Stephen Hawking เป็นหนึ่งในนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในยุคของเรา ซึ่งมีอาชีพการงานยาวนานกว่า 50 ปี
ฮอว์คิงทำงานให้กับปัญญาชนขั้นสูงพรมแดนของฟิสิกส์และทฤษฎีของเขามักจะดูแปลกประหลาด ไม่ว่าในกรณีใดในตอนที่เขาเปล่งเสียงครั้งแรก อย่างไรก็ตาม พวกเขาจะช้าแต่แน่นอนได้รับการยอมรับในชุมชนวิทยาศาสตร์ จากมุมมองที่ปฏิวัติวงการเกี่ยวกับหลุมดำไปจนถึงการอธิบายว่าเอกภพเริ่มต้นอย่างไร ต่อไปนี้คือทฤษฎีบางส่วนของเขาที่ได้รับการยืนยันแล้วและยังไม่มี
บิ๊กแบงวอน
ฮอว์คิงเริ่มเขียนวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกในช่วงเวลานั้นที่มีการถกเถียงกันอย่างดุเดือดในชุมชนวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการกำเนิดของจักรวาล แนวคิดที่แข่งขันกันสองแนวคิดอธิบายจุดเริ่มต้นของทุกสิ่งในแบบของตัวเอง - ทฤษฎีบิ๊กแบงและทฤษฎีเสถียรภาพ ทั้งสองยอมรับว่าจักรวาลกำลังขยายตัว แต่ประการแรกกำลังขยายตัวจากสถานะที่มีขนาดกะทัดรัดเป็นพิเศษและมีความหนาแน่นสูงเป็นพิเศษ และประการที่สองสันนิษฐานว่าจักรวาลกำลังขยายตัวตลอดไป ในขณะที่สสารใหม่ถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาความหนาแน่นให้คงที่
ฮอว์คิงแสดงให้เห็นในวิทยานิพนธ์ของเขาว่าทฤษฎีสภาวะคงตัวนั้นขัดแย้งกับตัวมันเองในทางคณิตศาสตร์ นักฟิสิกส์แย้งว่าจักรวาลเริ่มต้นจากจุดเล็ก ๆ ที่หนาแน่นอย่างไม่สิ้นสุด - ด้วยภาวะเอกฐาน ทุกวันนี้คำอธิบายของ Hawking แทบจะเป็นที่ยอมรับกันในระดับสากลในหมู่นักวิชาการ
หลุมดำมีจริง
ชื่อของฮอว์คิงมีความเกี่ยวข้องกับคนผิวดำมากที่สุดหลุม - ภาวะเอกฐานอีกชนิดหนึ่ง วัตถุเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อดาวฤกษ์ยุบตัวภายใต้แรงโน้มถ่วงของมันเอง ปัญหาคือแม้ว่าการมีอยู่ของหลุมดำจะเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ แต่ก็ขัดแย้งกับฟิสิกส์ควอนตัม ฮอว์คิงดึงความสนใจไปที่หลุมดำในช่วงต้นทศวรรษ 1970
ภาพขอบฟ้าเหตุการณ์แรกของหลุมดำ - เผยแพร่โดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติในปี 2019
ตามบทความใน Nature เขาได้รวมสมการต่างๆ เข้าด้วยกันไอน์สไตน์กับสมการกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อพิสูจน์ความเป็นไปได้ของหลุมดำ เป็นผลให้สิ่งที่เคยเป็นนามธรรมเชิงทฤษฎีกลายเป็นทฤษฎีที่ทำงานได้ หลักฐานสุดท้ายที่พิสูจน์ว่าฮอว์คิงพูดถูกเกิดขึ้นในปี 2019 เมื่อกล้องโทรทรรศน์ Event Horizon จับภาพหลุมดำมวลมหาศาลที่ซุ่มซ่อนอยู่ที่ใจกลางของกาแล็กซีขนาดยักษ์ Messier 87
