطبان نقش اساسی داشته‌است. او در طول زندگی حرفه‌ای‌اش، کتاب‌های محبوب بسیاری منتشر‌کرده، سفر‌کرده و سخنرانی‌های زیادی داشته‌است. علاوه براین، صداپیشگی برای برنامه‌های تلویزیونی، فیلم‌ها و حتی گویندگی آهنگ پینک فلوید به نام Keep Talking را ارائه کرده‌است. نسخه سینمایی «تاریخ مختصر زمان» به کارگردانی ارول موریس و تهیه کنندگی استیون اسپیلبرگ در سال 1992 به نمایش درآمد.
در سال 1997، یک مجموعه تلویزیونی شش قسمتی جهان استیون هاوکینگ از شبکه PBS به نمایش درآمد و یک کتاب همراه آن نیز منتشر‌شد. در سال 2007، هاوکینگ و دخترش لوسی کتابی برای کودکان به نام «کلید مخفی جورج برای جهان» را منتشر کردند که برای توضیح فیزیک نظری به شیوه‌ای قابل فهم طراحی شده‌بود و شخصیت‌هایی شبیه به شخصیت‌های خانواده هاوکینگ را نشان می‌داد.
همچنین سه کتاب دیگر به نام های شکار گنج کیهانی جورج (2009)، جورج و انفجار بزرگ (2011)، جورج و رمز شکست ناپذیر (2014) با هدف مذکور، منتشر شدند.
از دهه 1990،
هاوکینگ یک الگوی اصلی برای افرادی‌بود که با ناتوانی‌ها و بیماری‌های سخت سروکار داشتند؛ فعالیت‌های او برای آگاهی از معلولیت و تحقیقات بی‌نظیر بوده‌است. در آغاز قرن حاضر، او و یازده تن دیگر از افراد برجسته به سازمان بین المللی توانبخشی پیوستند تا منشور هزاره سوم در مورد معلولیت را امضا‌کنند که در آن از دولت‌های سراسر جهان میخواست از معلولیت‌ها جلوگیری‌کنند و از حقوق معلولیت محافظت‌کنند.
او با انگیزه افزایش علاقه عمومی به پروازهای فضایی و نشان‌دادن پتانسیل افراد دارای معلولیت، در سال 2007 در پرواز جاذبه صفر در یک هواپیمای “Vomit Comet” شرکت‌کرد و به لطف شرکت Zero Gravity Corporation، توانست هشت بار بی وزنی را تجربه‌کرد.
در آگوست 2012،
هاوکینگ بخش “روشنگری” مراسم افتتاحیه پارالمپیک تابستانی 2012 را روایت‌کرد. در سپتامبر 2013، او از قانونی‌شدن کمک به خودکشی برای بیماران لاعلاج حمایت‌کرد و در آگوست 2014، چالش سطل یخ را پذیرفت. تا آگاهی ALS/MND را ارتقا بخشد و کمک به تحقیقات را افزایش‌دهد.
هاوکینگ در طول دوران حرفه‌ای خود به عنوان یک مربی متعهد، شخصاً بر 39 دانشجوی موفق دکترا نظارت داشته‌است. در 20 ژوئیه 2015، استیون هاوکینگ به راه‌اندازی Breakthrough Initiatives، تلاشی برای جستجوی حیات فرازمینی در جهان، کمک‌کرد.
همچنین در سال 2015، هاوکینگ از صدا و جایگاه مشهور خود برای ترویج اهداف جهانی،
مجموعه‌ای متشکل از 17 هدف که توسط اجلاس توسعه پایدار سازمان ملل برای پایان دادن به فقر شدید،
نابرابری اجتماعی، و اصلاح تغییرات آب و هوایی در 15 سال آینده، استفاده‌کرد.
6- افتخارات و میراث استیون هاوکینگ
همانطور که قبلاً اشاره‌شد، هاوکینگ در سال 1974 به عنوان عضو انجمن سلطنتی (FRS) انتخاب‌شد و یکی از جوانترین دانشمندانی‌بود که به عضویت آن درآمد.
