استیون هاوکینگ، ذهنی رها – قسمت سوم

بیگ بنگ: در قسمت قبل، زندگی پر جنب و جوش جوانی استیون هاوکینگ را بررسی کردیم. در این مقاله قصد داریم زندگی هاوکینگ از گرفتن دکترا تا دوران کنونی اش، به همراه پژوهش ها و اکتشفات ارزنده اش را بررسی کنیم.

hawkingهاوکینگ و سیاهچاله ها(۱)

ارتباط استیون هاوکینگ با سیاهچاله ها، این اجرام بسیار عجیب آشکار است. استیون هاوکینگ از زمان جوانی اش تاکنون از فکر کردن به این اجرام و بررسی عجایبشان دست بر نداشته است. سماجت فکری او و بررسی های عمیق وی، در همان سال های جوانی اش، پس از گرفتن دکترا، به کشف های کلیدی انجامید. او می گوید: «کارم روی سیاهچاله ها با لحظه ی اورکا در سال ۱۹۷۰ آغاز شد.»

چند روز پس از تولد دخترش، لوسی، هنگامی که در حال آماده شدن برای خواب بود، شروع به فکر کردن به سیاهچاله ها کرد. هاوکینگ دریافت که با توسعه دادن نظریه ساختار علیتی برای تکینگی ها می توان گفت که مساحت افق رویداد یک سیاهچاله همواره افزایش می یابد. همچنین وقتی دو سیاهچاله به یکدیگر برخورد کنند، مساحت افق رویداد سیاهچاله جدید از مجموع مساحت افق رویداد سیاهچاله هایی که برخورد کردند بیشتر است. دیگر ویژگی هایی که استیون هاوکینگ، جیم باردین و برندن کارتر کشف کرده بودند، اینطور بودند که گویا مساحت افق رویداد سیاهچاله به نوعی «آنتروپی سیاهچاله» است. مخصوصا شباهت کشفی که هاوکینگ در مورد کاهش ناپذیری مساحت افق رویداد سیاهچاله ها کرد – که به قانون دوم دینامیک سیاهچاله ها معروف شد – و قانون دوم ترمودینامیک که بیان کننده کاهش ناپذیری آنتروپی یک سیستم است، آنها را وسوسه می کرد که مساحت افق رویداد را آنتروپی سیاهچاله در نظر بگیرند. اما اگر سیاهچاله دارای آنتروپی باشد، به ناچار دارای دماست. و هر جسمی که دارای دما باشد، تابش گرمایی می کند. اما مفهوم کلاسیک سیاهچاله ها این بود که چیزی از سیاهچاله ها خارج نشود. همان طور که هر کسی می اندیشید، سیاهچاله ها کاملا سیاه بودند و نور یا هیچ چیز دیگری گسیل نمی کردند.

دوره هیجان انگیز دیگری که اوجش در مدرسه تابستانی Les Houches در سال ۱۹۷۲ بود و آن ها مسائل مهم در نظریه سیاهچاله ها را حل کردند. به ویژه، استیون هاوکینگ و دیوید رابینسن قضیه بی مویی را ثابت کردند. این قضیه بیان می کرد که سیاهچاله ها در حالتی قرار می گیرند که تنها با دو عدد مشخص می شوند، جرم و چرخش. این قضیه نیز پیشنهاد می کرد که سیاهچاله ها دارای آنتروپی اند. آنها چنان با نظریه نسبیت عام کلاسیک در سر و کار داشتن با سیاهچاله ها موفق بودند که در سال ۱۹۷۳، پس از چاپ ساختار بزرگ مقیاس فضا – زمان، کمی بی سر و سامان شد.

Hawking_andEventHorizonدر پایان مقاله قبلی در مورد همکاری استیون با راجر پنروز گفتیم. همکاری آنها نشان داده بود که نسبیت عام در تکینگی ها ناکار می شود. پس گام آشکار بعدی در آمیختن نسبیت عام با مکانیک کوانتوم بود. استیون پاسخ معمای آنتروپی و سیاهچاله ها را در مکانیک کوانتومی یافت. او در نهایت شگفتی دریافت که گسیل هایی از سیاهچاله صورت می گیرد. نخست پنداشت که اشتباهی در محاسباتش هست؛ اما هر چه بیشتر فکر کرد، به درستی نرخ گسیلی که پیدا کرده بود پی برد. کشف او مبنی بر گسیل شدن ذراتی از سیاهچاله ها به “تابش هاوکینگ” معروف شد. این تابش، با خودش انرژی می برد، پس سیاهچاله جرم از دست می دهد و آب می رود و سرانجام سیاهچاله به کلی تبخیر و ناپدید می شود. این مسئله به ظاهر حل شده، زمینه ی بوجود آمدن معما و مسائل حل نشده دیگری شد. محاسبات هاوکینگ نشان داده بود که این تابش دقیقا گرمایی و تصادفی است. پس این تابش چطور می تواند همه ی اطلاعات در مورد جنس سیاهچاله را با خودش به بیرون ببرد؟

