สตีเฟ่นฮอว์คิงนักฟิสิกส์ที่สร้างจักรวาลขึ้นใหม่และเพิ่มอนุภาคไขมันจากบริเวณหลุมดำที่ร้อนจัดอายุ 76 วันนี้ (8 ม.ค. )
นอกเหนือจากการเป็นนักจักรวาลวิทยาที่มีชื่อเสียงระดับโลกแล้วฮอว์คิงยังกลายเป็นสัญลักษณ์ของวัฒนธรรมป๊อป เขาเป็นคนที่โดดเด่น: อัจฉริยะที่ขดตัวอยู่ในร่างกายส่วนใหญ่ถูกทำให้เคลื่อนที่ไม่ได้โดยเส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic หรือ ALS เขาได้รับการสนับสนุนจากรถเข็นขั้นสูงและสื่อสารกับโลกผ่านระบบหายากและพิเศษที่แปลงการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อเดียวในแก้มของเขาเป็นคำพูด ในโหมดนั้นเขาปรากฏตัวใน "Star Trek: The Next Generation," "The Simpsons" และ "The Big Bang Theory"
แต่มรดกที่ยั่งยืนที่สุดของฮอว์คิงจะเป็นนักฟิสิกส์ที่สำคัญที่สุดในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 นักวิจัยที่นำผลงานก่อนหน้าของตัวเลขอย่างอัลเบิร์ตไอน์สไตน์และเวอร์เนอร์ไฮเซนเบิร์กมารวมเข้าด้วยกัน จักรวาล
"มีความแปลกประหลาดในอดีตของเรา"
ไม่มีเรื่องอัจฉริยะที่ดีเริ่มต้นด้วยอะไรที่น้อยไปกว่าปังดังนั้นจึงเหมาะสมที่ความสำเร็จครั้งแรกของฮอว์คิงคือวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขาที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
วิทยานิพนธ์ของฮอว์คิงได้รับการอนุมัติในปี 2509 ทำให้เกิดการโต้แย้งอย่างมากว่าจักรวาลทั้งหมดเริ่มเป็นจุดเดียวมีขนาดเล็กและหนาแน่นและขดตัวอยู่ในตัวเอง - เป็นจุดเริ่มต้นของทุกสิ่ง หรืออย่างที่เขาจะเขียนในภายหลังโดยสังเขป: "มีความแปลกประหลาดในอดีตของเรา"
มันเป็นคำอธิบายแรกของบิกแบงที่เป็นที่เข้าใจกันทั่วไปในวันนี้: จุดเล็ก ๆ ที่ไม่มีที่สิ้นสุดในช่วงเวลาอันไกลโพ้นที่แผ่ขยายไปสู่จักรวาลอันทันสมัยและขยายตัวอย่างต่อเนื่องของเรา
ดังที่ฮอว์คิงอธิบายไว้ในการบรรยายปี 2005 ของเขาเรื่อง "ต้นกำเนิดของจักรวาล" วิทยานิพนธ์ของเขามาถึงในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นว่าพื้นที่ว่างเปล่าอันกว้างใหญ่ว่างเปล่าความวุ่นวายระหว่างกาแลคซีกำลังขยายตัว แต่พวกเขาไม่แน่ใจว่าทำไม นักฟิสิกส์บางคนเสนอแนวคิดบิ๊กแบงที่อ่อนกว่าให้ลบความแปลกประหลาด แต่อีกทฤษฎีหนึ่งที่เรียกว่า Steady State Universe นั้นโดดเด่น
“ เมื่อกาแลคซีเคลื่อนที่ออกไป” ฮอว์คิงพูดถึงจักรวาลอันมั่นคง” แนวคิดก็คือกาแลคซีใหม่จะก่อตัวขึ้นจากสสารที่ควรจะถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องทั่วทั้งอวกาศจักรวาลจะมีอยู่ตลอดไปและจะเหมือนกัน ทุกเวลา."
