Khi chúng ta nghĩ về những nhân vật lớn trong lịch sử khoa học, nhiều cái tên xuất hiện trong đầu. Einstein, Newton, Kepler, Galileo - tất cả các nhà lý luận và nhà tư tưởng vĩ đại đã để lại dấu ấn không thể xóa nhòa trong suốt cuộc đời của họ. Trong nhiều trường hợp, toàn bộ đóng góp của họ sẽ không được đánh giá cao cho đến sau khi họ qua đời. Nhưng những người trong chúng ta còn sống ngày nay thật may mắn khi có một nhà khoa học vĩ đại trong số chúng ta đã có những đóng góp đáng kể - Tiến sĩ Stephen Hawking.
Được nhiều người coi là Einstein hiện đại của Einstein, Hawking Hồi làm việc trong vũ trụ học và vật lý lý thuyết là không thể so sánh với những người cùng thời. Ngoài công việc nghiên cứu về các điểm kỳ dị hấp dẫn và cơ học lượng tử, ông còn chịu trách nhiệm phát hiện ra rằng các lỗ đen phát ra bức xạ. Trên hết, Hawking là một biểu tượng văn hóa, chứng thực vô số nguyên nhân, xuất hiện trên nhiều chương trình truyền hình như chính ông và viết một số cuốn sách giúp khoa học tiếp cận được nhiều khán giả hơn.
Đầu đời:
Hawking sinh ngày 8 tháng 1 năm 1942 (kỷ niệm 300 năm ngày mất của Galileo) tại Oxford, Anh. Cha mẹ anh, Frank và Isobel Hawking, đều là sinh viên của Đại học Oxford, nơi Frank học ngành y và Isobel học triết học, chính trị và kinh tế. Cặp vợ chồng ban đầu sống ở Highgate, ngoại ô Luân Đôn, nhưng chuyển đến Oxford để tránh xa các vụ đánh bom trong Thế chiến II và sinh con an toàn. Hai người sẽ có hai cô con gái, Philippa và Mary, và một đứa con trai nuôi, Edward.
Gia đình đã chuyển một lần nữa vào năm 1950, lần này đến St. Albans, Hertfordshire, bởi vì cha Stephen Stephen đã trở thành trưởng khoa ký sinh tại Viện nghiên cứu y học quốc gia (hiện là một phần của Viện nghiên cứu bệnh tật Crick). Trong khi đó, gia đình nổi tiếng là rất thông minh, nếu hơi lập dị. Họ sống đạm bạc, sống trong một ngôi nhà lớn, bừa bộn và được bảo trì kém, lái xe lòng vòng trong một chiếc taxi được chuyển đổi, và liên tục đọc sách (ngay cả ở bàn ăn tối).
Giáo dục:
Hawking bắt đầu đi học tại trường Byron House, nơi anh gặp khó khăn trong việc học đọc (mà sau này anh đổ lỗi cho phương pháp tiến bộ của trường học.) Trong khi ở St. Albans, Hawking tám tuổi theo học trường St. Albans High School for Girls trong một vài tháng (được phép vào thời điểm đó dành cho những cậu bé nhỏ tuổi hơn). Vào tháng 9 năm 1952, anh được ghi danh vào Trường Radlett trong một năm, nhưng sẽ ở lại St. Albans trong phần lớn những năm tuổi thiếu niên do những hạn chế tài chính của gia đình.
Trong khi ở đó, Hawking đã kết bạn với nhiều người, cùng chơi với anh ta, chơi pháo hoa, máy bay mô hình và thuyền, và đã thảo luận rất lâu về các chủ đề từ tôn giáo đến nhận thức ngoại cảm. Từ năm 1958, và với sự giúp đỡ của giáo viên toán học Dikran Tahta, Hawking và bạn bè đã chế tạo một máy tính từ các bộ phận đồng hồ, một tổng đài điện thoại cũ và các thành phần tái chế khác.
Mặc dù ban đầu ông không thành công về mặt học thuật, Hawking đã thể hiện năng khiếu đáng kể đối với các môn khoa học và có biệt danh là Einstein Einstein. Lấy cảm hứng từ giáo viên Tahta, anh quyết định học toán tại trường đại học. Cha anh đã hy vọng rằng con trai mình sẽ theo học Oxford và học ngành y, nhưng vì không thể học toán ở đó vào thời điểm đó, Hawking đã chọn học vật lý và hóa học.
Năm 1959, khi mới 17 tuổi, Hawking đã tham dự kỳ thi tuyển sinh Oxford và được trao học bổng. Trong 18 tháng đầu tiên, anh ta buồn chán và cô đơn, do thực tế rằng anh ta trẻ hơn so với các bạn cùng lứa và đã tìm thấy công việc này một cách kỳ cục dễ dàng. Trong năm thứ hai và thứ ba của mình, Hawking đã nỗ lực hơn để gắn kết với các bạn cùng lứa và phát triển thành một sinh viên nổi tiếng, gia nhập Câu lạc bộ Thuyền Oxford và phát triển mối quan tâm đến âm nhạc cổ điển và khoa học viễn tưởng.
