«آیا صدای مرا می شنوید؟

زمانه ای است بی نظیر برای زندگی کردن و تحقیق در باره فیزیک نظری. تصویر ما از کیهان در 50 سال گذشته به طرز شگفت آوری تغییری کرده است. بسیار خرسند خواهم بود اگر توانسته باشم که سهم بسیار کوچکی در این تغییر دیدگاه داشته باشم. بنابرین به یاد داشته باشید که به ستارگان نگاه کنید و نه به پایین و به پاهایتان! سعی کنید معنای هر آن چه را که می بینید را درک کنید و دلیلی وجود این کیهان را بفهمید. کنجکاو باشید! ... و اگر چه زندگی می تواند بسیار سخت باشد ولی بدانید که همواره چیزی وجود دارد که شما می توانید آن را به بهترین نحو انجام دهید و در آن موفق باشید. مهم این است که هیچ وقت مایوس نشوید.

متشکریم که به من گوش دادید»

استیون هاوکینگ 1942-2018

جملات بالا یکی از مشهورترین سخنرانی های کوتاه زمان معاصر ما است. استیون هاوکینگ فیزیکدان نظری، کیهان شناس و نسبیت عام دان معروف که شهرتش از مرزهای آکادمی فراتر رفته بود، امروز 14 مارس 2018 در خانه اش در کمبریج در گذشت.

استیون هاوکینگ که به دلیل شرایط خاص جسمی و بیماریش بیش از نیم قرن بر روی صندلی چرخدار نشست؛ نماد اراده و نامحدود بودن توانایی ذهن انسان شد. نظرات هاوکینگ درباره سیاه چاله ها، آغاز عالم و رشد ساختارها در کیهان باعث معروفیت او در میان دانشمندان، جامعه علمی و عموم مردم شد.

کتاب معروف تاریخچه مختصر زمان در سال 1988 چاپ شد و در زمان کوتاهی میلیون ها نسخه از آن فروش رفت و به بیش از 40 زبان ترجمه شد. این کتاب یکی از مشهورترین و پرفروش ترین کتاب های علمی برای عموم است.

از این رو هاوکینگ به دلیل شرایط خاص جسمی و کتاب های عمومی وی که چندان ساده هم نیستند، تبدیل به یکی از موثرترین دانشمندان نیمه دوم قرن بیستم شد که در ترویج و عمومی سازی علم نقش بسزایی داشت.

استیون در 8 ژانویه سال 1942 در آکسفور متولد شد. خود هاوکینگ در کتابش می گوید که وی 300 سال پس از مرگ گالیله متولد شده است. شاید خود نیز می دانست که پا در جای بزرگان می نهد. در سال 1959 به دانشگاه آکسفورد رفت و مشغول تحصیل در علوم طبیعی شد. اما در 21 سالگی و در سال 1963 به بیماری عصبی نورون حرکتی Motor neuron disease مبتلا شد. بیماری که قربانیش را طبق نظر پزشکان باید در کمتر از دو سال از بین می برد، ولی استیون تسلیم مرگ نشد و 55 سال با این بیماری جنگید و تصویر ما را از کیهان تغییر داد.

در زمان اتمام دوره کارشناسی هیات داوران را متقاعد کرد که به او نمره عالی بدهند تا او بتواند دوره دکتری را در کمبریج سپری کند. هیات داوران که بین نمره عالی و بسیار خوب در تردید بودند به او امتیاز عالی را دادند که شاید فکر می کردند که با این کار از دست این جوان نامتعارف خلاص خواهند شد.

استیون به کمبریج می رود . او در ابتدا می خواهد که با فرد هویل Fred Hoyle معروف کار کند هویلی که معتقد به کیهان ایستا بود. بعد ها هاوکینگ می گوید که یکی از شانس های او این بوده است که در آن زمان سر هویل بسیار شلوغ بوده و دانشجو جدید نمی پذیرفته است. هاوکینگ با شیامای Dennis W. Sciama معروف به پژوهش می پردازد و این نقطه عطف اوست! او بعد ها تبدیل به یکی از متنقدان هویل و کیهان ایستا می شود.

