عندما نفكر في الشخصيات الرئيسية في تاريخ العلم ، يتبادر إلى الذهن العديد من الأسماء. أينشتاين ونيوتن وكيبلر وغاليليو - جميع المنظرين والمفكرين العظماء الذين تركوا علامة لا تمحى خلال حياتهم. في كثير من الحالات ، لن يتم تقدير المدى الكامل لمساهماتهم إلا بعد وفاتهم. لكن أولئك الذين هم على قيد الحياة اليوم محظوظون لوجود عالم كبير بيننا قدم مساهمات كبيرة - الدكتور ستيفين هوكينج.
اعتبره الكثيرون "آينشتاين الحديث" ، عمل هوكينج في علم الكونيات والفيزياء النظرية لا مثيل له بين معاصريه. بالإضافة إلى عمله على تفرد الجاذبية وميكانيكا الكم ، كان مسؤولًا أيضًا عن اكتشاف أن الثقوب السوداء تنبعث منها الإشعاع. علاوة على ذلك ، كان Hawking رمزًا ثقافيًا ، حيث أيد أسبابًا لا حصر لها ، وظهر في العديد من البرامج التلفزيونية بنفسه ، ولفظ العديد من الكتب التي جعلت العلوم في متناول جمهور أوسع.
حياة سابقة:
ولد هوكينج في 8 يناير 1942 (الذكرى 300 لوفاة جاليليو) في أكسفورد ، إنجلترا. كان والديه فرانك وإيزوبيل هوكينج طالبين في جامعة أكسفورد ، حيث درس فرانك الطب ودرست إيزوبيل الفلسفة والسياسة والاقتصاد. عاش الزوجان في الأصل في هاي جيت ، إحدى ضواحي لندن ، لكنهما انتقلتا إلى أكسفورد للابتعاد عن التفجيرات خلال الحرب العالمية الثانية وولادة طفلهما في أمان. كان لدى الاثنين ابنتان ، فيليبا وماري ، وابن بالتبني ، إدوارد.
انتقلت العائلة مرة أخرى في عام 1950 ، هذه المرة إلى سانت ألبانز ، هيرتفوردشاير ، لأن والد ستيفين أصبح رئيس علم الطفيليات في المعهد الوطني للبحوث الطبية (الآن جزء من معهد فرانسيس كريك). أثناء وجودها هناك ، اكتسبت العائلة سمعة لكونها ذكية للغاية ، إذا كانت غريبة بعض الشيء. كانوا يعيشون بشكل مقتصد ، ويعيشون في منزل كبير مزدحم وسيء الصيانة ، ويتجولون في سيارة تاكسي محولة ، ويقرأون باستمرار (حتى على مائدة العشاء).
التعليم:
بدأ هوكينغ تعليمه في مدرسة بايرون هاوس ، حيث واجه صعوبة في تعلم القراءة (والتي ألقى باللوم عليها فيما بعد على "الأساليب التقدمية" للمدرسة.) أثناء وجوده في سانت ألبانز ، حضر هوكينج البالغ من العمر ثماني سنوات سانت ألبانز هاي. مدرسة البنات لبضعة أشهر (التي سمحت في ذلك الوقت للأولاد الصغار). في سبتمبر 1952 ، التحق بمدرسة رادليت لمدة عام ، لكنه سيبقى في سانت ألبانز معظم سنوات مراهقته بسبب القيود المالية للعائلة.
أثناء وجوده ، قام هوكينج بتكوين العديد من الأصدقاء ، الذين لعب معهم ألعاب اللوح ، وصنعوا الألعاب النارية ، والطائرات النموذجية والقوارب ، وأجرى مناقشات طويلة مع مواضيع تتراوح من الدين إلى الإدراك خارج الحواس. من عام 1958 ، وبمساعدة مدرس الرياضيات Dikran Tahta ، بنى Hawking وأصدقائه جهاز كمبيوتر من أجزاء الساعة ولوحة مفاتيح هاتف قديمة ومكونات أخرى معاد تدويرها.
على الرغم من أنه لم يكن ناجحًا في البداية أكاديميًا ، فقد أظهر هوكينج قدرًا كبيرًا من الموضوعات العلمية وكان يلقب بـ "أينشتاين". مستوحى من معلمه طهطا ، قرر دراسة الرياضيات في الجامعة. كان والده يأمل في أن يحضر ابنه أكسفورد ويدرس الطب ، ولكن نظرًا لأنه لم يكن من الممكن دراسة الرياضيات هناك في ذلك الوقت ، اختار هوكينج دراسة الفيزياء والكيمياء.
في عام 1959 ، عندما كان عمره 17 عامًا فقط ، أجرى هوكينج امتحان القبول في أكسفورد وحصل على منحة دراسية. خلال الأشهر الـ 18 الأولى ، كان يشعر بالملل والوحدة ، لأنه كان أصغر من أقرانه ووجد العمل "سهل للغاية". خلال سنته الثانية والثالثة ، قام هوكينج بمحاولات أكبر للتواصل مع أقرانه وتطور ليصبح طالبًا مشهورًا ، وانضم إلى نادي أكسفورد بوت ويطور اهتمامًا بالموسيقى الكلاسيكية والخيال العلمي.