ในคำอื่น ๆ นักวิทยาศาสตร์หลายคนคิดว่าจักรวาลกำลังขยายตัว แต่ในทางที่ทำให้มันไม่มีจุดเริ่มต้นและไม่มีที่สิ้นสุด
ในฐานะนักเขียนชีวประวัติคิตตี้เฟอร์กูสันเขียนไว้ในหนังสือของเธอว่า "สตีเฟ่นฮอว์คิง: จิตที่ไม่แยกแยะ" (เซนต์มาร์ตินกริฟฟิน 2555) ฮอว์คิงดิ้นรนกับภาวะซึมเศร้าในช่วงหลายเดือนหลังจากการวินิจฉัยโรคอัล ไม่เคยไปถึงวิทยานิพนธ์ของเขา แต่ความหดหู่ใจของเขาลดลงเมื่อเห็นได้ชัดว่าเขามีความคาดหวังสูงกว่าและเมื่อเขาได้รับการยกเว้นจากกฎของเคมบริดจ์ที่ควบคุมนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาทำให้เขาแต่งงานกับภรรยาคนแรกเจนไวลด์ตามเฟอร์กูสัน
ในช่วงเวลานั้นก่อนที่เขาจะมาถึงหัวข้อวิทยานิพนธ์เอกฮอว์คิงรายงานว่ารู้สึกหงุดหงิดกับวิธีที่นักวิจัยยุ่งกับงานที่เขาคิดว่าสำคัญที่สุด
"ผู้คนต่างยินดีที่จะหาทางแก้สมการภาคสนามพวกเขาไม่ได้ถามว่ามันมีความสำคัญทางกายภาพหรือไม่ถ้ามี" เขากล่าวในการบรรยายวันเกิดปี 2545 ของเขา
ความหงุดหงิดนั้นทำให้เขาแปรงครั้งแรกด้วยความประพฤติไม่ดี ฮอว์คิงเดินทางไปในเดือนมิถุนายน 2507 เพื่อฟังการบรรยายจากเฟร็ดฮอยล์นักดาราศาสตร์ชื่อดังและผู้สนับสนุนทฤษฎีความมั่นคงแห่งรัฐจักรวาล ในระหว่างการบรรยายฮอว์คิงรู้สึกหงุดหงิดอย่างมากที่เขาลากเท้าของเขายืนพิงอ้อยเพื่อท้าทายหนึ่งในผลลัพธ์ของฮอยล์
“ Hoyle ประหลาดใจถาม Hawking ว่าเขาสามารถตัดสินได้ว่าผลลัพธ์นั้นถูกหรือผิด” เฟอร์กูสันเขียน "ฮอว์คิงตอบว่าเขาทำมันออกมาแล้ว"
ผู้ชมประทับใจและ Hoyle เป็น "โกรธแค้น" โดยนักศึกษาบัณฑิตที่ไม่รู้จักซึ่งดูเหมือนจะฉีกงานวิจัยของศาสตราจารย์ในหัวของเขาในการบรรยายเฟอร์กูสันเขียน (อันที่จริงฮอว์คิงได้เป็นเพื่อนกับนักเรียนคนหนึ่งของฮอยล์และเริ่มโจมตีแนวคิดนี้มานานก่อนการบรรยาย)
หลังจากนั้นไม่นานเฟอร์กูสันเขียนฮอว์คิงเรียนรู้เกี่ยวกับทฤษฎีทางดาราศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นโดยนักคณิตศาสตร์โรเจอร์เพนโรส: เอกภาวะที่จุดความหนาแน่นไม่มีที่สิ้นสุดและความโค้งของอวกาศ - อวกาศในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