در سال 1970 میلادی همراه فیزیکدان برجسته و همکار سالیان متمادی خود راجرپنروز Roger Penrose نشان می دهند که تکینگی هایی که در مرکز سیاهچاله ها به صورت نظری وجود دارد می تواند برای کیهان اولیه نیز وجود داشته باشد. یعنی کیهان از یک تکینگی شروع شده است! تکینگی که به زبان غیردقیق علمی به آن امروزه مهبانگ Big Bang می گویند.

پژوهش های مهم هاوکینگ و پنروز در باره تکینگی های سیاهچاله و کیهان نشان از وجود یک سوال بزرگ و عمیق در فیزیک نظری دارد. این که گرانش به زبان نسبیت عام و مکانیک کوانتوم در این دو پدیده با هم جمع نمی شوند و وجود تکینگی (بی نهایت ها در چگالی و یا هر کمیت فیزیکی دیگر) نشان از ابتر بودن درک ما از طبیعت است.

دومین کار مهم هاوکینگ در باره استفاده همزمان سیاهچاله هاو مکانیک کوانتومی بود. هاوکینگ نشان داد که تولید زوج ذره و پادذره در خلا که از ویژگی های مکانیک کوانتومی است در نزدیک افق سیاهچاله می تواند باعث تبخیر آن شود!

هاوکینگ ادعا کرد که از زوج ایجاد شده در نزدیکی افق، پادذره به درون سیاهچاله می افت و از آن جا که انرژی منفی دارد باعث کاهش جرم سیاهچاله و تابش جسم سیاه می شود تابشی که امروزه به آن تابش هاوکینگ می گویند.

( نگاه کنیده به مقاله تولید ذرات توسط ساهچاله ها Particle Creation by Black Holes و انفجار سیاهچاله ها Black hole explosions)

هاوکینگ نشان داد که آهنگ تبخیر سیاهچاله نسبت معکوس با جرم سیاهچاله دارد این بدین معنا است که سیاهچاله های پرجرم به اندازه جرم خورشید و بالاتر بسیار آهسته جرم از دست می دهند در حالی که سیاهچاله های مینیاتوری در طول تاریخچه کیهان می توانند تبخیر شوند. در همین سال ها بود که هاوکینگ و همکارانش گیبونز G.W. Gibbons ، کارتر B. Carter ، پنروز و باردین Bardeen و ... درباره افق سیاهچاله ، ترمودینامیک سیاهچاله ها، قضایای تکینیگی پژوهش های برجسته ای را انجام دادند. (نگاه کنید Cosmological Event Horizons, Thermodynamics, and Particle Creation) و (The Four laws of black hole mechanics)

این ایده ها جامعه علمی را متقاعد کرد که یک دانشمند برجسته در دوران ما زندگی می کند. هاوکینگ در 32 سالگی عضو جامعه سلطنتی انگلستان Royal Society of Science شد . پنج سال بعد در سال 1979 کرسی لوکاسین Lucasian Professor of Mathematics را که معروف ترین کرسی علمی در انگلستان را به او دادند. کرسی که ایزاک نیوتن، چالرز بابیج Charles Babbage و پاول دیراک آن را داشتند. هاوکینگ تا 67 سالگی صاحب کرسی لوکاسین بود.