عندما حان وقت امتحانه النهائي ، كان أداء هوكينج باهتًا. بدلاً من الإجابة على جميع الأسئلة ، اختار التركيز على أسئلة الفيزياء النظرية وتجنب أي معرفة تتطلب معرفة واقعية. وكانت النتيجة درجة وضعته على الخط الفاصل بين مرتبة الشرف من الدرجة الأولى والثانية. في حاجة إلى مرتبة الشرف من الدرجة الأولى لدراساته العليا المخطط لها في علم الكونيات في كامبريدج ، اضطر إلى الخضوع (عبر الامتحان الشفوي).
قلقًا من أنه كان يُنظر إليه على أنه طالب كسول وصعب ، وصف هوكينج خططه المستقبلية على النحو التالي خلال الحياة: "إذا منحتني أولًا ، فسأذهب إلى كامبريدج. إذا تلقيت ثانية ، سأبقى في أكسفورد ، لذلك أتوقع أن تعطيني الأولى. " ومع ذلك ، تم عقد هوكينج في مرتبة أعلى مما كان يعتقد ، وحصل على درجة البكالوريوس (مع مرتبة الشرف) من الدرجة الأولى ، مما سمح له بمتابعة عمل الدراسات العليا في جامعة كامبريدج في أكتوبر 1962.
واجه هوكينج بعض الصعوبات الأولية خلال سنته الأولى من دراسات الدكتوراه. وجد خلفيته في الرياضيات غير ملائمة للعمل في النسبية العامة وعلم الكونيات ، وعُين دينيس ويليام سياما (أحد مؤسسي علم الكونيات الحديث) كمشرفه ، بدلاً من الفلكي الشهير فريد هويل (الذي كان يأمل).
بالإضافة إلى ذلك ، خلال دراساته العليا تم تشخيص هوكينج بالتصلب الجانبي الضموري المبكر (ALS). خلال سنته الأخيرة في أكسفورد ، تعرض لحادث حيث سقط على سلم من الدرج ، وبدأ أيضًا في مواجهة صعوبات عند التجديف وحوادث الكلام غير المستقر. عندما جاء التشخيص في عام 1963 ، وقع في حالة من الاكتئاب وشعر أنه لا فائدة من مواصلة دراسته.
ومع ذلك ، تغيرت نظرته قريبًا ، حيث تقدم المرض بشكل أبطأ مما توقعه الأطباء - في البداية ، تم منحه عامين للعيش. ثم ، بتشجيع من Sciama ، عاد إلى عمله ، وسرعان ما اكتسب سمعة طيبة في التألق والحيوية. وقد ظهر هذا عندما تحد علانية عمل عالم الفلك الشهير فريد هويل ، الذي اشتهر برفض نظرية الانفجار الكبير ، في محاضرة في يونيو 1964.
عندما بدأ هوكينج دراساته العليا ، كان هناك الكثير من الجدل في مجتمع الفيزياء حول النظريات السائدة حول إنشاء الكون: نظريات الانفجار الكبير ونظريات الحالة الثابتة. في السابق ، تم تصور الكون في انفجار ضخم ، حيث تم إنشاء كل المادة في الكون المعروف. في الأخير ، يتم إنشاء مادة جديدة باستمرار مع توسع الكون. انضم هوكينج بسرعة إلى النقاش.
استوحى هوكينج من نظرية روجر بنروز أن التفرد الزمكان - نقطة حيث تصبح الكميات المستخدمة لقياس مجال الجاذبية للجسم السماوي لانهائية - موجودة في مركز الثقب الأسود. طبق هوكينج نفس التفكير على الكون بأكمله ، وكتب أطروحته عام 1965 حول هذا الموضوع. ذهب إلى الحصول على زمالة بحثية في Gonville و Caius College وحصل على درجة الدكتوراه في علم الكونيات في عام 1966.
خلال هذا الوقت أيضًا التقى هوكينج بزوجته الأولى جين وايلد. على الرغم من أنه التقى بها قبل وقت قصير من تشخيصه بمرض التصلب الجانبي الضموري (ALS) ، إلا أن علاقتهما استمرت في النمو مع عودته لاستكمال دراسته. انخرط الاثنان في أكتوبر من عام 1964 وتزوجا في 14 يوليو 1966. سيقول هوكينج لاحقًا أن علاقته مع وايلد أعطته "شيئًا يعيش من أجله".
الانجازات العلمية:
في أطروحة الدكتوراه ، التي كتبها بالتعاون مع بنروز ، مدد هوكينج وجود التفردات إلى فكرة أن الكون ربما بدأ كفرد. كان مقالهم المشترك - بعنوان "المفردات والهندسة للفضاء - الزمان" - الوصيف في مسابقة مؤسسة جرافيتي ريسيرش 1968 وتقاسموا أفضل الجوائز مع واحد من بينروز للفوز بجائزة أدامز المرموقة في كامبريدج لذلك العام.