اگر هم به کلی اطلاعات از سیاهچاله بیرون نروند، پس بعد از تبخیر سیاهچاله تکلیف اطلاعاتی که درون سیاهچاله بودند چه می شود؟ از دست رفتن اطلاعات با فیزیک کوانتوم ناهمخوانی دارد. این مشکل “پارادوکس اطلاعات” نامیده شد. البته باید توجه کنیم تا قبل از فرمول بندی تابش هاوکینگ این موضوع مشکل ساز نبود؛ چرا که پیش بینی نمی شد که سیاهچاله ها تبخیر شوند، در نتیجه این طور پنداشته می شد که سیاهچاله ها اطلاعات را نابود می کنند. اما تابش هاوکینگ تبخیر و ناپدید شدن سیاهچاله ها را پیش بینی می کرد، پس این که چه بر سر اطلاعات درون سیاهچاله می آید برجسته می شود.

به مدت سی سال سر این پارادوکس بحث و جدل بود؛ بدون اینکه پیشرفتی حاصل شود. سرانجام هاوکینگ راه حل را یافت. اطلاعات از دست نمی روند، اما به شیوه معمولی هم باز نمی گردند. مانند سوزاندن دانش نامه ای است: از نظر فنی اگر کسی دود و خاکستر دانش نامه ی سوزانده شده ای را نگه دارد، اطلاعات درون دانشنامه از دست نمی رود، اما خواندن آن بسیار دشوار است. استیون هاوکینگ، کیپ ثورن و جان پرسکیل شرط زیر را بستند:

« از آن جا که استیون هاوکینگ و کیپ ثورن با استواری بر آن باورند که اطلاعاتی که سیاهچاله فرو می خورد برای همیشه از جهان بیرونی پوشیده می مانند و حتی در صورت بخار شدن و ناپدید شدن یکسره سیاهچاله ها هرگز آشکار نمی شود و از آنجاییکه جان پرسکیل با استواری بر آن است که در یک نظریه گرانش کوانتومی درست باید ساز و کاری برای آشکار ساختن اطلاعات یافت شود و یافت هم خواهد شد، پس پرسکیل شرط زیر را پیشنهاد می کند و هاوکینگ و ثورن می پذیرند که: هنگامی که یک حالت کوانتومی ناب اولیه دچار فروپاشی گرانش می شود تا سیاهچاله ای بسازد، حالت فرجامین در پایان تبخیر سیاهچاله همواره حالتی کوانتومی خواهد بود. بازنده (گان) به برنده (گان) فرهنگی به انتخاب برنده پاداش خواهد (خواهند) داد تا اطلاعات را به دلخواه بازیابی کند. »

استیون و. هاوکینگ، کیپ س. ثورن، جان پ. پرسکیل
پاسادنا، کالیفرنیا، ۶ فوریه ۱۹۹۷

زمانی که استیون هاوکینگ باخت را قبول کرد، به جان که شرط را برده بود یک دانش نامه ی بیسبال داد؛ اما او به شوخی می گوید که بهتر بود خاکسترش را می داد.

هاوکینگ و دوران سخت دیگری

پس از بازگشت از کلتک در سال ۱۹۷۵، بیماری استیون هاوکینگ از آن هم بدتر شده بود. استفاده از پلکان خانه اشان دیگر برایش بی اندازه دشوار بود. کالج برای او آپارتمانی در طبقه یکم خانه ی ویکتوریایی بزرگی که صاحبش بود را ترتیب داد. اوایل تمایل زیادی برای بازگشت به انگلستان نداشت. او آمریکا را در قیاس با انگلستان ترجیح می داد؛ اما با برگزیده شدنش به عنوان استاد لوکاسی ریاضیات در سال ۱۹۷۹، سمتی که زمانی از آنِ آیزاک نیوتن بود و پل دیراک عهده دارش بود خلق و خویش بهتر شد. فرزند سوم او نیز در همین سال، بدنیا آمد. جین وایلد افسرده شده بود: به نظر می رسید که مرگ به استیون نزدیک تر شده بود و او نگران این بود که بعد از مرگ استیون چه کسی پشتیبان خودش و بچه هایشان است. جین، جوناتان جونز را پیدا کرد، موسیقی دان و ارگ نوازی در کلیسای محلی. خود استیون هم انتظار مرگی زودرس را داشت.