"ฮอว์คิงหยิบออกมาจากที่นั่น" เฟอร์กูสันเขียน "กลับทิศทางของเวลาและพิจารณาว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าจุดความหนาแน่นไม่สิ้นสุดและความโค้งไม่มีที่สิ้นสุดของอวกาศ - เวลา - เอกพจน์ - ระเบิดออกไปข้างนอกและขยายตัว สมมติว่าเวลาว่างโค้งงอแน่นในจุดเล็ก ๆ ที่ไม่มีมิติระเบิดในสิ่งที่เราเรียกว่าบิ๊กแบงและขยายจนดูราวกับว่ามันทำในวันนี้มันอาจจะเกิดขึ้นแบบนั้นได้ไหม? ต้อง มันเกิดขึ้นแบบนั้นเหรอ? "
ฮอว์คิงต้องทำงานสำรองรถไฟเก็งกำไรด้วยการสนับสนุนที่มีประสิทธิภาพ วิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขาซึ่งอยู่บนพื้นฐานการคำนวณเหล่านั้นได้รับการอนุมัติในปี 1966 การคำนวณเหล่านั้นพร้อมกับการวิจัยติดตามผลที่ดำเนินการโดยความร่วมมือกับ Penrose ในทศวรรษที่ผ่านมาได้ก่อให้เกิดรากฐานสำหรับความเข้าใจสมัยใหม่ของนักวิทยาศาสตร์
ในช่วงเวลาประมาณเดียวกันการคาดการณ์ที่สำคัญบางประการของทฤษฎีจักรวาลมั่นคงเริ่มล้มเหลวในการทดสอบทดลองการประสานสถานะของฮอว์คิงในฐานะผู้ค้นพบประวัติศาสตร์ที่แท้จริงของเอกภพยุคแรก
การระเบิดของหลุมดำ?
ถ้าความสำเร็จเพียงอย่างเดียวของฮอว์คิงในอาชีพของเขาคือการค้นพบรูปร่างทางประวัติศาสตร์ของเอกภพเขาจะยังคงเป็นยักษ์ - บุคคลประเภทที่กล่าวถึงข้างๆโรซาลินด์แฟรงคลินผู้ค้นพบรูปร่างดีเอ็นเอเกลียวคู่หรือนิโคลัสโคเปอร์นิคัส แบบจำลองเฮลิเซนทริคของระบบสุริยะ แต่นั่นเป็นเพียงความสำเร็จครั้งแรกของการกำหนดความสำเร็จทั้งสองของฮอว์คิง
ประการที่สองการแผ่รังสีฮอว์คิงต้องการความเข้าใจสองสิ่ง: หลุมดำและกลศาสตร์ควอนตัมของพื้นที่ว่าง
อย่างแรกเกี่ยวกับหลุมดำ: หลุมดำเป็นดาวฤกษ์ที่ยุบตัวลงและกลายเป็นความโน้มถ่วงที่รุนแรงซึ่งไม่มีแม้แต่แสงก็สามารถหลบหนีออกจากบริเวณรอบ ๆ ศูนย์กลางของมันได้ นอกเหนือจากจุดนั้นเรียกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์เวลาว่างโค้งจนทุกอย่างที่อยู่ด้านหลังผ้าห่อศพหายไปตลอดกาล หลุมดำตามความเข้าใจนี้ในต้นปี 1970 ไม่เคยเปล่งแสงไม่หดตัวไม่สูญเสียมวล มันเพิ่มมวลและดึงพื้นที่มากขึ้นในดินแดนที่ถูกปกคลุม
ประการที่สองเกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัม: ตามช่วงเวลาของการทำงานของฮอว์คิงนักวิทยาศาสตร์รู้มานานแล้วว่าความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กนั้นบ่งบอกได้อย่างชัดเจนว่าพื้นที่ว่างเปล่านั้นไม่ว่างเปล่า แต่มันจะวนกับอนุภาค "เสมือน" - คู่สสาร - ปฏิสสารที่ปรากฏขึ้นพร้อมกันแยกจากกันแล้วชนเข้าด้วยกันและทำลายในช่วงระยะเวลาสั้นเกินไปที่จะวัด (นักวิทยาศาสตร์โต้เถียงกันมาจนถึงทุกวันนี้ว่าอนุภาคเสมือนเหล่านั้นมีอยู่จริงหรือเกิดขึ้นในสมการควอนตัมเท่านั้นเนื่องจากธรรมชาติที่แปลกประหลาดน่าจะเป็น)