في عام 1970 ، أصبح هوكينج جزءًا من برنامج شيرمان فيرتشايلد للعلماء المتميزين الذين يزورون برنامج الأستاذية ، والذي سمح له بإلقاء محاضرة في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك). خلال هذا الوقت قام هو وبنروز بنشر دليل يدمج نظريات النسبية العامة وعلم الكونيات الفيزيائي الذي طوره ألكسندر فرايدمان.
بناءً على معادلات آينشتاين ، أكد فريدمان أن الكون ديناميكي وتغير حجمه بمرور الوقت. وأكد أيضًا أن الزمكان له هندسة ، والتي تحددها الكتلة / كثافة الطاقة الإجمالية. إذا كان يساوي الكثافة الحرجة ، فإن الكون له انحناء صفري (أي تكوين مسطح) ؛ إذا كان أقل من الحرج ، فإن الكون لديه انحناء سلبي (تكوين مفتوح) ؛ وإذا كان أكبر من الحرج ، فإن الكون لديه انحناء إيجابي (تكوين مغلق)
وفقا لنظرية التفرد هوكينج-بنروز ، إذا كان الكون يطيع حقا نماذج النسبية العامة ، فيجب أن يكون قد بدأ باعتباره تفردًا. هذا يعني بشكل أساسي أنه قبل الانفجار العظيم ، كان الكون بأكمله موجودًا كنقطة من الكثافة اللانهائية التي احتوت على كل كتلة الكون وزمانه ، قبل أن تسبب التقلبات الكمية في تمدده بسرعة.
أيضا في عام 1970 ، افترض هوكينج ما أصبح يعرف باسم القانون الثاني لديناميكيات الثقب الأسود. مع جيمس إم باردين وبراندون كارتر ، اقترح القوانين الأربعة لميكانيكا الثقب الأسود ، ورسم تشابهًا مع القوانين الأربعة للديناميكا الحرارية.
تنص هذه القوانين الأربعة على أنه - بالنسبة للثقب الأسود الثابت ، يكون للأفق جاذبية سطح ثابتة ؛ بالنسبة لاضطرابات الثقوب السوداء الثابتة ، يرتبط تغيير الطاقة بتغيير المنطقة والزخم الزاوي والشحنة الكهربائية ؛ منطقة الأفق ، بافتراض حالة الطاقة الضعيفة ، وظيفة غير متناقصة للوقت ؛ وأنه من غير الممكن تكوين ثقب أسود مع جاذبية سطح متلاشية.
في عام 1971 ، أصدر هوكينج مقالًا بعنوان "الثقوب السوداء في النسبية العامة" حيث افترض أن مساحة سطح الثقوب السوداء لا يمكن أن تنخفض أبدًا ، وبالتالي يمكن وضع حدود معينة على كمية الطاقة التي تنبعث منها. حصل هذا المقال على جائزة مؤسسة هوكينج لبحوث الجاذبية في يناير من ذلك العام.
في عام 1973 ، تم نشر كتاب هوكينغ الأول ، الذي كتبه خلال دراسات ما بعد الدكتوراه مع جورج إليس. بعنوان ، الهيكل الواسع النطاق للزمكان، يصف الكتاب أساس الفضاء نفسه وطبيعة توسعه اللامتناهي ، باستخدام الهندسة التفاضلية لفحص عواقب نظرية أينشتاين العامة للنسبية.
تم انتخاب هوكينج زميلًا في الجمعية الملكية (FRS) في عام 1974 ، بعد أسابيع قليلة من إعلان إشعاع هوكينج (انظر أدناه). في عام 1975 ، عاد إلى كامبريدج وحصل على منصب جديد كقارئ ، محجوز لكبار الأكاديميين ذوي السمعة الدولية المتميزة في البحث أو المنح الدراسية.
كان منتصف إلى أواخر السبعينيات وقتًا للاهتمام المتزايد بالثقوب السوداء ، وكذلك الباحثين المرتبطين بها. على هذا النحو ، بدأ الملف الشخصي العام لـ Hawking في النمو وحصل على تقدير أكاديمي وعالمي متزايد ، وظهر في المقابلات المطبوعة والتلفزيونية وحصل على العديد من المناصب الفخرية والجوائز.
في أواخر السبعينيات ، تم انتخاب هوكينج أستاذًا لوسيًا للرياضيات في جامعة كامبريدج ، وهو منصب فخري تم إنشاؤه عام 1663 والذي يعتبر أحد أكثر المناصب الأكاديمية المرموقة في العالم. قبل Hawking ، ضم أصحابها السابقون عظماء علميين مثل السير إسحاق نيوتن ، وجوزيف لارمور ، وتشارلز باباج ، وجورج ستوكس ، وبول ديراك.
كانت محاضرته الافتتاحية كأستاذ للرياضيات في لوكاسيا بعنوان: "هل نهاية الأفق للفيزياء النظرية"؟ خلال الخطاب ، اقترح N = 8 Supergravity - نظرية المجال الكمي التي تنطوي على الجاذبية في 8 تناظر فائق - كنظرية رائدة لحل العديد من المشاكل العالقة التي كان الفيزيائيون يدرسونها.