หลุมดำได้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงว่าแรงโน้มถ่วงของพวกมันนั้นแรงมากจนโฟตอนหรืออนุภาคแสงไม่สามารถปล่อยทิ้งไว้ได้ แต่ในงานเขียนช่วงแรกๆ ของเขาในหัวข้อนี้ ฮอว์คิงแย้งว่าสถานการณ์ไม่ตรงไปตรงมานัก
รังสีฮอว์คิง
หลุมดำได้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าแรงโน้มถ่วงของพวกมันนั้นแรงมากจนโฟตอนหรืออนุภาคแสงไม่สามารถทิ้งพวกมันได้ แต่ในงานเขียนช่วงแรกๆ ของเขาในหัวข้อนี้ ฮอว์คิงรู้สึกแตกต่างออกไป
การใช้ทฤษฎีควอนตัม คือ แนวคิดของที่คู่ของ "โฟตอนเสมือน" สามารถสร้างขึ้นเองจากความว่างเปล่า เขาตระหนักว่าอนุภาคเหล่านี้บางส่วนเห็นได้ชัดว่าถูกปล่อยออกมาจากหลุมดำ ทฤษฎีนี้ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าการแผ่รังสีของ Hawking เพิ่งได้รับการยืนยันในการทดลองในห้องปฏิบัติการที่สถาบันเทคโนโลยี Technion Israel ประเทศอิสราเอล แทนที่จะใช้หลุมดำจริง นักวิจัยใช้อะคูสติคอะนาลอก ซึ่งเป็น "หลุมดำโซนิค" ซึ่งคลื่นเสียงไม่สามารถหลบหนีได้ พวกเขาพบรังสีฮอว์คิงที่เทียบเท่ากับที่นักฟิสิกส์คาดการณ์ไว้
ข้อมูลขัดแย้ง
การมีอยู่ของรังสีฮอว์คิงทำให้เกิดความรุนแรงปัญหาสำหรับนักทฤษฎี จากการคำนวณของ Hawking หลุมดำควรปล่อยอนุภาคมูลฐานและระเหยออกไปตามกาลเวลา ดูเหมือนว่าจะเป็นกระบวนการทางกายภาพเพียงอย่างเดียวที่ "ลบ" ข้อมูลออกจากจักรวาล ซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุที่เกิดจากหลุมดำจะหายไปตลอดกาล รังสีที่ปล่อยออกมาไม่ได้บอกอะไรเราเกี่ยวกับพวกมัน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับหลักการทั่วไปของกลศาสตร์ควอนตัม ความขัดแย้งนี้เรียกว่า "ความขัดแย้งของข้อมูล" และนักวิทยาศาสตร์ได้ดำเนินการแก้ไขมาตลอด 40 ปีที่ผ่านมา
Hawking เชื่อว่าในความเป็นจริงข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบของหลุมดำไม่สูญหาย ในปี 2559 ศาสตราจารย์กล่าวว่ามันถูกเก็บไว้ในกลุ่มเมฆที่มีอนุภาคพลังงานเป็นศูนย์ที่ล้อมรอบหลุมดำ - นักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่า "ขนปุย" ในบทความของเขา เอนโทรปีของหลุมดำและผมนุ่ม
มองแวบแรกชื่อบทความก็แปลกเป็นการอ้างอิงถึง "ทฤษฎีบทไม่มีขน" ทางกายภาพสำหรับหลุมดำ โดยที่ "ผม" เป็นคำอุปมาสำหรับข้อมูลเกี่ยวกับสสารที่หลุมดำดูดซับและไม่ปล่อยกลับ ข้อมูลนี้อุทิศให้กับความขัดแย้งของข้อมูล: นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามมาหลายสิบปีเพื่อทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นกับข้อมูลในหลุมดำ แต่ทฤษฎีบทหลุมดำ "มีขนดก" ของฮอว์คิงเป็นเพียงหนึ่งในหลาย ๆ สมมติฐานที่หยิบยกขึ้นมา และในปัจจุบัน ความขัดแย้งของข้อมูลยังคงไม่ได้รับการแก้ไข