Khi đến thời gian cho kỳ thi cuối cùng của mình, màn trình diễn của Hawking đã bị mờ nhạt. Thay vì trả lời tất cả các câu hỏi, anh chọn cách tập trung vào các câu hỏi vật lý lý thuyết và tránh mọi câu hỏi đòi hỏi kiến thức thực tế. Kết quả là một số điểm đưa anh ta vào ranh giới giữa danh dự hạng nhất và hạng hai. Cần một bằng danh dự hạng nhất cho các nghiên cứu sau đại học về vũ trụ học tại Cambridge, anh buộc phải thi qua (kiểm tra miệng).
Lo lắng rằng mình bị xem là một học sinh lười biếng và khó tính, Hawking đã mô tả các kế hoạch tương lai của mình như sau trong viva: Kiếm Nếu bạn trao giải cho tôi trước, tôi sẽ đến Cambridge. Nếu tôi nhận được một giây, tôi sẽ ở lại Oxford, vì vậy tôi hy vọng bạn sẽ cho tôi một thứ nhất. Tuy nhiên, Hawking được tổ chức ở mức độ cao hơn anh ta tin tưởng và đã nhận được bằng cử nhân hạng nhất (Hons.), Do đó cho phép anh ta theo đuổi công việc sau đại học tại Đại học Cambridge vào tháng 10 năm 1962.
Hawking đã trải qua một số khó khăn ban đầu trong năm đầu tiên của nghiên cứu tiến sĩ. Ông tìm thấy nền tảng toán học của mình không phù hợp với công việc trong thuyết tương đối rộng và vũ trụ học, và được giao Dennis William Sciama (một trong những người sáng lập vũ trụ học hiện đại) làm giám sát viên, thay vì nhà thiên văn học Fred Hoyle (người mà ông đã hy vọng).
Ngoài ra, trong các nghiên cứu sau đại học của mình, Hawking được chẩn đoán mắc bệnh xơ cứng teo cơ khởi phát sớm (ALS). Trong năm cuối cùng của anh ấy ở Oxford, anh ấy đã trải qua một tai nạn khi ngã xuống cầu thang, và cũng bắt đầu gặp khó khăn khi chèo thuyền và sự cố nói chậm. Khi chẩn đoán được đưa ra vào năm 1963, ông rơi vào trạng thái trầm cảm và cảm thấy có rất ít điểm trong việc tiếp tục nghiên cứu.
Tuy nhiên, triển vọng của anh sớm thay đổi, vì căn bệnh tiến triển chậm hơn so với các bác sĩ đã dự đoán - ban đầu, anh được sống hai năm. Sau đó, với sự khuyến khích của Sciama, anh trở lại với công việc của mình, và nhanh chóng nổi tiếng về sự sáng chói và nóng bỏng. Điều này đã được chứng minh khi ông công khai thách thức công trình của nhà thiên văn học nổi tiếng Fred Hoyle, người nổi tiếng vì bác bỏ lý thuyết Big Bang, tại một bài giảng vào tháng 6 năm 1964.
Khi Hawking bắt đầu nghiên cứu sau đại học, đã có nhiều cuộc tranh luận trong cộng đồng vật lý về các lý thuyết phổ biến về việc tạo ra vũ trụ: Big Bang và các lý thuyết Nhà nước ổn định. Trước đây, vũ trụ được hình thành trong một vụ nổ khổng lồ, trong đó tất cả vật chất trong vũ trụ được biết đến đều được tạo ra. Sau này, vật chất mới liên tục được tạo ra khi vũ trụ giãn nở. Hawking nhanh chóng tham gia vào cuộc tranh luận.
Hawking lấy cảm hứng từ định lý Roger Penrose, rằng một điểm kỳ dị không thời gian - một điểm mà các đại lượng được sử dụng để đo trường hấp dẫn của một thiên thể trở nên vô hạn - tồn tại ở trung tâm của một lỗ đen. Hawking đã áp dụng suy nghĩ tương tự cho toàn bộ vũ trụ, và đã viết luận án năm 1969 về chủ đề này. Ông tiếp tục nhận được học bổng nghiên cứu tại trường Cao đẳng Gonville và Caius và lấy bằng tiến sĩ vũ trụ học năm 1966.
Cũng trong thời gian này, Hawking đã gặp người vợ đầu tiên của mình, Jane Wilde. Mặc dù anh đã gặp cô ấy một thời gian ngắn trước khi chẩn đoán mắc ALS, mối quan hệ của họ vẫn tiếp tục phát triển khi anh quay trở lại để hoàn thành việc học. Hai người đính hôn vào tháng 10 năm 1964 và kết hôn vào ngày 14 tháng 7 năm 1966. Sau đó, Hawking sẽ nói rằng mối quan hệ của anh ta với Wilde đã mang lại cho anh ta một thứ gì đó để sống cho anh.
Thành tựu khoa học:
Trong luận án tiến sĩ mà ông đã viết cùng với Penrose, Hawking đã mở rộng sự tồn tại của những điểm kỳ dị đến khái niệm rằng vũ trụ có thể đã bắt đầu như một điểm kỳ dị. Bài tiểu luận chung của họ - mang tên, Sing Singularity và Geometry of Space-Time - - là người về nhì trong cuộc thi Gravity Research Foundation năm 1968 và chia sẻ danh hiệu hàng đầu với Penrose để giành giải thưởng Adams uy tín nhất năm Cambridge.
Năm 1970, Hawking trở thành một phần của Học giả xuất sắc Sherman Fairchild tham quan chương trình giáo sư, cho phép ông giảng bài tại Viện Công nghệ California (Caltech). Chính trong thời gian này, ông và Penrose đã công bố một bằng chứng kết hợp các lý thuyết về Thuyết tương đối rộng và vũ trụ học vật lý do Alexander Freidmann phát triển.