تزامن تعزيز هوكينج مع أزمة صحية أدت إلى إجبار هوكينج على قبول بعض خدمات التمريض في المنزل. في الوقت نفسه ، بدأ في إجراء تحول في نهجه في الفيزياء ، وأصبح أكثر حدسية ومضاربة بدلاً من الإصرار على البراهين الرياضية. بحلول عام 1981 ، بدأ هذا هوكينج في تركيز انتباهه على نظرية التضخم الكوني وأصول الكون.
تفترض نظرية التضخم - التي اقترحها آلان جوث في نفس العام - أنه بعد الانفجار العظيم ، توسع الكون في البداية بسرعة كبيرة قبل الاستقرار في معدل تباطؤ أبطأ. ردا على ذلك ، قدم هوكينج العمل في مؤتمر الفاتيكان في ذلك العام ، حيث اقترح أنه قد لا يكون لها حدود أو بداية للكون.
خلال صيف 1982 ، قام هو وزميله غاري جيبونز بتنظيم ورشة عمل لمدة ثلاثة أسابيع حول موضوع بعنوان "الكون المبكر جدًا" في جامعة كامبريدج. مع جيم هارتل ، الفيزيائي الأمريكي وأستاذ الفيزياء في جامعة كاليفورنيا ، اقترح أنه خلال الفترة المبكرة من الكون (المعروف أيضًا باسم عصر بلانك) لم يكن للكون حدود في وقت الفضاء.
في عام 1983 ، نشروا هذا النموذج ، المعروف باسم ولاية هارتل هوكينج. من بين أمور أخرى ، أكد أنه قبل الانفجار العظيم ، لم يكن الوقت موجودًا ، وبالتالي فإن مفهوم بداية الكون لا معنى له. كما استبدلت التفرد الأولي للانفجار الكبير بمنطقة شبيهة بالقطب الشمالي الذي (على غرار القطب الشمالي الحقيقي) لا يمكن للمرء السفر شمالًا لأنها نقطة تلتقي فيها الخطوط التي ليس لها حدود.
تنبأ هذا الاقتراح بكون مغلق ، والذي كان له العديد من الآثار الوجودية ، لا سيما حول وجود الله. لم يستبعد هوكينج في أي وقت وجود الله ، واختار استخدام الله بالمعنى المجازي عند شرح أسرار الكون. ومع ذلك ، كان يقترح في كثير من الأحيان أن وجود الله كان غير ضروري لتفسير أصل الكون ، أو وجود نظرية المجال الموحد.
في عام 1982 ، بدأ أيضًا العمل على كتاب يشرح طبيعة الكون والنسبية وميكانيكا الكم بطريقة يمكن للجمهور الوصول إليها. أدى به هذا إلى توقيع عقد مع Bantam Books من أجل النشر نبذة عن تاريخ الوقتأول مسودة أكملها عام 1984.
بعد تنقيحات متعددة ، تم نشر المسودة النهائية في عام 1988 ، وقوبلت بشهرة كبيرة. تمت ترجمة الكتاب إلى لغات متعددة ، وظل في صدارة قوائم الكتب الأكثر مبيعًا في كل من الولايات المتحدة والمملكة المتحدة لعدة أشهر ، وباع في نهاية المطاف ما يقدر بـ 9 ملايين نسخة. كان اهتمام وسائل الإعلام مكثفا ، و نيوزويك وصفه غلاف مجلة وتليفزيون خاص بأنه "سيد الكون".
أدى العمل الإضافي الذي قام به هوكينج في مجال سهام الوقت إلى نشر ورقة عام 1985 تفيد بأنه إذا كان الاقتراح بلا حدود صحيحًا ، فعندما يتوقف الكون عن التوسع وانهار في النهاية ، فإن الوقت سيعود إلى الوراء. وسحب هذا المفهوم في وقت لاحق بعد أن اعترضت عليه الحسابات المستقلة ، لكن النظرية قدمت رؤية قيّمة للروابط المحتملة بين الوقت والتوسع الكوني.
خلال التسعينيات ، واصل هوكينج نشر ومحاضرات حول نظرياته المتعلقة بالفيزياء والثقوب السوداء والانفجار الكبير. في عام 1993 ، شارك في تحرير كتاب مع غاري جيبونز حول الجاذبية الكمومية الإقليدية ، وهي نظرية كانوا يعملون عليها معًا في أواخر السبعينيات. وفقًا لهذه النظرية ، يمكن تقييم قسم من مجال الجاذبية في الثقب الأسود باستخدام نهج متكامل وظيفي ، بحيث يمكنه تجنب الفردي.
في نفس العام ، مجموعة من المقالات والمقابلات والمحادثات على مستوى شعبي بعنوان ، الثقوب السوداء وعوالم صغيرة ومقالات أخرى كما تم نشره. في عام 1994 ، ألقى هوكينج وبنروز سلسلة من ست محاضرات في معهد نيوتن في كامبريدج ، والتي تم نشرها في عام 1996 تحت عنوان "طبيعة المكان والزمان“.