در آن زمان، نامزدی او چنین‌بود:
– هاوکینگ سهم عمده و بسزایی در زمینه نسبیت عام داشته‌است.
و همه اینها از درک عمیق مسایل مربوط به فیزیک و نجوم، و تسلط بر تکنیک‌های کاملاً جدید ریاضی ناشی می‌شود.
– او تا حدی به تنهایی و تا حدی در همکاری با پنروز، تواست مجموعه‌ای از قضایای متوالی مبنی براینکه همه مدل‌های کیهان‌شناختی واقعی باید دارای تکینگی باشند، را ایجاد کند.
– هاوکینگ با استفاده از تکنیک‌های مشابه، توانست قضایای اساسی قوانین حاکم بر سیاهچالهها را ثابت‌کند.
او بیان‌کرد که راه حل‌های ثابت معادلات انیشتین با افق رویداد بر سطح صاف باید حتما متقارن محور باشند و اینکه در تکامل و برهم کنش سیاهچالهها، سطح کل افق رویداد باید افزایش‌یابد. کار مهم دیگر هاوکینگ به تفسیر مشاهدات کیهانی و طراحی آشکارسازهای امواج گرانشی مربوط می‌شود.
او در سال 1975،
مدال ادینگتون و مدال طلای پیوس یازدهم و در سال ،1976 جایزه دنی هاینمن، جایزه ماکسول و مدال هیوز را دریافت‌کرد و در سال 1977 به عنوان استادی با کرسی فیزیک گرانشی منصوب‌شد و در سال بعد مدال آلبرت انیشتین و دکترای افتخاری را از دانشگاه آکسفورد دریافت‌کرد.
در سال 1981 به هاوکینگ مدال فرانکلین آمریکایی و به دنبال‌آن، در سال بعد، مدال فرماندهی فرمان امپراتوری بریتانیا (CBE) اعطا‌شد.
در سال‌های باقیمانده از این دهه، او دو مدال دیگر با عناوین مدال طلای انجمن سلطنتی نجوم در سال 1985، مدال پل دیراک در سال 1987 را دریافت‌کرد. و در سال 1988 به طور مشترک با پنروز، مفتخر به دریافت جایزه معتبر ولف‌شد.
سال 1989، او به عضویت نشان اصحاب افتخار (CH) منصوب‌شد، اما بنا بر گزارش‌ها، نشان شوالیه را رد‌کرد. در سال 1999، هاوکینگ جایزه ژولیوس ادگار لیلینفلد را از انجمن فیزیک آمریکا دریافت‌کرد.
در سال 2002،
پس از رای گیری در سراسر بریتانیا، BBC او را در فهرست 100 بریتانیایی بزرگ خود قرار‌داد. هاوکینگ همچنین، مدال کوپلی از انجمن سلطنتی (2006)، مدال آزادی ریاست جمهوری، بالاترین افتخار غیرنظامی آمریکا (2009) و جایزه ویژه فیزیک بنیادی روسیه (2013) را دریافت کرده‌است.
علاوه بر این، چندین ساختمان به نام او نامگذاری شده‌اند که عبارتند از: موزه علوم استیون هاوکینگ در سن سالوادور، ساختمان استیون هاوکینگ در کمبریج و مرکز استیون هاوکینگ در موسسه Perimeter در کانادا با توجه به ارتباط هاوکینگ با زمان، او برای رونمایی از ساعت کورپوس در کالج کورپوس کریستی کمبریج در سپتامبر 2008 انتخاب‌شد.