Dựa trên các phương trình Einstein, Freidmann khẳng định rằng vũ trụ rất năng động và thay đổi kích thước theo thời gian. Ông cũng khẳng định rằng không-thời gian có hình học, được xác định bởi mật độ khối lượng / năng lượng tổng thể của nó. Nếu bằng mật độ tới hạn, vũ trụ có độ cong bằng không (nghĩa là cấu hình phẳng); nếu nó nhỏ hơn mức quan trọng, vũ trụ có độ cong âm (cấu hình mở); và nếu lớn hơn quan trọng, vũ trụ có độ cong dương (cấu hình khép kín)
Theo định lý điểm kỳ dị Hawking - Penrose, nếu vũ trụ thực sự tuân theo các mô hình của thuyết tương đối rộng, thì nó phải bắt đầu như một điểm kỳ dị. Điều này về cơ bản có nghĩa là, trước Vụ nổ lớn, toàn bộ vũ trụ tồn tại như một điểm có mật độ vô hạn chứa tất cả khối lượng và không-thời gian của vũ trụ, trước khi biến động lượng tử khiến nó nhanh chóng giãn nở.
Cũng trong năm 1970, Hawking đã quy định cái được gọi là định luật thứ hai của động lực học lỗ đen. Với James M. Bardeen và Brandon Carter, ông đã đề xuất bốn định luật cơ học lỗ đen, vẽ ra sự tương đồng với bốn định luật nhiệt động lực học.
Bốn định luật này đã tuyên bố rằng - đối với một lỗ đen đứng yên, đường chân trời có trọng lực bề mặt không đổi; đối với sự nhiễu loạn của các lỗ đen đứng yên, sự thay đổi năng lượng có liên quan đến sự thay đổi diện tích, động lượng góc và điện tích; khu vực chân trời là, giả sử điều kiện năng lượng yếu, chức năng không giảm của thời gian; và rằng không thể tạo thành một lỗ đen với trọng lực bề mặt biến mất.
Năm 1971, Hawking đã phát hành một bài tiểu luận có tựa đề Lỗ đen trong Thuyết tương đối rộng, trong đó ông phỏng đoán rằng diện tích bề mặt của lỗ đen không bao giờ có thể giảm, và do đó có thể đặt giới hạn nhất định cho lượng năng lượng mà chúng phát ra. Bài tiểu luận này đã giành giải thưởng Hawking the Gravity Research Foundation vào tháng 1 năm đó.
Năm 1973, cuốn sách đầu tiên của Hawking, mà ông đã viết trong thời gian nghiên cứu hậu học với George Ellis, đã được xuất bản. Có tiêu đề, Cấu trúc quy mô lớn của không-thời gian, cuốn sách mô tả nền tảng của chính không gian và bản chất của sự giãn nở vô hạn của nó, sử dụng hình học vi phân để xem xét các hậu quả của Thuyết tương đối rộng Einstein Einstein.
Hawking được bầu làm thành viên của Hiệp hội Hoàng gia (FRS) vào năm 1974, một vài tuần sau khi công bố bức xạ Hawking (xem bên dưới). Năm 1975, ông trở lại Cambridge và được trao một vị trí mới là Reader, được dành riêng cho các học giả cao cấp có danh tiếng quốc tế nổi tiếng về nghiên cứu hoặc học bổng.
Giữa những năm cuối thập niên 1970 là thời điểm quan tâm ngày càng tăng đối với các lỗ đen, cũng như các nhà nghiên cứu liên quan đến chúng. Do đó, hồ sơ công khai của Hawking, bắt đầu phát triển và ông đã nhận được sự công nhận về mặt học thuật và công chúng, xuất hiện trong các cuộc phỏng vấn trên báo in và truyền hình và nhận được nhiều vị trí và giải thưởng danh dự.
Vào cuối những năm 1970, Hawking được bầu làm Giáo sư toán học Lucasian tại Đại học Cambridge, một vị trí danh dự được tạo ra vào năm 1663 được coi là một trong những bài viết học thuật uy tín nhất trên thế giới. Trước Hawking, những người nắm giữ trước đây bao gồm những người vĩ đại về khoa học như Ngài Isaac Newton, Joseph Larmor, Charles Babbage, George Stokes và Paul Dirac.
Bài giảng khai mạc của ông với tư cách là Giáo sư toán học Lucasian có tựa đề: Giành là kết thúc trong tầm nhìn của Vật lý lý thuyết Vật lý. Trong bài phát biểu, ông đã đề xuất N = 8 Supergravity - một lý thuyết trường lượng tử liên quan đến lực hấp dẫn trong 8 siêu đối xứng - là lý thuyết hàng đầu để giải quyết nhiều vấn đề nổi bật mà các nhà vật lý đang nghiên cứu.
Chương trình khuyến mãi của Hawking, trùng hợp với một cuộc khủng hoảng sức khỏe dẫn đến việc Hawking bị buộc phải chấp nhận một số dịch vụ điều dưỡng tại nhà. Đồng thời, ông bắt đầu thực hiện một quá trình chuyển đổi trong cách tiếp cận vật lý của mình, trở nên trực quan và suy đoán hơn thay vì nhấn mạnh vào các bằng chứng toán học. Đến năm 1981, điều này chứng kiến Hawking bắt đầu tập trung sự chú ý của mình vào lý thuyết lạm phát vũ trụ và nguồn gốc của vũ trụ.