نظریه تابش هاوکینگ سیاهچاله ها سرآغاز یکی از داغ ترین مناظرات تاریخ علم مدرن شد. اگر سیاهچاله ها بر اثر فیزیک مکانیک کوانتومی تابش جسم سیاه دارند، اطلاعات اجسامی که در داخل سیاهچاله می افتند چه می شود؟

هاوکینگ با این گزاره متناقض نما اطلاعات را بنا گذاشت. استیون فکرمی کرد که این پدیده به معنی گم شدن اطلاعات و نقض پایستگی اطلاعات که از فرض های مهم مکانیک کوانتومی است، می شود. فیزیکدانان بسیاری پس از این گزاره به مخالفت با هاوکینگ پرداختند. البته این مخالفت ها باعث و بانی شروع مطالعات بسیار هیجان انگیز در فیزیک نظری و در سرحد مکانیک کوانتومی و نسبیت عام شد. ساسکایند، پنروز، پالچینسکی، بکنشتاین و ... نمونه ای از برجسته ترین فیزیکدانان نظری هستند که در سه دهه اخیر برروی متناقض نما هاوکینگ مطالعه کردند.

ماریکا تیلور دانشجو هاوکینگ که هم اکنون استاد دانشگاه ساوت همتون Southampton University است به یاد می آورد که چگونه هاوکینگ در یکی از اجتماعات علمی اعتراف می کند که هم اکنون موافق مخالفشان است!! اطلاعات در سیاهچاله ها نباید از بین برود و فهمیدن مکانیزم این بقا شاید دریچه ای باشد به سوی نظریه گرانش کوانتومی!

( نگاه کنید به مقالات استرومینگر و کامران وفا Microscopic origin of the Bekenstein-Hawking entropy

هاوکینگ که همواره در زیر ذره بین رسانه بود و از دهه 80 میلادی به بعد تبدیل به یکی از نمادهای علم مدرن شده بود زندگی خانوادگی پرداستانی داشت. زندگی مشترک با هم دوره ای دانشگاه جین هاوکینگ Jane Hawking، تلاش های جین برای سلامتی استیون، پایان زندگی مشترکشان، ازدواج هاوکینگ با پرستارش و همه اتفاقات ریز و درشت استیون نشان از زندگی انسانی داشت که با تمام سختی ها زندگی کرد همراه دوست داشتن ها، سهوها و خطاها ... موسیقی برای به حرکت درآوردن ستاره ها Music to Move the Stars خودنوشته ای از جین است که سال های پرفراز و نشیب زندگی با استیون را از زبان یکی از نزدیکانش به تصویر می کشد.

اما دوباره علم...

سومین پژوهش مهم هاوکینگ، مجموع های کارهایی است که وی در ارتباط دادن اختلالات اولیه کوانتومی در مدل های آغازین کیهان و ساختارهای اخیر کیهانی انجام داد. کتاب ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی در فضا و زمان The Large Scale Structure of Space-Time که همراه جورج الیس در دهه هفتاد میلادی نوشت یکی از مهم ترین کتاب های پژوهش محور در زمینه کیهان شناسی است. همچنین ایده های هاوکینگ درباره حل مسئله تکینگی اولیه کیهان مانند مقاله معروفش با هارتل Wave Function of the Universe انگیزه جدی در پژوهش های کیهان شناسی نظری شد.

هاوکینگ برند ه جایزه های معتبر آلبرت اینشتین، جایزه وولف Wolf prize، مدال کوپلی Copley medal و فیزیک بنیادی Fundamental Physics Prize شد . البته باید خاطر نشان شد که هاوکینگ جایزه نوبل فیزیک را دریافت نکرد.

امروز 14 مارس 139 سال پس از تولد اینشتین هاوکینگ در گذشت. مردی که به گفته خانواده اش و هم نظری جامعه علمی دانشمندی بزرگ، مردی استثنایی، صبور، شجاع و شوخ بود. هاوکینگ الهام بخش میلیون ها انسان شد و خواهد بود.

بیشک فکر کردن درباره کیهان، چرایی و چگونگی آن، دلیل وجود این کیهان بزرگ و درک قوانینش آن داستان پرشوری است که انسان را متمایز می کند، زندگی اش را معنا دار.

و بیشک هاوکینگ ستاره علم معاصر نماد تلاش ذهن انسانی است برای درک کیهان ...

نویسنده خبر: شانت باغرام