چهار نظریه عجیب استیون هاوکینگ که اثبات شدند

استیون هاوکینگ یکی از نظریه‌پردازان بزرگ فیزیک در عصر حاضر بود. این دانشمند به‌دلیل حضور در رسانه‌ها و مبارزه با بیماری جسمی‌اش به شهرت زیادی رسید. هاوکینگ با بیش از پنج دهه فعالیت در عرصه علم میراث زیادی از خود برجای گذاشت. پژوهش‌های بی‌سابقه او از تز دکتری‌اش در سال ۱۹۶۶ شروع شد و تا مقاله آخرش در سال ۲۰۱۸ ادامه پیدا کرد که درست چند روز قبل از مرگش در ۷۶ سالگی آن را تکمیل کرد.

نظریه‌های هاوکینگ به‌شکل عجیبی از زمانه‌اش جلوتر بودند. با اینکه این نظریه‌ها به‌آهستگی در جامعه علمی پذیرفته شدند، شواهد زیادی برای اثباتشان فراهم شد. ازجمله نظریه‌های او از دیدگاه‌های جالب درباره سیاه‌چاله‌ها تا توضیحی برای آغاز جهان می‌توان اشاره کرد.

هاوکینگ تز دکتری‌اش را زمانی نوشت که بحث بین دو نظریه کیهانی رقیب شدت گرفته بود: بیگ‌بنگ و وضعیت پایدار. هر دو نظریه می‌پذیرند که جهان در حال انبساط است؛ اما تنها در بیگ‌بنگ است که جهان از وضعیتی فراچگال و فرامتراکم در زمانی متناهی در گذشته شروع به انبساط می‌کند. این در حالی‌ است که بر‌‌‌اساس نظریه دوم، جهان برای همیشه در حال انبساط است و ماده جدید به‌صورت پیوسته برای حفظ چگالی ثابت ایجاد می‌شود.

هاوکینگ در نظریه‌اش نشان داد که نظریه وضعیت پایدار ازنظر ریاضی خود را نقض می‌کند. او معتقد بود جهان در نقطه‌ای کوچک و بسیار چگال به نام «تکینگی» به‌وجود آمده است. امروزه، توضیحات هاوکینگ تقریبا در میان کل جامعه دانشمندان پذیرفته است.

نام هاوکینگ بیش از هر چیزی با سیاه‌چاله‌ها گره خورده است که نوع دیگری از تکینگی هستند. سیاه‌چاله‌ها زمانی تشکیل می‌شوند که ستاره‌‌های کلان‌جرم در پایان عمرشان دچار فروپاشی شوند. این شگفتی‌های ریاضی از نظریه نسبیت عام اینشتین گرفته شدند و ده‌ها سال به موضوع بحث داغی تبدیل شدند تا اینکه توجه هاوکینگ را در اوایل دهه ۱۹۷۰ به خود جلب کردند.

بر‌‌‌‌‌‌‌‌‌اساس مقاله Nature، هاوکینگ با نبوغ درخورتوجهی معادلات اینشتین را با معادلات مکانیک کوانتومی ترکیب کرد و آنچه قبلا تنها در حد فرضیه‌ای انتزاعی بود، به واقعیتی در جهان تبدیل کرد. نظریه هاوکینگ درباره سیاه‌چاله‌ها در سال ۲۰۱۹ اثبات شد؛ درست زمانی که تلسکوپ ایونت هرایزن مستقیما از سیاه‌چاله‌ای کلان‌جرم در مرکز کهکشان غول‌آسای Messier 87 عکس‌برداری کرد.

اولین تصویر از سیاه‌چاله که تلسکوپ ایونت هرایزن ثبت کرد. مؤسسه علوم طبیعی این تصویر را در سال ۲۰۱۹ منتشر کرد

جاذبه سیاه‌چاله‌ها به‌قدری قوی است که حتی فوتون‌ها یا ذرات نور هم نمی‌توانند از آن‌ها فرار کنند؛ اما هاوکینگ در یکی از پژوهش‌های اولیه‌اش می‌گوید حقیقت سیاه‌چاله زیرکانه‌تر از این تصویر تک‌بعدی است.

در فیزیک کلاسیک، آنتروپی یا بی‌نظمی سامانه می‌تواند برای همیشه با زمان افزایش پیدا کند و هرگز کاهش نیابد. هاوکینگ به‌همراه جیکوب بکنستین این فرضیه را مطرح کردند: آنتروپی سیاه‌چاله بر‌‌‌‌‌‌اساس مساحت سطح افق رویداد اطراف آن به‌دست می‌آید.

کشف امواج گرانشی که براثر ادغام زوج‌ سیاه‌چاله‌ها منتشر می‌شوند، نشان داد حق با هاوکینگ بوده است. هاوکینگ درباره این نظریه می‌گوید: «ویژگی‌های سامانه منطبق با پیش‌بینی‌های من درباره سیاه‌چاله در دهه ۱۹۷۰ است. مساحت نهایی سیاه‌چاله بیشتر از مجموع مساحت‌های سیاه‌چاله‌های اولیه است.»

مشاهده‌های اخیر هم اثباتی برای نظریه مساحت هاوکینگ هستند؛ در‌نتیجه، جهان به شکل شگفت‌انگیزی در جهت پیش‌بینی‌های هاوکینگ حرکت می‌کند؛ اما هنوز راه زیادی تا اثبات نظریه‌های دیگر این دانشمند باقی مانده است؛ نظریه‌هایی مثل تناقض اطلاعاتی و چندجهانی و سیاه‌چاله‌های آغازین.