Lý thuyết lạm phát - đã được Alan Guth đề xuất cùng năm đó - đặt ra rằng sau Vụ nổ lớn, vũ trụ ban đầu mở rộng rất nhanh trước khi chuyển sang tốc độ mở rộng chậm hơn. Đáp lại, Hawking đã trình bày công việc tại hội nghị Vatican năm đó, nơi ông cho rằng chúng có thể không có ranh giới hoặc bắt đầu với vũ trụ.
Vào mùa hè năm 1982, ông và đồng nghiệp Gary Gibbons đã tổ chức một cuộc hội thảo kéo dài ba tuần về chủ đề mang tên Hồi giáo rất sớm Vũ trụ tại Đại học Cambridge. Với Jim Hartle, một nhà vật lý người Mỹ và giáo sư vật lý tại Đại học California, ông đã đề xuất rằng trong thời kỳ đầu tiên của vũ trụ (hay còn gọi là kỷ nguyên Planck), vũ trụ không có ranh giới trong không gian.
Năm 1983, họ đã xuất bản mô hình này, được gọi là tiểu bang Hartle-Hawking. Trong số những thứ khác, nó đã khẳng định rằng trước Vụ nổ lớn, thời gian không tồn tại và khái niệm về sự khởi đầu của vũ trụ là vô nghĩa. Nó cũng thay thế điểm kỳ dị ban đầu của Vụ nổ lớn bằng một khu vực gần với Bắc Cực (tương tự như Bắc Cực thực) mà người ta không thể đi về phía bắc vì đây là điểm mà các đường gặp nhau không có ranh giới.
Đề xuất này dự đoán một vũ trụ khép kín, có nhiều ý nghĩa tồn tại, đặc biệt là về sự tồn tại của Thiên Chúa. Hawking không loại trừ sự tồn tại của Thiên Chúa, chọn sử dụng Thiên Chúa theo nghĩa bóng khi giải thích những bí ẩn của vũ trụ. Tuy nhiên, ông thường cho rằng sự tồn tại của Thiên Chúa là không cần thiết để giải thích nguồn gốc của vũ trụ, hoặc sự tồn tại của một lý thuyết trường thống nhất.
Năm 1982, ông cũng bắt đầu thực hiện một cuốn sách giải thích bản chất của vũ trụ, thuyết tương đối và cơ học lượng tử theo cách mà công chúng có thể tiếp cận được. Điều này khiến anh ký hợp đồng với Bantam Books vì mục đích xuất bản Trong một giai đoạn lịch sử tóm tắt, bản thảo đầu tiên mà ông đã hoàn thành vào năm 1984.
Sau nhiều lần sửa đổi, bản thảo cuối cùng đã được xuất bản vào năm 1988 và đã nhận được nhiều lời khen ngợi. Cuốn sách đã được dịch sang nhiều ngôn ngữ, vẫn đứng đầu danh sách bán chạy nhất ở cả Mỹ và Anh trong nhiều tháng, và cuối cùng đã bán được khoảng 9 triệu bản. Sự chú ý của truyền thông rất mãnh liệt, và Tin tức mới trang bìa tạp chí và một chương trình truyền hình đặc biệt, cả hai đều mô tả ông là Chủ nhân của Vũ trụ.
Công việc tiếp theo của Hawking trong lĩnh vực mũi tên thời gian đã dẫn đến ấn phẩm năm 1985 của một bài báo đưa ra giả thuyết rằng nếu mệnh đề không có ranh giới là chính xác, thì khi vũ trụ ngừng mở rộng và cuối cùng sụp đổ, thời gian sẽ quay ngược. Sau đó, ông sẽ rút lại khái niệm này sau khi tính toán độc lập, nhưng lý thuyết đã cung cấp cái nhìn sâu sắc có giá trị về các mối liên hệ có thể có giữa thời gian và sự giãn nở của vũ trụ.
Trong năm 1990, Hawking tiếp tục xuất bản và giảng về các lý thuyết của mình về vật lý, lỗ đen và Vụ nổ lớn. Năm 1993, ông đồng biên tập một cuốn sách với Gary Gibbons về lực hấp dẫn lượng tử Euclide, một lý thuyết mà họ đã thực hiện cùng nhau vào cuối những năm 70. Theo lý thuyết này, một phần của trường hấp dẫn trong lỗ đen có thể được đánh giá bằng cách sử dụng phương pháp tích phân chức năng, sao cho nó có thể tránh được các điểm kỳ dị.
Cùng năm đó, một bộ sưu tập các bài tiểu luận, phỏng vấn và nói chuyện ở cấp độ phổ biến, Lỗ đen và Đại học em bé và các tiểu luận khác cũng đã được xuất bản. Năm 1994, Hawking và Penrose đã giảng dạy một loạt sáu bài giảng tại Viện Cambridge Newton Newton, được xuất bản năm 1996 dưới tựa đềBản chất của không gian và thời gian“.
Đó cũng là vào những năm 1990, những phát triển lớn đã xảy ra trong cuộc sống cá nhân của Hawking. Năm 1990, anh và Jane Hawking bắt đầu thủ tục ly hôn sau nhiều năm quan hệ căng thẳng, do khuyết tật, sự hiện diện liên tục của những người chăm sóc và tình trạng người nổi tiếng của anh. Hawking tái hôn năm 1995 với Elaine Mason, người chăm sóc ông nhiều năm.