في التسعينات أيضًا حدثت تطورات كبيرة في حياة هوكينج الشخصية. في عام 1990 ، بدأ هو وجين هوكينج إجراءات الطلاق بعد سنوات عديدة من العلاقات المتوترة ، بسبب إعاقته ، والوجود المستمر لمقدمي الرعاية ، ووضعه الشهير. تزوج هوكينج في عام 1995 إلى إيلين ماسون ، مقدم الرعاية لسنوات عديدة.
في 2000s ، أنتج Hawking العديد من الكتب الجديدة والإصدارات الجديدة من الكتب القديمة. وشملت هذه الكون باختصار (2001) ، تاريخ موجز للوقت (2005) ، و خلق الله الأعداد الصحيحة (2006). كما بدأ التعاون مع جيم هارتل من جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، والمنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) لإنتاج نظريات كونية جديدة.
في مقدمتها "علم الكون من أعلى إلى أسفل" لهوكينج ، الذي ينص على أن الكون ليس له حالة أولية فريدة واحدة ولكن العديد من الحالات المختلفة ، وبالتالي فإن التنبؤ بالحالة الحالية للكون من حالة أولية واحدة غير مناسب. بالتوافق مع ميكانيكا الكم ، يفترض علم الكونيات من أعلى لأسفل أن الحاضر "يختار" الماضي من تراكب العديد من التواريخ الممكنة.
من خلال القيام بذلك ، قدمت النظرية أيضًا حلًا محتملاً لـ "سؤال الضبط الدقيق" ، الذي يعالج احتمال أن الحياة لا يمكن أن توجد إلا عندما تكون بعض القيود المادية في نطاق ضيق. من خلال تقديم هذا النموذج الجديد لعلم الكونيات ، فتح هوكينج إمكانية أن الحياة قد لا تكون ملزمة بهذه القيود ويمكن أن تكون أكثر وفرة مما كان يعتقد في السابق.
في عام 2006 ، طلق هوكينج وزوجته الثانية ، إلين ماسون بهدوء ، واستأنف هوكينج علاقات أوثق مع زوجته الأولى جين وأولاده (روبرت ولوسي وتيموثي) وأحفاده. في عام 2009 ، تقاعد كأستاذ الرياضيات اللوكاسى ، والذي كان مطلوبًا بموجب لوائح جامعة كامبريدج. استمر Hawking في العمل كمدير للبحوث في قسم الرياضيات التطبيقية بجامعة كامبريدج والفيزياء النظرية منذ ذلك الحين ، ولم يشر إلى أي اعتزال.
"إشعاع هوكينغ" و "مفارقة معلومات الثقب الأسود":
في أوائل السبعينيات ، بدأ هوكينغ في العمل على ما يعرف باسم "نظرية عدم الشعر". استنادًا إلى معادلات آينشتاين-ماكسويل للجاذبية والكهرومغناطيسية في النسبية العامة ، ذكرت النظرية أن جميع الثقوب السوداء يمكن تمييزها بالكامل بثلاث معلمات كلاسيكية يمكن ملاحظتها خارجيًا: الكتلة والشحنة الكهربائية والزخم الزاوي.
في هذا السيناريو ، جميع المعلومات الأخرى حول الأمر الذي شكل ثقبًا أسود أو وقع فيه (حيث يستخدم "الشعر" كمجاز) ، "تختفي" خلف أفق حدث الثقب الأسود ، وبالتالي يتم الاحتفاظ بها ولكن بشكل دائم لا يمكن الوصول إليها من قبل المراقبين الخارجيين.
في عام 1973 ، سافر هوكينج إلى موسكو والتقى بالعلماء السوفييتين ياكوف بوريسوفيتش زيلدوفيتش وأليكسي ستاروبينسكي. خلال مناقشاته معهم حول عملهم ، أظهروا له كيف أثبت مبدأ عدم اليقين أن الثقوب السوداء يجب أن تنبعث منها الجسيمات. يتناقض هذا مع قانون هوكينج الثاني للديناميكا الحرارية للثقب الأسود (أي أن الثقوب السوداء لا يمكن أن تصبح أصغر) لأنه يعني أنه بفقدان الطاقة يجب أن يفقدان الكتلة.
علاوة على ذلك ، فقد دعمت نظرية قدمها جاكوب بيكنشتاين ، طالب دراسات عليا في جامعة جون ويلر ، مفادها أن الثقوب السوداء يجب أن يكون لها درجة حرارة محدودة وغير صفرية و إنتروبيا. كل هذا يتناقض مع "نظرية عدم الشعر" حول البولينج الأسود. راجع هوكينج هذه النظرية بعد ذلك بوقت قصير ، موضحا أنه عندما تؤخذ التأثيرات الميكانيكية الكمومية في الاعتبار ، يجد المرء أن الثقوب السوداء تنبعث منها إشعاع حراري عند درجة حرارة.
