كان ستيفن هوكينج واحدًا من أعظم علماء الفيزياء النظرية في عصرنا، وامتدت مسيرته المهنية لأكثر من 50 عامًا.
عمل هوكينج للمفكرين المتقدمينحدود الفيزياء ، وغالبًا ما بدت نظرياته غريبة. على أي حال ، في الوقت الذي عبّر فيه عنهم لأول مرة. ومع ذلك ، يتم قبولهم ببطء ولكن بثبات في المجتمع العلمي. من الآراء الثورية حول الثقوب السوداء إلى شرح كيف بدأ الكون ، إليك بعض نظرياته التي تم تأكيدها بالفعل ولم يتم تأكيدها.
فاز بيغ بانغ
بدأ هوكينج كتابة أطروحة الدكتوراه فيتلك اللحظة التي كان فيها جدل ساخن في المجتمع العلمي حول كيفية نشأة الكون. فكرتان متنافستان فسرتا بداية كل شيء بطريقتهما الخاصة: نظرية الانفجار الكبير ونظرية الاستقرار. كلاهما وافق على أن الكون يتوسع، ولكن في الأول يتوسع من حالة شديدة الصغر وفائقة الكثافة، ويفترض الثاني أن الكون يتوسع إلى الأبد، في حين يتم إنشاء مادة جديدة باستمرار للحفاظ على كثافة ثابتة.
أظهر هوكينج في أطروحته أن النظريةالحالة المستقرة متناقضة رياضيا مع نفسها. جادل الفيزيائي بأن الكون بدأ كنقطة صغيرة بلا حدود وكثافة لانهائية - مع تفرد. وصف هوكينج اليوم مقبول عالميًا تقريبًا بين العلماء.
الثقوب السوداء حقيقية
يرتبط اسم هوكينج بالسود.الثقوب - نوع آخر من التفرد. تتشكل هذه الأجسام عندما ينهار نجم تحت جاذبيته. كانت المشكلة أنه على الرغم من أن وجود الثقوب السوداء يتناسب مع نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، إلا أنه يتعارض مع فيزياء الكم. لفت هوكينغ الانتباه إلى الثقوب السوداء في أوائل السبعينيات.
أول صورة لأفق الحدث لثقب أسود - أصدرتها مؤسسة العلوم الوطنية في عام 2019
وفقًا لمقال في الطبيعة ، جمع بين المعادلاتأينشتاين مع معادلات ميكانيكا الكم لإثبات إمكانية الثقوب السوداء. نتيجة لذلك ، تحول ما كان في السابق تجريدًا نظريًا إلى نظرية قابلة للتطبيق. جاء الدليل النهائي على أن هوكينغ كان على حق في عام 2019 عندما التقط تلسكوب Event Horizon صورة حية لثقب أسود فائق الكتلة يكمن في مركز المجرة العملاقة Messier 87.
استمدت الثقوب السوداء اسمها من الحقيقةأن جاذبيتها قوية لدرجة أن الفوتونات أو جسيمات الضوء لا تستطيع تركها. لكن في كتاباته المبكرة حول هذا الموضوع ، جادل هوكينج بأن الوضع ليس بهذه البساطة.
إشعاع هوكينغ
اكتسبت الثقوب السوداء اسمها من حقيقة أن جاذبيتها قوية جدًا لدرجة أن الفوتونات أو جزيئات الضوء لا تستطيع تركها. لكن في كتاباته المبكرة حول هذا الموضوع ، شعر هوكينج بشكل مختلف.
تطبيق نظرية الكم أي فكرةأنه يمكن إنشاء أزواج من "الفوتونات الافتراضية" تلقائيًا من لا شيء ، فقد أدرك أن بعض هذه الجسيمات قد انبعثت على ما يبدو من الثقب الأسود. هذه النظرية ، التي تسمى الآن إشعاع هوكينغ ، تم تأكيدها مؤخرًا في تجربة معملية في معهد التخنيون الإسرائيلي للتكنولوجيا ، إسرائيل. بدلاً من ثقب أسود حقيقي ، استخدم الباحثون نظيرًا صوتيًا - "ثقب أسود صوتي" لا تستطيع الموجات الصوتية الهروب منه. وجدوا ما يعادل إشعاع هوكينغ تمامًا كما توقع الفيزيائيون.
مفارقة المعلومات
وجود إشعاع هوكينغ يخلق مشكلة خطيرةمشكلة للمنظرين. وفقًا لحسابات هوكينج ، يجب أن تصدر الثقوب السوداء جسيمات أولية وتتبخر بمرور الوقت. يبدو أن هذه هي العملية الفيزيائية الوحيدة التي "تزيل" المعلومات من الكون. وهذا يعني أن الخصائص الأساسية للمادة التي تشكل منها الثقب الأسود ضاعت إلى الأبد ؛ لا يخبرنا الإشعاع الصادر عنهم شيئًا. ومع ذلك ، فإن هذا يتعارض مع المبادئ العامة لميكانيكا الكم. يسمى هذا التناقض بـ "مفارقة المعلومات" ، وكان العالم يعمل على حلها منذ 40 سنة.