Trong những năm 2000, Hawking đã sản xuất nhiều cuốn sách mới và phiên bản mới của những cuốn sách cũ. Những điều đó được bao gồm Vũ trụ trong một Nutshell (2001), Lịch sử thời gian Briefer (2005), và Chúa đã tạo ra các số nguyên (2006). Ông cũng bắt đầu hợp tác với Jim Hartle của Đại học California, Santa Barbara và Tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) để đưa ra các lý thuyết vũ trụ học mới.
Đầu tiên trong số đó là vũ trụ học từ trên xuống của Hawking, trong đó tuyên bố rằng vũ trụ không có một trạng thái ban đầu duy nhất mà nhiều trạng thái khác nhau, và việc dự đoán trạng thái hiện tại của vũ trụ từ một trạng thái ban đầu duy nhất là không phù hợp. Phù hợp với cơ học lượng tử, vũ trụ học từ trên xuống cho thấy rằng hiện tại chọn ra quá khứ từ sự chồng chất của nhiều lịch sử có thể.
Để làm như vậy, lý thuyết cũng đưa ra một giải pháp khả thi cho câu hỏi điều chỉnh tinh tế, một cách giải quyết khả năng rằng cuộc sống chỉ có thể tồn tại khi những ràng buộc vật lý nhất định nằm trong một phạm vi hẹp. Bằng cách đưa ra mô hình vũ trụ học mới này, Hawking đã mở ra khả năng cuộc sống có thể không bị ràng buộc bởi những hạn chế như vậy và có thể phong phú hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây.
Năm 2006, Hawking và người vợ thứ hai, Elaine Mason, lặng lẽ ly dị, và Hawking đã nối lại mối quan hệ gần gũi hơn với người vợ đầu Jane, các con của anh (Robert, Lucy và Timothy) và các cháu. Năm 2009, ông nghỉ hưu với tư cách là Giáo sư toán học Lucasian, được yêu cầu theo quy định của Đại học Cambridge. Hawking tiếp tục làm giám đốc nghiên cứu tại Khoa Toán ứng dụng và Vật lý lý thuyết của Đại học Cambridge kể từ đó, và không có dấu hiệu nghỉ hưu.
Cấm Hawking Phóng xạ và các lỗ thông tin lỗ đen của hoàng tử
Đầu những năm 1970, Hawking Lành bắt đầu nghiên cứu về cái được gọi là định lý không tóc. Dựa trên các phương trình hấp dẫn và điện từ Einstein trong thuyết tương đối rộng, định lý nói rằng tất cả các lỗ đen có thể được đặc trưng hoàn toàn chỉ bằng ba thông số cổ điển có thể quan sát được bên ngoài: khối lượng, điện tích và động lượng góc.
Trong kịch bản này, tất cả các thông tin khác về vấn đề hình thành lỗ đen hoặc rơi vào đó (mà tóc của 'được dùng như một phép ẩn dụ), đã biến mất ra sau chân trời sự kiện của lỗ đen, và do đó được bảo tồn nhưng vĩnh viễn không thể tiếp cận với các nhà quan sát bên ngoài.
Năm 1973, Hawking tới Moscow và gặp gỡ các nhà khoa học Liên Xô Yakov Borisovich Zel Khăndovich và Alexei Starobinsky. Trong các cuộc thảo luận của ông với họ về công việc của họ, họ đã cho ông thấy nguyên tắc không chắc chắn đã chứng minh rằng các lỗ đen sẽ phát ra các hạt như thế nào. Điều này mâu thuẫn với định luật thứ hai của Hawking, về nhiệt động lực học của lỗ đen (tức là các lỗ đen có thể trở nên nhỏ hơn) vì điều đó có nghĩa là bằng cách mất năng lượng, họ phải mất khối lượng.
Hơn nữa, nó hỗ trợ một lý thuyết tiến bộ bởi Jacob Bekenstein, một sinh viên tốt nghiệp của Đại học John Wheeler, rằng các hố đen nên có nhiệt độ hữu hạn, không bằng không và entropy. Tất cả những điều này mâu thuẫn với định lý không có tóc của người Bỉ về người da đen. Hawking đã sửa đổi định lý này ngay sau đó, cho thấy rằng khi tính đến các hiệu ứng cơ học lượng tử, người ta thấy rằng các lỗ đen phát ra bức xạ nhiệt ở nhiệt độ.
Từ năm 1974 trở đi, Hawking đã trình bày kết quả của Bekenstein, cho thấy các lỗ đen phát ra bức xạ. Điều này được biết đến với tên gọi bức xạ Haw Hawking, và ban đầu gây tranh cãi. Tuy nhiên, vào cuối những năm 1970 và sau khi công bố nghiên cứu sâu hơn, phát hiện này đã được chấp nhận rộng rãi như một bước đột phá quan trọng trong vật lý lý thuyết.
Tuy nhiên, một trong những điểm vượt trội của lý thuyết này là khả năng các hố đen dần mất đi khối lượng và năng lượng. Bởi vì điều này, các lỗ đen mất khối lượng lớn hơn chúng có được thông qua các phương tiện khác dự kiến sẽ thu nhỏ lại và cuối cùng biến mất - một hiện tượng được gọi là lỗ đen bay hơi.
Vào năm 1981, Hawking đã đề xuất rằng thông tin trong một lỗ đen bị mất một cách không thể cứu vãn khi một lỗ đen bốc hơi, được biết đến với cái tên Nghịch lý Thông tin Lỗ đen. Điều này nói rằng thông tin vật lý có thể biến mất vĩnh viễn trong một lỗ đen, cho phép nhiều trạng thái vật lý chuyển sang cùng một trạng thái.
Điều này đã gây tranh cãi vì nó vi phạm hai nguyên lý cơ bản của vật lý lượng tử. Về nguyên tắc, vật lý lượng tử cho chúng ta biết rằng thông tin đầy đủ về một hệ vật lý - tức là trạng thái của vật chất của nó (khối lượng, vị trí, spin, nhiệt độ, v.v.) - được mã hóa trong hàm sóng của nó cho đến khi hàm sóng đó sụp đổ. Điều này lần lượt đưa ra hai nguyên tắc khác.
Đầu tiên là Thuyết xác định lượng tử, nói rằng - với hàm sóng hiện tại - những thay đổi trong tương lai được xác định duy nhất bởi toán tử tiến hóa. Thứ hai là Reversibility, trong đó nói rằng toán tử tiến hóa có nghịch đảo, nghĩa là các hàm sóng trong quá khứ là duy nhất tương tự. Sự kết hợp của những điều này có nghĩa là thông tin về trạng thái lượng tử của vật chất phải luôn được bảo tồn.
Bằng cách đề xuất rằng thông tin này biến mất một khi một màu đen bốc hơi, Hawking về cơ bản đã tạo ra một nghịch lý cơ bản. Nếu một lỗ đen có thể bốc hơi, khiến tất cả thông tin về hàm sóng lượng tử biến mất, thì thực tế thông tin có thể bị mất mãi mãi. Đây là chủ đề của cuộc tranh luận đang diễn ra giữa các nhà khoa học, một vấn đề vẫn chưa được giải quyết.
Tuy nhiên, đến năm 2003, sự đồng thuận ngày càng tăng giữa các nhà vật lý là Hawking đã sai về việc mất thông tin trong một lỗ đen. Trong một bài giảng năm 2004 tại Dublin, ông đã thừa nhận đặt cược của mình với đồng nghiệp John Preskill của Caltech (mà ông đã thực hiện vào năm 1997), nhưng đã mô tả giải pháp gây tranh cãi của riêng mình cho vấn đề nghịch lý - rằng các lỗ đen có thể có nhiều hơn một cấu trúc liên kết.
Trong bài báo năm 2005, ông đã xuất bản về chủ đề - Mất thông tin trong lỗ đen - ông lập luận rằng nghịch lý thông tin được giải thích bằng cách kiểm tra tất cả các lịch sử thay thế của vũ trụ, với việc mất thông tin ở những người có lỗ đen bị hủy bỏ bởi những người không có . Kể từ tháng 1 năm 2014, Hawking đã mô tả Nghịch lý thông tin về lỗ đen là lỗi lầm lớn nhất của ông.
Thành tựu khác:
Ngoài việc thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về các lỗ đen và vũ trụ học thông qua việc áp dụng thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử, Stephen Hawking cũng là trụ cột trong việc đưa khoa học đến với nhiều đối tượng hơn. Trong suốt sự nghiệp của mình, ông đã xuất bản nhiều cuốn sách nổi tiếng, đi du lịch và giảng dạy rộng rãi, và đã xuất hiện nhiều lần và thực hiện công việc lồng tiếng cho các chương trình truyền hình, phim ảnh và thậm chí cung cấp lời tường thuật cho bài hát Pink Floyd, Keep Keep Talking.
Phiên bản điện ảnh của Trong một giai đoạn lịch sử tóm tắt, do Errol Morris đạo diễn và Steven Spielberg sản xuất, được công chiếu năm 1992. Hawking muốn bộ phim mang tính khoa học hơn là tiểu sử, nhưng ông đã bị thuyết phục theo cách khác. Năm 1997, một bộ phim truyền hình sáu phần Vũ trụ Stephen Hawking từ được công chiếu trên PBS, với một cuốn sách đồng hành cũng được phát hành.
Năm 2007, Hawking và con gái Lucy xuất bản Chìa khóa bí mật của vũ trụ, một cuốn sách thiếu nhi được thiết kế để giải thích vật lý lý thuyết theo kiểu dễ tiếp cận và có các nhân vật tương tự như trong gia đình Hawking. Cuốn sách được theo sau bởi ba phần tiếp theo - Săn tìm kho báu vũ trụ (2009), George và Vụ Nổ (2011), George và Bộ luật không thể phá vỡ (2014).
Kể từ những năm 1990, Hawking cũng là một hình mẫu chính cho những người đối phó với khuyết tật và bệnh thoái hóa, và khả năng nhận thức và nghiên cứu về khuyết tật của ông là vô song. Vào đầu thế kỷ, ông và mười một ngôi sao sáng khác đã tham gia với Phục hồi chức năng quốc tế để ký Điều lệ cho thiên niên kỷ thứ ba về người khuyết tật, trong đó kêu gọi các chính phủ trên thế giới ngăn ngừa khuyết tật và bảo vệ quyền khuyết tật.