من عام 1974 فصاعدًا ، قدم هوكينج نتائج Bekenstein ، والتي أظهرت أن الثقوب السوداء تنبعث منها الإشعاع. أصبح هذا يعرف باسم "إشعاع هوكينج" ، وكان مثيرا للجدل في البداية. ومع ذلك ، بحلول أواخر السبعينيات وبعد نشر المزيد من البحوث ، تم قبول الاكتشاف على نطاق واسع باعتباره إنجازًا كبيرًا في الفيزياء النظرية.
ومع ذلك ، كان من نتائج هذه النظرية احتمال أن تفقد الثقوب السوداء الكتلة والطاقة بشكل تدريجي. ولهذا السبب ، من المتوقع أن تتقلص الثقوب السوداء التي تفقد كتلتها أكثر مما تكتسبه من خلال وسائل أخرى وتتلاشى في نهاية المطاف - وهي ظاهرة تعرف باسم "التبخر" للثقب الأسود.
في عام 1981 ، اقترح هوكينج أن المعلومات في الثقب الأسود تُفقد بشكل لا رجعة فيه عندما يتبخر الثقب الأسود ، والذي أصبح يعرف باسم "مفارقة معلومات الثقب الأسود". يشير هذا إلى أن المعلومات المادية يمكن أن تختفي بشكل دائم في ثقب أسود ، مما يسمح للعديد من الحالات المادية بالانتقال إلى نفس الحالة.
كان هذا مثيرًا للجدل لأنه انتهك عقيدين أساسيين لفيزياء الكم. من حيث المبدأ ، تخبرنا فيزياء الكم أن المعلومات الكاملة حول النظام المادي - أي حالة مادته (الكتلة ، الوضع ، الدوران ، درجة الحرارة ، وما إلى ذلك) - يتم تشفيرها في وظيفة الموجة حتى النقطة التي تنهار فيها وظيفة الموجة. وهذا بدوره يؤدي إلى مبدأين آخرين.
الأول هو الحتمية الكمومية ، التي تنص على أنه - بالنظر إلى دالة الموجة الحالية - يتم تحديد التغييرات المستقبلية بشكل فريد من قبل عامل التطور. والثاني هو عكسها ، الذي ينص على أن عامل التطور لديه معكوس ، مما يعني أن وظائف الموجة الماضية فريدة من نوعها بالمثل. مزيج من هذه يعني أنه يجب دائمًا الحفاظ على المعلومات حول الحالة الكمية للمادة.
من خلال اقتراح اختفاء هذه المعلومات بمجرد تبخر الأسود ، أنشأ هوكينج مفارقة أساسية. إذا كان يمكن أن يتبخر الثقب الأسود ، مما يؤدي إلى اختفاء جميع المعلومات حول وظيفة الموجة الكمومية ، فمن الممكن فقدان المعلومات إلى الأبد. كان هذا موضوع الجدل الدائر بين العلماء ، والذي ظل عالقًا إلى حد كبير.
ومع ذلك ، بحلول عام 2003 ، كان الإجماع المتزايد بين علماء الفيزياء هو أن هوكينج كان مخطئًا بشأن فقدان المعلومات في الثقب الأسود. في محاضرة عام 2004 في دبلن ، وافق على رهانه مع زميله جون بريسكيل من Caltech (الذي قدمه في عام 1997) ، لكنه وصف حله المثير للجدل إلى حد ما لمشكلة المفارقة - أن الثقوب السوداء قد يكون لها أكثر من طوبولوجيا واحدة.
في ورقة عام 2005 التي نشرها حول هذا الموضوع - "فقدان المعلومات في الثقوب السوداء" - جادل بأن مفارقة المعلومات تم تفسيرها من خلال فحص جميع التواريخ البديلة للأكوان ، مع فقدان المعلومات في أولئك الذين يعانون من الثقوب السوداء من قبل أولئك الذين ليس لديهم . اعتبارًا من يناير 2014 ، وصف هوكينج مفارقة معلومات الثقب الأسود بأنها "أكبر خطأ".
إنجازات أخرى:
بالإضافة إلى تعزيز فهمنا للثقوب السوداء وعلم الكونيات من خلال تطبيق النسبية العامة وميكانيكا الكم ، كان ستيفن هوكينج محوريًا أيضًا في تقديم العلم إلى جمهور أوسع. على مدار حياته المهنية ، نشر العديد من الكتب الشعبية ، وسافر وألقى محاضرات على نطاق واسع ، وقدم العديد من المظاهر وقام بعمل صوتي للبرامج التلفزيونية والأفلام وحتى قدم السرد لأغنية Pink Floyd ، "Keep Talking".
نسخة فيلم نبذة عن تاريخ الوقت، من إخراج إيرول موريس وإنتاج ستيفن سبيلبرغ ، عرض لأول مرة في عام 1992. أراد هوكينج أن يكون الفيلم علميًا بدلاً من السيرة الذاتية ، لكنه تم إقناعه بخلاف ذلك. في عام 1997 ، مسلسل تلفزيوني من ستة أجزاء عالم ستيفن هوكينج عرض لأول مرة على PBS ، مع إصدار كتاب مصاحب أيضًا.
في عام 2007 ، نشر هوكينج وابنته لوسي مفتاح جورج السري للكون، كتاب للأطفال مصمم لشرح الفيزياء النظرية بطريقة يسهل الوصول إليها ويضم شخصيات مشابهة لتلك الموجودة في عائلة هوكينج. أعقب الكتاب ثلاث تكملة - البحث عن الكنز لجورج الكونية (2009), جورج وبيج بانج (2011), جورج والقانون غير القابل للكسر (2014).
منذ التسعينيات ، كان هوكينج أيضًا نموذجًا رئيسيًا للأشخاص الذين يتعاملون مع الإعاقات والأمراض التنكسية ، وكان اتصاله بالتوعية والبحث حول الإعاقة لا مثيل له. في مطلع القرن ، انضم هو وأحد عشر نجمًا آخرًا إلى Rehabilitation International للتوقيع ميثاق الألفية الثالثة بشأن الإعاقة ، الذي دعا الحكومات في جميع أنحاء العالم إلى منع الإعاقة وحماية حقوق الإعاقة.
بدافع الرغبة في زيادة الاهتمام العام برحلات الفضاء وإظهار إمكانات الأشخاص ذوي الإعاقة ، شارك في عام 2007 في رحلة انعدام الجاذبية في "المذنب القيء" - وهي طائرة مجهزة خصيصًا تنخفض وتتسلق في الهواء لمحاكاة الشعور بنقص الوزن - مجاملة لشركة Zero Gravity Corporation ، حيث عانى من انعدام الوزن ثماني مرات.
في أغسطس 2012 ، روى هوكينج جزء "التنوير" من حفل افتتاح دورة الألعاب الأولمبية للمعاقين صيف 2012. في سبتمبر من عام 2013 ، أعرب عن دعمه لإضفاء الشرعية على الانتحار بمساعدة المرضى الميؤوس من شفائهم. في أغسطس من عام 2014 ، قبل Hawking تحدي دلو الثلج لتعزيز الوعي ALS / MND وزيادة المساهمات للبحث. بما أنه كان مصابًا بالالتهاب الرئوي في عام 2013 ، نُصِح بعدم سكب الجليد عليه ، لكن أطفاله تطوعوا لقبول التحدي نيابة عنه.
خلال مسيرته المهنية ، كان هوكينج أيضًا معلمًا ملتزمًا ، حيث أشرف شخصيًا على 39 طالبًا ناجحًا في الحصول على درجة الدكتوراه ، كما قدم اسمه للبحث المستمر عن الذكاء خارج الأرض والنقاش حول تطوير الروبوتات والذكاء الاصطناعي. في 20 يوليو 2015 ، ساعد ستيفن هوكينج في إطلاق مبادرات الاختراق ، وهي محاولة للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض في الكون.
أيضًا في عام 2015 ، قدم هوكينغ صوته ومكانته الشهيرة لتعزيز الأهداف العالمية ، وهي سلسلة من 17 هدفًا اعتمدتها قمة الأمم المتحدة للتنمية المستدامة لإنهاء الفقر المدقع وعدم المساواة الاجتماعية وإصلاح تغير المناخ على مدار العام المقبل. 15 سنة.
التكريم والتراث:
كما لوحظ بالفعل ، في عام 1974 ، تم انتخاب Hawking زميلًا في الجمعية الملكية (FRS) ، وكان أحد أصغر العلماء ليصبح زميلًا. في ذلك الوقت ، قرأ ترشيحه:
قدم Hawking مساهمات كبيرة في مجال النسبية العامة. تنبع هذه من فهم عميق لما هو وثيق الصلة بالفيزياء وعلم الفلك ، وخاصة من إتقان تقنيات رياضية جديدة تمامًا. بعد العمل الرائد الذي قام به بنروز ، أسس ، بشكل جزئي جزئيًا وبالتعاون مع بنروز ، سلسلة من النظريات الأقوى المتتالية التي تثبت النتيجة الأساسية التي يجب أن تمتلكها جميع النماذج الكونية الواقعية. باستخدام تقنيات مماثلة ، أثبت هوكينج النظريات الأساسية للقوانين التي تحكم الثقوب السوداء: أن الحلول الثابتة لمعادلات آينشتاين مع آفاق الحدث الناعمة يجب أن تكون بالضرورة متماثلة المحور. وأنه في تطور وتفاعل الثقوب السوداء ، يجب أن تزداد المساحة الإجمالية لآفاق الحدث. بالتعاون مع G. Ellis ، هوكينغ هو مؤلف أطروحة رائعة ومبتكرة عن "الزمكان في الفضاء الكبير".
يتعلق عمل هام آخر من قبل هوكينج بتفسير الملاحظات الكونية وتصميم أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية.
في عام 1975 ، حصل على كل من ميدالية Eddington و Pius XI Gold Medal ، وفي عام 1976 جائزة Dannie Heineman ، وجائزة Maxwell وميدالية Hughes. في عام 1977 ، تم تعيينه أستاذاً له كرسي في فيزياء الجاذبية ، وحصل على وسام ألبرت أينشتاين ودكتوراه فخرية من جامعة أكسفورد في العام التالي.