همچنین در سال 2008،
هاوکینگ در حین سفر به اسپانیا، جایزه فونسکا را دریافت‌کرد. این جایزه توسط دانشگاه سانتیاگو د کامپوستلا به کسانی که دستاوردهای برجسته در ارتباطات علمی دارند، اعطا می‌شود. هاوکینگ به دلیل «تسلط فوق‌العاده‌اش در رواج مفاهیم پیچیده در فیزیک در سطح درک کنونی ما از کیهان، همراه با عالی‌ترین برتری علمی، و تبدیل شدن به مرجع عمومی علم در سرتاسر جهان» برای این جایزه انتخاب‌شد. در طول این سال‌ها فیلم های متعددی نیز درباره استیون هاوکینگ ساخته‌شده‌است که عبارتند از : تاریخچه مختصر زمان که قبلاً ذکر شده‌است،
فیلم بیوگرافی، محصول 1991 به کارگردانی ارول موریس و استیون اسپیلبرگ، فیلم هاوکینگ، درام 2004 بی بی سی با بازی بندیکت کامبربچ در نقش اصلی، مستند سال 2013 با عنوان “هاوکینگ” ساخته استیون فینیگان. در سال 2014 نیز ، فیلم The Theory of Everything که زندگی استیون هاوکینگ و همسرش جین را روایت می‌کند، منتشر‌شد. این فیلم به کارگردانی جیمز مارش، و بازی ادی ردمین در نقش پروفسور هاوکینگ و فلیسیتی جونز در نقش جین هاوکینگ ساخته‌شد.
7- درگذشت استیون هاوکینگ
دکتر استیون هاوکینگ در ساعات اولیه روز چهارشنبه 14 مارس 2018 در 76 سالگی در خانه خود در کمبریج از دنیا رفت. طبق اظهارات خانواده وی، او در آرامش درگذشت. استیون هاوکینگ مسلماً مشهورترین دانشمند زنده در دوران مدرن بوده‌است. تحقیقات او در زمینه اخترفیزیک و مکانیک کوانتومی منجر به پیشرفت و درک بهتر ما از زمان و مکان شده‌است. که احتمالاً برای چندین دهه توسط دانشمندان دیگر مورد بررسی قرار میگیرد.
علاوه بر این، او بیش از هر دانشمند زنده‌ای تلاش کرده‌است تا علم را برای عموم مردم قابل دسترس و جالب‌کند. او برای تکمیل تحقیقات خود، به سراسر جهان سفر‌کرد و در مورد موضوعاتی از علم و کیهان شناسی‌گرفته تا حقوق بشر، هوش مصنوعی و آینده نژاد بشر، سخنرانی‌کرد. او همچنین از موقعیت مشهوری‌که به‌او اعطا شده‌بود برای پیشبرد اهداف تحقیقات علمی، اکتشافات فضایی، آگاهی از ناتوانی‌ها و اهداف بشردوستانه در‌هر کجا‌که ممکن‌بود، استفاده‌کرد.
شباهت به انیشتین
از همه این جهات، او بسیار شبیه آلبرت انیشتین‌بود. دانشمند تأثیرگذاری دیگری که تبدیل به سلبریتی‌شد و مطمئناً از قدرت خود برای مبارزه با جهل و ترویج اهداف بشردوستانه استفاده‌می‌کرد. اما چیزی که در همه اینها بسیار چشمگیر‌است، توانایی هاوکینگ در تعهد خود به علم و پژوهش در هنگام مواجهه با یک بیماری تحلیل‌گر‌است. برای بیش از 50 سال، هاوکینگ با بیماری زندگی می‌کرد که پزشکان در ابتدا فکر می‌کردند در عرض تنها دو سال جان او را میگیرد و با این حال، او نه تنها توانست بزرگترین کمک‌های علمی خود را در هنگام مواجهه با مشکلات روزافزون حرکتی و گفتاری انجام دهد، بلکه به یک شخصیت جت ستینگ نیز تبدیل‌شد که به سراسر جهان سفر‌کرد تا مخاطبان خود را خطاب قرار دهد و الهام بخش مردم‌باشد. درگذشت او توسط میلیون‌ها نفر در سراسر جهان سوگوار‌شد.
بدون شک، تاریخ دکتر هاوکینگ را در‌میان مشاهیرانی چون انیشتین، نیوتن، گالیله و کوری به‌عنوان یکی از بزرگترین ذهن‌های علمی که‌تا کنون زندگی کرده‌است، قرار‌خواهد‌داد.
مراجع
مطالب مرتبط