Được thúc đẩy bởi mong muốn tăng sự quan tâm của công chúng đối với tàu vũ trụ và thể hiện tiềm năng của người khuyết tật, vào năm 2007, anh đã tham gia chuyến bay không trọng lực trong một chiếc Vometit Comet, một chiếc máy bay được trang bị đặc biệt có thể nhảy và trèo lên không trung để mô phỏng cảm giác không trọng lượng - lịch sự của Tập đoàn Zero Gravity, trong thời gian đó anh đã trải qua tám lần không trọng lượng.
Vào tháng 8 năm 2012, Hawking thuật lại phân đoạn của En Enmentment của lễ khai mạc Paralympics mùa hè 2012. Vào tháng 9 năm 2013, ông đã bày tỏ sự ủng hộ cho việc hợp pháp hóa việc tự tử được hỗ trợ cho người bị bệnh nan y. Vào tháng 8 năm 2014, Hawking đã chấp nhận Thử thách Ice Xô để thúc đẩy nhận thức về ALS / MND và nâng cao đóng góp cho nghiên cứu. Khi anh bị viêm phổi năm 2013, anh được khuyên không nên đổ đá lên người, nhưng các con anh đã tình nguyện chấp nhận thử thách thay cho anh.
Trong sự nghiệp của mình, Hawking cũng là một nhà giáo dục tận tụy, đã trực tiếp giám sát 39 nghiên cứu sinh thành công. Ông cũng đã cho mượn tên của mình để tìm kiếm trí thông minh ngoài hành tinh và cuộc tranh luận về sự phát triển của robot và trí tuệ nhân tạo. Vào ngày 20 tháng 7 năm 2015, Stephen Hawking đã giúp khởi động các Sáng kiến Đột phá, một nỗ lực tìm kiếm sự sống ngoài trái đất trong vũ trụ.
Cũng trong năm 2015, Hawking cho mượn tiếng nói và vị thế người nổi tiếng của mình để quảng bá cho Mục tiêu toàn cầu, một loạt 17 mục tiêu được Hội nghị thượng đỉnh phát triển bền vững của Liên hợp quốc thông qua nhằm chấm dứt nghèo đói cùng cực, bất bình đẳng xã hội và khắc phục biến đổi khí hậu trong quá trình tiếp theo 15 năm.
Danh dự và di sản:
Như đã lưu ý, vào năm 1974, Hawking đã được bầu làm thành viên của Hiệp hội Hoàng gia (FRS), và là một trong những nhà khoa học trẻ nhất trở thành thành viên. Vào thời điểm đó, đề cử của ông đọc:
Hawking đã có những đóng góp lớn cho lĩnh vực thuyết tương đối rộng. Những điều này xuất phát từ một sự hiểu biết sâu sắc về những gì có liên quan đến vật lý và thiên văn học, và đặc biệt là từ sự thành thạo các kỹ thuật toán học hoàn toàn mới. Sau công trình tiên phong của Penrose, ông đã thành lập, một phần và một phần hợp tác với Penrose, một loạt các định lý mạnh mẽ liên tiếp thiết lập kết quả cơ bản rằng tất cả các mô hình vũ trụ hiện thực phải có điểm kỳ dị. Sử dụng các kỹ thuật tương tự, Hawking đã chứng minh các định lý cơ bản về các định luật chi phối các lỗ đen: rằng các giải pháp đứng yên của phương trình Einstein với các chân trời sự kiện trơn tru nhất thiết phải là đối xứng trục; và rằng trong quá trình tiến hóa và tương tác của các lỗ đen, tổng diện tích bề mặt của các chân trời sự kiện phải tăng lên. Hợp tác với G. Ellis, Hawking là tác giả của một chuyên luận ấn tượng và nguyên bản về Thời gian không gian trên biển trong thời gian lớn.
Công việc quan trọng khác của Hawking liên quan đến việc giải thích các quan sát vũ trụ và thiết kế các máy dò sóng hấp dẫn.
Năm 1975, ông được trao cả Huy chương Eddington và Huy chương Vàng Pius XI, và năm 1976 Giải thưởng Dannie Heineman, Giải thưởng Maxwell và Huy chương Hughes. Năm 1977, ông được bổ nhiệm làm giáo sư với chức danh vật lý hấp dẫn và nhận Huân chương Albert Einstein và bằng tiến sĩ danh dự của Đại học Oxford vào năm sau.
Năm 1981, Hawking được trao Huân chương Franklin của Mỹ, sau đó là Huân chương Huân chương của Đế chế Anh (CBE) vào năm sau. Trong phần còn lại của thập kỷ, ông đã ba lần được vinh danh, lần đầu tiên với Huy chương Vàng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia năm 1985, Huy chương Paul Dirac năm 1987 và cùng với Penrose, với Giải thưởng Sói danh giá năm 1988. Năm 1989, ông được bổ nhiệm làm Thành viên của Hội đồng hành danh dự (CH), nhưng được cho là đã từ chối một hiệp sĩ.
Năm 1999, Hawking đã được trao giải thưởng Julius Edgar Lilienfeld của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ. Năm 2002, sau một cuộc bỏ phiếu trên toàn Vương quốc Anh, BBC đã đưa ông vào danh sách 100 người Anh vĩ đại nhất của họ. Gần đây, Hawking đã được trao Huân chương Copley từ Hiệp hội Hoàng gia (2006), Huân chương Tự do của Tổng thống, danh dự dân sự cao nhất của Mỹ (2009) và Giải thưởng Vật lý cơ bản đặc biệt của Nga (2013).