في عام 1981 ، تم منح هوكينج ميدالية فرانكلين الأمريكية ، تليها وسام وسام الإمبراطورية البريطانية (CBE) في العام التالي. خلال الفترة المتبقية من العقد ، تم تكريمه ثلاث مرات ، أولاً بالميدالية الذهبية للجمعية الفلكية الملكية في عام 1985 ، وميدالية بول ديراك في عام 1987 ، بالاشتراك مع بنروز ، مع جائزة وولف المرموقة في عام 1988. في عام 1989 ، تم تعيينه عضوًا في وسام الصحابة الشرف (CH) ، ولكن ورد أنه رفض وسام الفروسية.
في عام 1999 ، حصل هوكينج على جائزة يوليوس إدغار ليلينفيلد من الجمعية الفيزيائية الأمريكية. في عام 2002 ، بعد تصويت على مستوى المملكة المتحدة ، أدرجته بي بي سي في قائمتهم لأكبر 100 بريطاني. في الآونة الأخيرة ، تم منح هوكينج وسام كوبلي من الجمعية الملكية (2006) ، وميدالية الحرية الرئاسية ، وهي أعلى وسام مدني في أمريكا (2009) ، وجائزة الفيزياء الأساسية الروسية الخاصة (2013).
تم تسمية العديد من المباني باسمه ، بما في ذلك متحف ستيفن دبليو هوكينج للعلوم في سان سلفادور ، والسلفادور ، ومبنى ستيفن هوكينج في كامبريدج ، ومركز ستيفين هوكينج في معهد بيريميتر في كندا. وبالنظر إلى ارتباط هوكينج بالوقت ، تم اختياره للكشف عن "Chronophage" الميكانيكي - المعروف أيضًا باسم. ساعة كوربوس - في كلية كوربوس كريستي كامبريدج في سبتمبر 2008.
أيضًا في عام 2008 ، أثناء السفر إلى إسبانيا ، حصل هوكينج على جائزة Fonseca - جائزة سنوية تم إنشاؤها من قبل جامعة سانتياغو دي كومبوستيلا والتي يتم منحها لأولئك الذين حققوا إنجازات بارزة في مجال التواصل العلمي. تم اختيار هوكينج للجائزة بسبب "إتقانه الاستثنائي في تعميم المفاهيم المعقدة في الفيزياء على حافة فهمنا الحالي للكون ، جنبًا إلى جنب مع أعلى درجات التميز العلمي ، ولكي يصبح مرجعًا علنيًا للعلوم في جميع أنحاء العالم. "
تم إنتاج أفلام متعددة حول ستيفن هوكينج على مر السنين أيضًا. وتشمل هذه المذكورة سابقانبذة عن تاريخ الوقت، فيلم السيرة الذاتية لعام 1991 من إخراج إيرول موريس وستيفن سبيلبرغ ؛ هوكينج، دراما بي بي سي 2004 بطولة بنديكت كومبرباتش في دور البطولة. الفيلم الوثائقي لعام 2013 بعنوان "هوكينج" ، بقلم ستيفن فينيجان.
في الآونة الأخيرة ، كان هناك فيلم 2014 نظرية كل شيء أرخ حياة ستيفن هوكينج وزوجته جين. إخراج جيمس مارش ، نجم الفيلم إيدي ريدماين كأستاذ هوكينج وفيليسيتي جونز في دور جين هوكينج.
الموت:
توفي الدكتور ستيفن هوكينج في الساعات الأولى من يوم الأربعاء 14 مارس 2018 في منزله في كامبريدج. وبحسب بيان لأسرته ، فقد مات بسلام. كان يبلغ من العمر 76 عامًا ، وقد نجا من زوجته الأولى جين وايلد وأطفالهما الثلاثة - لوسي وروبرت وتيم.
عندما يقال ويفعل كل شيء ، يمكن القول أن ستيفن هوكينغ هو أشهر عالم على قيد الحياة في العصر الحديث. أدى عمله في مجال الفيزياء الفلكية وميكانيكا الكم إلى اختراق في فهمنا للزمان والمكان ، ومن المرجح أن يسكبه العلماء لعقود. بالإضافة إلى ذلك ، فقد فعل أكثر من أي عالم حي لجعل العلوم متاحة ومثيرة للاهتمام لعامة الناس.
علاوة على ذلك ، سافر في جميع أنحاء العالم وحاضر في موضوعات تتراوح من العلوم وعلم الكونيات إلى حقوق الإنسان والذكاء الاصطناعي ومستقبل الجنس البشري. كما أنه استخدم وضع المشاهير الذي منحه له لتعزيز أسباب البحث العلمي واستكشاف الفضاء والتوعية بالإعاقة والقضايا الإنسانية حيثما أمكن ذلك.
في جميع هذه النواحي ، كان يشبه إلى حد كبير سلفه ، ألبرت أينشتاين - عالم آخر مؤثر تحول إلى شخصية مشهورة كان متأكدًا من استخدام سلطاته لمكافحة الجهل وتعزيز القضايا الإنسانية. 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