يعتقد هوكينج أنه في الواقع معلومات حوللا تضيع تركيبة الثقوب السوداء. في عام 2016 ، صرح البروفيسور أنه يتم تخزينه في سحابة من الجسيمات عديمة الطاقة التي تحيط بالثقب الأسود - أطلق عليها العالم اسم "الزغب الخفيف" في مقالته Black Hole Entropy and Soft Hair.
عنوان المقال غريب جدا للوهلة الأولىهي إشارة إلى نظرية "عدم وجود شعر" الفيزيائية للثقب الأسود ، حيث "الشعر" هو استعارة لمعلومات حول المادة التي يمتصها الثقب الأسود ولا يُطلقها مرة أخرى. إنه مكرس لمفارقة المعلومات: كان العالم يحاول منذ عدة عقود فهم ما يحدث بالمعلومات في الثقوب السوداء. لكن نظرية هوكينج "الثقب الأسود المشعر" هي مجرد واحدة من عدة فرضيات مطروحة ، واليوم لا تزال مفارقة المعلومات دون حل.
الكون المتعدد
أحد الموضوعات التي عمل هوكينغ معها في النهايةالحياة ، كانت هناك نظرية الكون المتعدد - فكرة أن كوننا ، الذي ظهر نتيجة للانفجار العظيم ، هو مجرد واحد من عدد لا حصر له من "الأكوان الفقاعية" المتعايشة.
ومع ذلك ، لم يكن هوكينج راضيًا عن الافتراضبعض العلماء أن أي موقف سخيف يمكنك تخيله يحدث الآن في مكان ما في هذه المجموعة اللانهائية من الأكوان المتوازية. لذلك ، في مقالته الأخيرة لعام 2018 ، على حد تعبيره ، "حاول هوكينج ترويض الكون المتعدد". لقد اقترح إطارًا رياضيًا جديدًا ، والذي ، دون التخلي عن الكون المتعدد ككل ، جعله محدودًا وليس لانهائيًا. ولكن ، كما هو الحال مع أي تكهنات حول الأكوان المتوازية ، ليس لدينا أي فكرة عما إذا كانت أفكاره صحيحة. ومن غير المحتمل أن يتمكن العلماء من اختبار فكرته في المستقبل القريب.
فرضية حولحمايةالتسلسل الزمني
من المدهش كما يبدو ، أن قوانين الفيزياء موجودةبالمعنى الذي نفهمه اليوم - لا تحظر السفر عبر الزمن. تتضمن حلول معادلات أينشتاين للنسبية العامة "منحنيات الوقت المغلقة" التي ستسمح للشخص بالعودة إلى ماضيه. لكن ، مرة أخرى ، لم يكن هوكينغ سعيدًا بهذا - فقد كان متأكدًا من أن السفر عبر الزمن إلى الوراء يولد مفارقات منطقية مستحيلة ببساطة.
لذلك ، افترض أن البعضيمنع قانون الفيزياء غير المعروف حاليًا حدوث منحنيات الوقت المغلقة. وعبر عن افتراضه في "فرضية حماية التسلسل الزمني". لكن هذا مجرد تخمين ، ولم يُعرف بعد ما إذا كان السفر عبر الزمن ممكنًا أم لا.
نبوءات مظلمة
في السنوات الأخيرة من حياته ، قدم هوكينج سلسلة من النبوءات المظلمة بشأن مستقبل البشرية.
وهي تتراوح من افتراض ذلكبوزون هيغز المراوغ ، أو "جسيم الله" ، يمكن أن يطلق فقاعة فراغ تبتلع الكون ، قبل الغزوات الفضائية المعادية والذكاء الاصطناعي يستولي على السلطة على الأرض. بينما كان ستيفن هوكينغ محقًا بشأن أشياء كثيرة ، لا يسعنا إلا أن نأمل أنه كان مخطئًا في ذلك.
قراءة المزيد
"أحافير حية" فقست في الصحراء الأمريكية. لقد ناموا لعقود
ألق نظرة على الفن الرقمي المصنوع من تحليل كتب إسحاق أسيموف
برانسون وبيزوس وبيريسيلد: لماذا يطير المشاهير إلى الفضاء وماذا يفعلون هناك
التفرد الكوني - ضمنيحالة الكون في اللحظة الأولى للانفجار العظيم. إنه أحد أمثلة الجاذبية الفردية التي تنبأت بها النسبية العامة (GR) وبعض نظريات الجاذبية الأخرى.