Một số tòa nhà đã được đặt theo tên ông, bao gồm Bảo tàng Khoa học Stephen W. Hawking ở San Salvador, El Salvador, Tòa nhà Stephen Hawking ở Cambridge và Trung tâm Stephen Hawking tại Viện Perimet ở Canada. Và với sự liên kết của Hawking, với thời gian, anh đã được chọn để tiết lộ cơ chế Chron Chronageage Chron - hay còn gọi là cơ khí. Đồng hồ Corpus - tại Corpus Christi College Cambridge vào tháng 9 năm 2008.
Cũng trong năm 2008, khi đi du lịch tới Tây Ban Nha, Hawking đã nhận được giải thưởng Fonseca - một giải thưởng thường niên được tạo ra bởi Đại học Santiago de Compostela, được trao cho những người có thành tích xuất sắc trong truyền thông khoa học. Hawking được trao giải thưởng vì sự thông thạo đặc biệt của ông trong việc phổ biến các khái niệm phức tạp trong Vật lý ở góc độ hiểu biết hiện tại của chúng ta về Vũ trụ, kết hợp với sự xuất sắc khoa học cao nhất và trở thành tài liệu tham khảo công khai về khoa học trên toàn thế giới. Giáo dục
Nhiều bộ phim đã được thực hiện về Stephen Hawking trong những năm qua. Chúng bao gồm các đề cập trước đóTrong một giai đoạn lịch sử tóm tắt, bộ phim tiểu sử năm 1991 của đạo diễn Errol Morris và Stephen Spielberg; Hawking, một bộ phim truyền hình BBC năm 2004 do Benedict Cumberbatch đóng vai chính; bộ phim tài liệu năm 2013 có tựa đề là Haw Hawking, của Stephen Finnigan.
Gần đây nhất, có bộ phim năm 2014 Lý thuyết của mọi thứ đã ghi lại cuộc đời của Stephen Hawking và vợ Jane. Đạo diễn James Marsh, bộ phim có sự tham gia của Eddie Redmayne trong vai giáo sư Hawking và Felicity Jones trong vai Jane Hawking.
Tử vong:
Tiến sĩ Stephen Hawking đã qua đời vào đầu giờ thứ Tư ngày 14 tháng 3 năm 2018 tại nhà riêng ở Cambridge. Theo lời tuyên bố của gia đình, anh qua đời bình yên. Ông đã 76 tuổi và được người vợ đầu tiên Jane Wilde và ba đứa con của họ sống sót - Lucy, Robert và Tim.
Khi tất cả được nói và thực hiện, Stephen Hawking là nhà khoa học nổi tiếng nhất còn sống trong thời kỳ hiện đại. Công trình của ông trong lĩnh vực vật lý thiên văn và cơ học lượng tử đã dẫn đến một bước đột phá trong sự hiểu biết của chúng ta về thời gian và không gian, và có khả năng sẽ được các nhà khoa học đổ ra trong nhiều thập kỷ. Ngoài ra, ông đã làm nhiều hơn bất kỳ nhà khoa học sống nào để làm cho khoa học có thể tiếp cận và thú vị với công chúng.
Trên hết, ông đi khắp thế giới và giảng về các chủ đề từ khoa học và vũ trụ học cho đến nhân quyền, trí tuệ nhân tạo và tương lai của loài người. Ông cũng sử dụng trạng thái người nổi tiếng đủ khả năng để thúc đẩy các nguyên nhân của nghiên cứu khoa học, khám phá không gian, nhận thức về khuyết tật và các nguyên nhân nhân đạo bất cứ khi nào có thể.
Trong tất cả các khía cạnh này, anh ta rất giống với người tiền nhiệm của mình, Albert Einstein - một người nổi tiếng có tầm ảnh hưởng khoa học khác, người chắc chắn sử dụng sức mạnh của mình để chống lại sự thiếu hiểu biết và thúc đẩy các mục đích nhân đạo. But what was especially impressive in all of this is that Hawking has managed to maintain his commitment to science and a very busy schedule while dealing with a degenerative disease.
For over 50 years, Hawking lived with a disease that doctor’s initially thought would take his life within just two. And yet, he not only managed to make his greatest scientific contributions while dealing with ever-increasing problems of mobility and speech, he also became a jet-setting personality who travelled all around the world to address audiences and inspire people.
His passing was mourned by millions worldwide and, in the worlds of famed scientist and science communicator Neil DeGrasse Tyson , “left an intellectual vacuum in its wake”. Without a doubt, history will place Dr. Hawking among such luminaries as Einstein, Newton, Galileo and Curie as one of the greatest scientific minds that ever lived.
We have many great articles about Stephen Hawking here at Space Magazine. Here is one about Hawking Radiation, How Do Black Holes Evaporate?, why Hawking could be Wrong About Black Holes, and recent experiments to Replicate Hawking Radiation in a Laboratory.
And here are some video interviews where Hawking addresses how God is not necessary for the creation of the Universe, and the trailer for Theory of Everything.
Astronomy Cast has a number of great podcasts that deal with Hawing and his discoveries, like: Episode 138: Quantum Mechanics, and Questions Show: Hidden Fusion, the Speed of Neutrinos, and Hawking Radiation.
For more information, check out Stephen Hawking’s website, and his page at Biography.com