ลิขสิทธิ์
หนึ่งในหัวข้อที่ Hawking ทำงานด้วยในตอนท้ายชีวิต มีทฤษฎีลิขสิทธิ์ - แนวคิดที่ว่าจักรวาลของเราซึ่งปรากฏขึ้นอันเป็นผลมาจากบิ๊กแบง เป็นเพียงหนึ่งในจำนวนอนันต์ของ "จักรวาลฟองสบู่" ที่มีอยู่ร่วมกัน
อย่างไรก็ตาม ฮอว์คิงไม่พอใจกับสมมติฐานนี้นักวิทยาศาสตร์บางคนเห็นว่าสถานการณ์ที่น่าขันใดๆ ที่คุณจินตนาการได้ กำลังเกิดขึ้น ณ แห่งใดแห่งหนึ่งในจักรวาลคู่ขนานอันไร้ขอบเขตนี้ ดังนั้น ในบทความที่แล้วของเขาในปี 2018 ฮอว์คิง "พยายามที่จะเชื่องลิขสิทธิ์" ในคำพูดของเขาเอง เขาได้เสนอกรอบทางคณิตศาสตร์ใหม่ซึ่งโดยไม่ละทิ้งลิขสิทธิ์โดยรวม ทำให้มันมีขอบเขตไม่สิ้นสุด แต่เช่นเดียวกับการคาดเดาเกี่ยวกับจักรวาลคู่ขนาน เราไม่รู้ว่าความคิดของเขาถูกต้องหรือไม่ และไม่น่าเป็นไปได้ที่นักวิทยาศาสตร์จะสามารถทดสอบความคิดของเขาได้ในอนาคตอันใกล้นี้
สมมติฐานเกี่ยวกับความปลอดภัยลำดับเหตุการณ์
กฎของฟิสิกส์อยู่ในในแง่ที่เราเข้าใจพวกเขาในวันนี้ - อย่าห้ามการเดินทางข้ามเวลา คำตอบของสมการสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ได้แก่ "เส้นโค้งเวลาปิด" ซึ่งจะทำให้บุคคลสามารถหวนกลับไปสู่อดีตได้ แต่อีกครั้ง ฮอว์คิงไม่พอใจกับสิ่งนี้ เขามั่นใจว่าการย้อนเวลากลับไปจะสร้างความขัดแย้งเชิงตรรกะซึ่งเป็นไปไม่ได้เลย
ดังนั้นเขาจึงสันนิษฐานว่าบางส่วนกฎฟิสิกส์ที่ไม่รู้จักในปัจจุบันป้องกันไม่ให้เกิดเส้นโค้งเวลาปิด เขาแสดงสมมติฐานของเขาใน "สมมติฐานของการคุ้มครองลำดับเหตุการณ์" แต่นี่เป็นเพียงการคาดเดาเท่านั้น แต่ยังไม่รู้ว่าการเดินทางข้ามเวลาเป็นไปได้หรือไม่
คำทำนายมืด
ในช่วงปีสุดท้ายของชีวิต ฮอว์คิงได้ทำนายอนาคตของมนุษยชาติไว้เป็นชุด
มีตั้งแต่สมมติฐานที่ว่าฮิกส์โบซอนหรือ "อนุภาคของพระเจ้า" ที่เข้าใจยากสามารถกระตุ้นฟองสุญญากาศที่กลืนจักรวาลก่อนที่มนุษย์ต่างดาวที่เป็นมิตรและปัญญาประดิษฐ์จะยึดอำนาจบนโลก ในขณะที่สตีเฟน ฮอว์คิงพูดถูกในหลายๆ อย่าง เราก็ได้แต่หวังว่าเขาจะคิดผิดในเรื่องนี้
อ่านเพิ่มเติม
"ฟอสซิลที่มีชีวิต" ฟักตัวในทะเลทรายอเมริกา หลับไปหลายสิบปี
ชมศิลปะดิจิทัลจากการวิเคราะห์หนังสือของไอแซก อาซิมอฟ
Branson, Bezos และ Peresild: ทำไมคนดังถึงบินไปในอวกาศและทำอะไรที่นั่น
Cosmological Singularity - โดยนัยสถานะของจักรวาลในช่วงเริ่มต้นของบิ๊กแบง เป็นหนึ่งในตัวอย่างของภาวะเอกฐานความโน้มถ่วงที่ทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) และทฤษฎีแรงโน้มถ่วงอื่นๆ