 استیون هاوکینگوضع او بدتر شد. در سال ۱۹۸۵ – که شاید بتوان گفت یکی از بدترین سال های زندگی استیون است – طی سفری به سرن در سوییس، سینه پهلو گرفت. او به بیمارستان رسانده شد و به دستگاه تنفس مصنوعی وصل شد. دکتر وی به جین وایلد توصیه کرد که دستگاه را خاموش کنند و به زندگی او پایان دهند. جین نپذیرفت، وی راه پرخطری را انتخاب کرد. او استیون را با آمبولانس هوایی به بیمارستان آدن بروکس در کمبریج آورد. دکترها به سختی کوشیدند که زندگی استیون را به وضع قبل باز گردانند، اما در آخر مجبور به عمل شکافت نای شدند. او توانایی سخن گفتن را از دست داد.

پیش از عمل، سخن گفتن او بسیار مشکل بود و تنها افراد نزدیک او متوجه سخن هایش می شدند. حتی این افراد در بعضی اوقات نقش مترجم را بازی می کردند. استیون مقالات علمی اش را نیز با دیکته کردن به منشی اش می نوشت. بعد از عمل شدن، او به کل توانایی سخن گفتن را از دست داد. اما متخصص کامپیوتری در کالیفرنیا به نام والت والتوز از وضع او با خبر شد و برنامه کامپیوتری به نام اکولایزر که خودش نوشته بود برایش فرستاد. این برنامه به استیون این قابلیت را می داد که با انتخاب واژگانی از صفحه نمایش کامپیوتری جملاتی را ردیف کند و در آخر با فرستادن جمله به سخن ساز، گفت و گو می کرد. البته او اکنون از برنامه ی دیگری به نام وردز پلاس استفاده می کند که با حسگری کوچک روی عینکش آن را کنترل می کند.

هنگامی که از بیمارستان بیرون آمد، نیازمند پرستاری و مراقبت تمام وقت بود. او فکر می کرد که حرفه علمش اش به تمام رسیده است. اما با استفاده از برنامه ای به نام LaTex توانست معادلات ریاضی را بنویسد و به حرفه ی علمی اش ادامه دهد. جین و جوناتان به یکدیگر نزدیک می شدند. استیون دیگر نتوانست آن وضع را تحمل کند و در سال ۱۹۹۰ با یکی از پرستارانش، الین میسون، به آپارتمانی نقل مکان کرد. سر انجام در ۱۹۹۵، الین و استیون ازدواج کردند؛ ۹ بعد نیز جین وایلد با جوناتان جونز ازدواج کرد. الین همواره در بین پرستاران به استیون نزدیک بود و چند بار نیز جان او را نجات داده بود.

استیون چند سال بعد بحرانی دیگر را پشت سر گذاشت. در هنگام خواب سطح اکسیژن خونش به حد خطرناکی افت کرد و سراسیمه به بیمارستان رسانده شد. او چهار ماه در بیمارستان ماند و هنگام ترخیص، پزشکان به الین گفتند که می رود تا بمیرد! البته استیون پزشکش را عوض کرد! تمام کمک های الین و نجات جان استیون در چندین بار، بار عاطفی زیادی بر دوش وی گذاشت. آنها در نهایت در سال ۲۰۰۷ از یکدیگر جدا شدند و از آن زمان استیون به تنهایی با خدمتکاری زندگی می کند.