ในช่วงปลายฤดูร้อนของปี 2516 สตีเฟ่นและเจนฮอว์คิงเข้าร่วมการบรรยายในวอร์ซอว์โปแลนด์ฉลองครบรอบ 500 ปีของโคเปอร์นิคัสเฟอร์กูสันเขียน ฮอว์คิงพบนักฟิสิกส์โซเวียตสองคนคือยาโคฟบอริโซวิชเซลโดวิชและอเล็กซี่อเล็กซานเดอร์วิชสตาโรบินสกีนักศึกษาซึ่งแสดงให้เห็นว่าพลังงานของหลุมดำที่หมุนรอบตัวจะสร้างอนุภาคนอกขอบเขตเหตุการณ์ อนุภาคเหล่านั้นจะหายไปในอวกาศ Zel'dovich และ Starobinsky กล่าวในการบรรยายของพวกเขาทำให้สปินของหลุมดำหมุนไปเมื่อพวกเขาไป ในที่สุด Zel'dovich และ Starobinsky กล่าวว่าหลุมดำจะหยุดหมุน
เฟอร์กูสันเขียนและเขากลับมาที่เคมบริดจ์เพื่อทำซ้ำและปรับแต่งการคำนวณของ Zel'dovich และ Starobinksy แต่เมื่อเขาเอาผลการแทงครั้งแรกของเขาก็มีอะไรใหม่ ๆ เกิดขึ้น
"ฉันพบว่าด้วยความประหลาดใจและน่ารำคาญของฉันที่ว่าแม้แต่หลุมดำที่ไม่หมุนก็ควรจะสร้างและเปล่งอนุภาคในอัตราคงที่" ในภายหลังเขาเขียนในหนังสือ 1988 ของเขา "ประวัติย่อของเวลา"
นี่คือเหตุผลที่เขาอธิบายในหนังสือเล่มนี้:
หากหลุมดำมีอยู่ในอวกาศและกำหนดขอบเขตของเหตุการณ์และถ้าพื้นที่ว่างตลอดเวลาด้วย "คู่ของอนุภาคที่ทำลายล้างตัวเองเสมือนบางครั้งอนุภาคเหล่านั้นจะต้องปรากฏขึ้นที่ขอบของขอบเขตเหตุการณ์ของหลุมดำจริง ๆ แล้วบางคน ของคู่อนุภาคเหล่านั้นจะต้องปรากฏในตำแหน่งที่สมบูรณ์แบบด้วยอนุภาคแอนทายแมทเทอร์มวลติดลบหนึ่งแยกออกจากกันไปที่ด้านหนึ่งของขอบฟ้าเหตุการณ์และอนุภาคสสารบวกมวลอื่น ๆ แยกออกไปอีกด้านหนึ่ง
สถานการณ์แปลก ๆ นั้นจะ "เพิ่ม" อนุภาคอย่างมีประสิทธิภาพจากการกึ่งอยู่เสมือนจริงของพวกเขาให้กลายเป็นความจริงอย่างสมบูรณ์ฮอว์กิงตระหนักว่าพวกเขาจะแยกจากกันมากพอที่จะไม่ทำลายล้าง นั่นหมายความว่าอนุภาคของพลังงานและมวลจะปรากฏขึ้นจากพื้นผิวของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ และกระแสพลังงานที่แผ่ออกไปจากสิ่งที่นักฟิสิกส์เคยเชื่อว่าเป็นวัตถุมืดตลอดกาลใช้ชื่อรังสีฮอว์คิงหลังจากที่เขาอธิบายไว้ในกระดาษ 2517 ในธรรมชาติที่ชื่อว่า "หลุมดำระเบิด?"
รังสีฮอว์คิงเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งในวิธีที่นักฟิสิกส์เข้าใจจักรวาล ก่อนที่ความเข้าใจของฮอว์คิงนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสสารหรือพลังงานใด ๆ ที่หายไปในหลุมดำนั้นหายไปจากจักรวาลที่กว้างขึ้นไปตลอดกาลเช่นนั้นเหตุการณ์ขอบฟ้าของหลุมดำจะทำหน้าที่เหมือนกำแพงจากที่ไกลเกินกว่า
แต่การค้นพบของฮอว์คิงพบว่าหลุมดำจะสลายตัวเร็วขึ้นและเร็วขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป สำหรับอนุภาคเชิงบวกแต่ละอันที่ไหลออกมาจากพื้นผิวของขอบฟ้าเหตุการณ์ออกสู่จักรวาลที่กว้างขึ้นอนุภาคเชิงลบที่มีพลังงานเชิงลบและมวลจะตกลงไปในอวกาศที่อยู่นอกขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งจะลดมวลรวมและพลังงานที่ล็อคอยู่ เมื่อเวลาผ่านไปกระบวนการนั้นจะทำให้หลุมดำหดตัว และในขณะที่หดตัวลงพวกเขาจะตื่นตัวมากขึ้นเมื่อใช้รังสีฮอว์คิงและหดตัวเร็วขึ้น
ฮอว์คิงทำนายว่าจักรวาลจะต้องมี "หลุมดำดั่งเดิม" ซึ่งไม่ได้เกิดจากดาวที่ยุบตัว แต่มาจากแรงกดดันที่รุนแรงที่สุดของเอกภพยุคแรก เขาให้เหตุผลว่าหลุมดำเหล่านี้จะหดตัวลงอย่างมากในช่วงหลายพันล้านปีที่ผ่านมาและเหตุการณ์เล็ก ๆ น้อย ๆ ของพวกเขาจะทำให้เกิดการแผ่รังสีอันทรงพลังของรังสีฮอว์คิง
"หลุมดังกล่าวไม่สมควรได้รับ สีดำ: พวกเขาจริงๆ ขาวร้อน"เขาเขียนไว้ใน" ประวัติย่อของเวลา "
ในที่สุดฮอว์คิงตัดสินใจว่าพวกเขาจะระเบิด
ในขณะที่ฮอว์คิงเริ่มที่จะแบ่งปันความคิดนี้เฟอร์กูสันเขียนใน "ความคิดอิสระ" เพื่อนของเขาได้รับมันทั้งฉลาดหรือนอกรีต เมื่อเพนโรสได้ยินเสียงกระซิบของมันเขาเรียกฮอว์คิงขณะที่นักฟิสิกส์กำลังนั่งลงไปทานอาหารเย็นวันเกิดในปี 2517 และแสดงความยินดีกับเขามานานจนอาหารเย็นของเขาเย็นลง แต่หลายเดือนต่อมาผู้ดำเนินการประชุมที่ฮอว์คิงยื่นข้อเสนอของเขาขึ้นเพื่อประกาศว่า "ขยะมูลฝอยที่สุด"
วันนี้มันถือเป็นข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน
เหนือหลุมดำ
ในช่วงสี่ทศวรรษครึ่งนับตั้งแต่ "การระเบิดของหลุมดำ?" ฮอว์คิงได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยที่คัดสรรมาอย่างต่อเนื่องภายใต้ความเป็นเอกภพ - รวมถึงความคิดที่โจมตีผลงานก่อนหน้านี้ของเขาเอง (ดูตัวอย่างพาดหัว 2014 ที่น่าตกใจในธรรมชาติ "สตีเฟ่นฮอว์คิง: ไม่มีหลุมดำ" ")
ฮอว์คิงได้รับชื่อเสียงมากที่สุดในอาชีพการงานของเขาในฐานะนักสื่อสารวิทยาศาสตร์ เขาได้ติดตามผลงานคลาสสิกปี 1988 ของเขาเรื่อง "A Brief History of Time" พร้อมผลงานวิทยาศาสตร์ยอดนิยมอีก 10 เรื่องและไดอารี่ชื่อ "ประวัติโดยย่อของฉัน" (Random House, 2013)
เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดถึงการมีส่วนร่วมอย่างมหาศาลของฮอว์คิงต่อความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับจักรวาลโดยไม่รับรู้บริบทของสุขภาพที่ลดลงของเขา การมีส่วนร่วมทางฟิสิกส์สองเรื่องของฮอว์คิงเกิดขึ้นในช่วงเวลาเดียวกับที่เขาเปลี่ยนจากคนหนุ่มสาวที่สามารถเดินได้ด้วยตัวเขาเองเป็นชายที่ถูกกักตัวไว้ที่รถเข็นใช้พูดคุยกับภรรยาของเขาเพื่อถอดความคิดของเขา .
ALS ทำให้ร่างกายเป็นอัมพาต แต่อย่างน้อยในกรณีของ Hawking มันไม่ทำลายจิตใจ และสำหรับสิ่งนั้นเฟอร์กูสันเขียนฮอว์คิงได้นับตัวเองมานานแล้วว่า“ โชคดีมาก ๆ ”
"มันเป็นเรื่องจริงในปี 1964 และเป็นวันนี้" เฟอร์กูสันเขียน "ว่าเท่าที่ Hawking เป็นห่วงปัญหาด้านร่างกายของเขาก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้นที่ดีกว่าฉันรู้จักในปี 1989 ในระหว่างการสัมภาษณ์หนังสือเล่มแรกเกี่ยวกับเขา ว่าถ้าฉันจะเขียนเกี่ยวกับงานทางวิทยาศาสตร์ของเขาและล้มเหลวอย่างสิ้นเชิงที่จะพูดถึงว่าการทำงานดังกล่าวอาจเป็นตัวแทนของความสำเร็จสำหรับเขามากกว่าที่จะสำหรับคนส่วนใหญ่ที่จะได้เหมาะกับเขาดี "
ฮอว์คิงได้พูดคุยเกี่ยวกับความพิการในบริบทของการเคลื่อนไหวซึ่งเป็นเรื่องสำคัญ ในปี 1999 เขาได้เข้าร่วมกับกลุ่มผู้มีชื่อเสียง 12 คนซึ่งรวมถึงนักกิจกรรมชาวแอฟริกาใต้ Desmond Tutu ในการลงนามในสัญญาเรียกร้องให้รัฐบาลทั่วโลกเปลี่ยนความสัมพันธ์ของพวกเขากับประชากรที่พิการและขยายบริการที่ปรับปรุงชีวิตคนพิการ
ฮอว์คิงยังเป็นผู้พิทักษ์ด้านการดูแลสุขภาพที่เป็นสากลและหน่วยบริการด้านสุขภาพแห่งชาติ (National Health Service - NHS) ของสหราชอาณาจักรจนถึงการจู่โจมกระทรวงสาธารณสุขของพรรคอนุรักษ์นิยม Jeremy Hunt ในเดือนสิงหาคม 2560 สำหรับการระดมทุนอย่างไม่เพียงพอ
“ ฉันจะไม่อยู่ที่นี่หากไม่มีพลุกพล่าน” ฮอว์คิงกล่าว
Hawking มีแนวโน้มที่จะได้รับความสนใจมากที่สุดสำหรับความคิดของเขาเกี่ยวกับอนาคตของมนุษยชาติเมื่อเขาแสดงความคิดเห็นในปัญญาประดิษฐ์หรือมนุษย์ต่างดาว แต่จำนวนของการประกาศของเขาเกี่ยวกับเรื่องนี้มีมากขึ้นสู่พื้นดิน: สงครามที่เป็นปฏิปักษ์และกังวลว่าการเลิกจ้างการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของประธานาธิบดีโดนัลด์ทรัมป์อาจทำให้เกิดความเสียหายต่อโลกและการคว่ำบาตรทางวิชาการ
วิทยาศาสตร์สดปรารถนาการเร่ขายวันเกิดที่มีความสุขและอื่น ๆ อีกมากมาย