تاریخچه زمان

احتمالا نام کتاب تاریخچه زمان به گوشتان خورده است. کتابی که مسائل دشوار فیزیکی را برای عامه ی مردم، سهل کرده است. ایده نوشتن این کتاب، نخستین بار در سال ۱۹۸۲ به ذهن هاوکینگ خطور کرد. البته او اقرار می کند که تا حدی هدفش از نوشتن این کتاب، بدست آوردن پول برای کمک هزینه های مدرسه ی دخترش بود. اما وقتی کتاب درآمد، دخترش دیگر سال آخر مدرسه بود. دلیل اصلی نوشتن آن کتاب، شرح دادن پیشروی دانشمندان در یافتن رمز و رموز جهان هستی بوده؛ و اینکه چقدر به نظریه ی همه چیز نزدیک شده اند. استیون بدنبال آن بود که کتاب در دسترس همه قرار گیرد. همه به او می گفتند که او شانسی در این زمینه ندارد؛ اما او مصرانه ادامه می داد. در سال ۱۹۸۴ نخستین پیش نویس کتاب را داد. او از چند ناشر پیشنهاد دریافت کرد؛ اما آخر پیشنهاد بنتم بوکس را قبول کرد. حرفه ی بنتم چاپ کتاب های علمی نبود؛ اما به دلیل یافت شدن کتاب هایش حتی در فرودگاه ها، استیون به سمت این ناشر بیشتر متمایل شد.

imrs.phpعلاقه ی بنتم به این کتاب، بیشتر بدلیل یکی از ویراستاران کتاب، پیتر گازاردی بود. پیتر گازاردی در کارش بسیار ثابت قدم بود و با اینکه سر کتاب فشار زیادی به استیون وارد کرد تا کتاب عامه فهم تر و روشن تر باشد، اما در نهایت کتاب به مراتب بهتر شد. نوشتن کتابش با سینه پهلویی که در سرن گرفت زمانی متوقف شد. اما با برنامه کامپیوتری که در اختیارش گذاشته شد، نوشتن آن را ادامه داد. نکته برجسته ی این کتاب این بود که استیون از به کار گیری معادلات ریاضی پرهیز کرد. او تلاش کرد که مفاهیم را بصورت تصویری با مخاطب در اشتراک بگذارد و از بکار گیری ایده های دشوار بپرهیزد.

هنگامی که به عرضه ی کتاب نزدیک می شدند، دانشمندی که نسخه نمونه را برای مرور در مجله نیچر(Nature) دریافت کرده بود؛ متوجه اشتباهات فراوانی در آن شد. زیرنویس ها جابجا شده بودند، عکس ها بهم ریخته بودند و نمودارها سر جای خودشان نبودند. بنتم نیز با ناخوشی تمام نسخه ها را برگرداند و نابود کرد و طی سه هفته ی بسیار سخت، کتاب را ویرایش و بازبینی کرد و به موقع آن را برای عرضه در روز اول آوریل در کتابفروشی ها آماده کرد. حتی بنتم نیز آن همه تقاضا برای کتاب را پیش بینی نمی کرد. کتاب به مدت ۱۴۷ هفته در فهرست پرفروش های نیویورک تایمز(New York Times) بود و با ۲۳۷ هفته ماندن در پرفروش های تایمز لندن رکورد را شکست. این کتاب تاکنون به بیش از ۴۰ زبان ترجمه شده و ۱۰ میلیون نسخه از آن در جهان فروخته شده است.

پـایـان

توضیحات:

[۱] : برای اطلاع بیشتر از نظریات استیون هاوکینگ در زمینه سیاهچاله ها به فصل ۶ و ۷ کتاب سیاهچاله ها، از رویا تا واقعیت مراجعه کنید.

نویسنده: پویا فرخی / سایت علمی بیگ بنگ

منابع برای مطالعه بیشتر: 

کتاب تاریخچه خودم / نوشته استیون و. هاوکینگ و ترجمه رامین رامبد

کتاب استیون هاوکینگ ذهنی رها / نوشته کیتی فرگوسن و ترجمه رامین رامبد

کتاب ۶ نظریه که جهان را تکان داد، بخش هاوکینگ و سیاهچاله ها / نوشته پل استراترن، ترجمه دکتر توکلی صابری

فیلم و مستند های مفید در زمینه ی زندگی استیون هاوکینگ

مستند Hawking 2013 / به کارگردانی Stephen Finnigan / محصول انگلستان – ۲۰۱۳

فیلم نظریه همه چیز (The Theory of Everything) / به کارگردانی جیمز مارش / ژانر: بیوگرافی، درام، عاشقانه

(11 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=39774

شما ممکن است این را هم بپسندید

یک پاسخ

  1. sajad گفت:

    مولتیپل اسکلروز 🙁

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *