Šiame trumpame tinklaraščio įraše sužinokite daugiau apie vieną iš mokslo ramsčių.
Kokia buvo Stepheno Hawkingo istorija?
Stephenas Hawkingas – pasaulinio garso britų fizikas teoretikas, žinomas dėl savo indėlio į kosmologijos, bendrojo reliatyvumo ir kvantinės gravitacijos sritis, ypač kalbant apie juodąsias skyles. Septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose jis dirbo prie novatoriškų teiginių apie singuliarumus bendrajame reliatyvumo teorijoje ir pateikė teorinę prognozę, kad juodosios skylės turėtų skleisti spinduliuotę (dabar vadinamą Hawkingo spinduliuote). Jis taip pat išleido keletą mokslo populiarinimo knygų, kuriose aptaria savo teorijas ir kosmologiją apskritai, įskaitant bestseleriu tapusią „Trumpą laiko istoriją” (A Brief History of Time), ir yra laikomas vienu didžiausių fizikos protų po Alberto Einšteino. Jo paties žodžiais tariant: „Mano tikslas paprastas. Tai visiškai suprasti visatą, kodėl ji yra tokia, kokia yra, ir kodėl ji apskritai egzistuoja.”
Stephenas Williamas Hawkingas gimė 1942 m. sausio 8 d. Oksforde, Anglijoje, Antrojo pasaulinio karo įkarštyje. Po jo gimimo santykinai saugiame Oksforde šeima grįžo į Londoną, kur jo tėvas vadovavo Nacionalinio medicinos tyrimų instituto parazitologijos skyriui, nepaisant nuolatinio vokiečių oro pajėgų bombardavimo pavojaus. 1950 m. Hokingas su šeima persikėlė į Sent Albanso miestą, kur 1950-1953 m. lankė Sent Albanso mergaičių vidurinę mokyklą (berniukai ją galėjo lankyti iki 10 metų), o nuo 11 metų mokėsi Sent Albanso mokykloje, kurioje buvo geras, nors ir ne itin geras mokinys.
1959 m. jis laimėjo stipendiją Oksfordo universitetiniame koledže, senajame tėvo koledže, kur studijavo fiziką pas Robertą Bermaną (daugiausia dėl to, kad ten nebuvo siūloma jo pageidaujama matematika) ir kur ypač susidomėjo termodinamika, reliatyvumu ir kvantine mechanika. Nepaisant kartais vangių mokymosi įpročių ir nuobodulio dėl universitetinio gyvenimo, 1962 m. jis baigė studijas ir gavo pirmos klasės diplomą.
Pabaigęs studijas, Oksfordo universiteto observatorijoje trumpai tyrinėjo saulės dėmes. Tačiau netrukus suprato, kad jį labiau domina teorija nei stebėjimai, ir iš Oksfordo išvyko į Trinity Hall, Kembridže, kur kurį laiką studijavo pas Fredą Hoyle’ą, žymiausią to meto anglų astronomą.
Tuoj po atvykimo į Kembridžą, būdamas 21-erių, Hawking’ui ėmė ryškėti pirmieji amiotrofinės šoninės sklerozės (ALS arba „Lou Gehrig’o ligos”), motorinių neuronų ligos, dėl kurios jis ilgainiui prarado beveik visą nervų ir raumenų kontrolę, simptomai. Nors gydytojai (klaidingai) prognozavo, kad Hawkingas neišgyvens ilgiau nei dvejus ar trejus metus, jis palaipsniui prarado rankas, kojas ir balsą, kol tapo beveik visiškai paralyžiuotas ir keturgalvis.
1965 m. jis dalyvavo anglų matematiko Rodžerio Penrouzo (Roger Penrose), kuris ką tik buvo paskelbęs revoliucinį straipsnį apie erdvėlaikio singuliarumus (įvykius, kai fizikos dėsniai tarsi suyra), paskaitoje. Hawkingas atgavo jėgas ir su nauja jėga atsidavė teorinės astronomijos ir kosmologijos studijoms, ypač juodųjų skylių ir singuliarumų srityje. Vėliau jis kartu su Penrouzu parengė keletą svarbių darbų šiomis temomis.
Kitas lūžis jo gyvenime įvyko 1965 m., kai jis susituokė su kalbų studente Džeine Vild (Jane Wilde). Padedamas jos ir savo daktaro disertacijos dėstytojo Deniso Sciamos, Hokingas apsigynė daktaro disertaciją ir tapo Gonvilio ir Kajaus koledžo (Kembridžas) moksliniu bendradarbiu, o vėliau profesoriumi.
1968 m. jis pradėjo dirbti Kembridžo astronomijos institute, kur dirbo iki 1973 m., ir pradėjo taikyti termodinamikos dėsnius juodosioms skylėms, naudodamasis labai sudėtinga matematika. Septintojo dešimtmečio pabaigoje jis kartu su savo draugu ir Kembridžo kolega Rodžeru Penrouzu (Roger Penrose) pritaikė naują sudėtingą matematinį modelį, kurį sukūrė remdamiesi Alberto Einšteino bendrąja reliatyvumo teorija. 1970 m. Hokingas įrodė pirmąją iš daugelio singuliarumo teoremų. Šioje teoremoje buvo pateiktos pakankamos sąlygos singuliarumui erdvėlaikyje egzistuoti, be to, iš jos išplaukė, kad erdvė ir laikas iš tiesų prasidėjo Didžiojo sprogimo tipo įvykyje ir baigėsi juodosiose skylėse. Iš tikrųjų jis pakeitė Penrouzo mintį, kad juodosios skylės sukūrimas būtinai sukels singuliarumą, įrodydamas, kad būtent singuliarumas lėmė pačios visatos sukūrimą.
Bendradarbiaudamas su Brandonu Karteriu, Verneriu Israeliu (Werner Israel) ir Deividu Robinsonu (David Robinson), jis matematiškai įrodė Džono Vilerio (John Wheeler) „beplaukę teoremą”, pagal kurią bet kurią juodąją skylę visiškai apibūdina trys savybės: masė, kampinis momentas ir elektros krūvis, ir pasiūlė keturis juodųjų skylių mechanikos dėsnius, panašius į keturis klasikinius termodinamikos dėsnius. Remdamasis gama spindulių emisijos analize, jis taip pat iškėlė prielaidą, kad pirmapradės juodosios skylės arba „mini juodosios skylės” turėjo susiformuoti po Didžiojo sprogimo.
1974 m. Hokingas ir Džeikobas Bekenšteinas įrodė, kad juodosios skylės iš tikrųjų nėra visiškai juodos, bet turi termiškai kurti ir skleisti subatomines daleles, šiandien vadinamas Hokingo spinduliuote, kol galiausiai išeikvoja savo energiją ir išgaruoja. Dėl to taip pat kilo vadinamasis informacijos paradoksas arba Hawkingo paradoksas, pagal kurį fizikinė informacija (apytikriai tai reiškia dalelių tapatybę ir skirtingas savybes), prieštaraudama pripažintiems fizikos dėsniams, atrodo, yra visiškai prarasta visatoje. Hokingas trisdešimt metų gynė šį paradoksą nuo Leonardo Suskindo ir kitų argumentų, kol 2004 m. garsiai atsisakė savo argumentų.
Šie pažangiausi pasiekimai buvo pasiekti nepaisant vis didėjančio paralyžiaus, kurį sukėlė Hokingo ALS. Iki 1974 m. jis nebegalėjo savęs pamaitinti ar atsikelti iš lovos, o jo kalba buvo tokia prasta, kad jį suprasdavo tik gerai pažįstami žmonės. 1985 m. jis susirgo plaučių uždegimu ir jam buvo atlikta tracheotomija, po kurios jis visiškai nebegalėjo kalbėti, nors įvairūs draugai ir geradariai bendradarbiaudami sukūrė prietaisą, kuris leido jam rašyti kompiuteriu nedideliais kūno judesiais, o paskui balso sintezatoriumi ištarti tai, ką parašė.
1973 m. jis iš Astronomijos instituto perėjo į Taikomosios matematikos ir teorinės fizikos katedrą, o 1979 m. buvo paskirtas Kembridžo universiteto Lucaso matematikos profesoriumi, kuriuo dirbo 30 metų, kol 2009 m. išėjo į pensiją. Su Džeine Vaild susilaukė trijų vaikų: Roberto (1967 m.), Liusės (1969 m.) ir Timočio (1979 m.), tačiau 1991 m. pora galutinai išsiskyrė, matyt, dėl Hokingo įžymybės spaudimo ir didėjančios jo negalios.
Hokingo novatoriški moksliniai tyrimai atnešė jam didelę šlovę ir įžymybę. 1974 m., būdamas 32 metų, jis buvo išrinktas vienu jauniausių Karališkosios draugijos bičiulių. 1982 m. jam suteiktas Britų imperijos ordino Komandoro laipsnis (CBE), o 1989 m. – Garbės draugo vardas. Jis yra sukaupęs dvylika garbės laipsnių, taip pat daugybę kitų apdovanojimų, medalių ir premijų, įskaitant Alberto Einšteino premiją, prestižiškiausią teorinės fizikos srityje. Jis taip pat tapo žinomas platesnei auditorijai, ypač po to, kai 1988 m. išleido tarptautinį bestselerį „Trumpa laiko istorija” (A Brief History of Time) ir jo tęsinius „Visata trumpai” (2001 m.) bei „Trumpa laiko istorija” (2005 m.)
Jis tęsė juodųjų skylių sprogimo, stygų teorijos ir juodųjų skylių gimimo mūsų galaktikoje tyrimus. Jo darbuose taip pat išryškėjo būtinybė suvienyti bendrąją reliatyvumo ir kvantinę teoriją į išsamią kvantinės gravitacijos teoriją, vadinamą „visko teorija”, ypač jei norime paaiškinti, kas iš tikrųjų įvyko Didžiojo sprogimo metu. Jau 1974 m. jo teorija apie juodųjų skylių skleidžiamą Hawkingo spinduliuotę buvo bene vienas pirmųjų teorijos, bent iš dalies sintezuojančios kvantinę mechaniką ir bendrąjį reliatyvumą, pavyzdžių.
Daugybė kitų Hawkingo mokslinių tyrimų, atliktų per daugelį metų, apima kvantinės kosmologijos, kosminės infliacijos, helio gamybos anizotropinėse Didžiojo sprogimo visatose, „Didžiojo N” kosmologijos, visatos tankio matricos, visatos topologijos ir struktūros, kūdikių visatų, Jang-Milso instantonų ir S matricos tyrimus, De Siterio erdvė, kvantinis susietumas ir entropija, erdvės ir laiko prigimtis bei laiko rodyklė, erdvėlaikio putos, stygų teorija, supergravitacija, Euklidinė kvantinė gravitacija, gravitacinis Hamiltonianas, Brans-Dicke’o ir Hoyle’io-Narlikaro gravitacijos teorijos, gravitacinis spinduliavimas, holografija, laiko simetrija ir kirmgraužos.
Niekada nebijodamas kelti diskusijų, devintajame dešimtmetyje jis netgi pradėjo abejoti pačia Didžiojo sprogimo teorija, teigdamas, kad pradžios galbūt niekada nebuvo ir nebus pabaigos, o tik pokyčiai, nuolatinis perėjimas iš vienos „visatos” į kitą per erdvėlaikio užuomazgas. Savo „neribotą pasiūlymą” jis parengė bendradarbiaudamas su amerikiečių fiziku Džimu Hartlu (Jim Hartle). Pagal klasikinį bendrąjį reliatyvumą visata turi būti arba be galo sena, arba prasidėti nuo singuliarumo, tačiau Hokingo ir Hartlo pasiūlyme iškeliama trečioji galimybė: visata yra baigtinė, bet joje nebuvo pradinio singuliarumo, dėl kurio atsirastų riba. Šios neribotos visatos istoriją „įsivaizduojamame laike” turbūt geriausia nagrinėti pasitelkus Žemės paviršiaus analogiją, kai Didysis sprogimas prilygsta Žemės šiaurės ašigaliui, o visatos dydis didėja kartu su įsivaizduojamu laiku tolstant į pietus nuo ekvatoriaus.
1995 m. Hokingas vedė savo medicinos seserį Elaine Mason, nors 2006 m. jie išsiskyrė, pasklidus nepatvirtintiems gandams apie fizinį smurtą, ir nuo to laiko jis susitaikė su savo pirmąja žmona Jane. 2003 m. Hokingas pavojingai susirgo plaučių uždegimu, bet vėl nustebino gydytojus, pasveiko ir vis labiau atsidėjo darbui.
2004 m. jis radikaliai pakeitė vieną iš savo prieštaringų teiginių apie juodąsias skyles (jos sunaikina viską, kas į jas patenka, ir iš juodosios skylės negalima atkurti jokios informacijos), teigdamas, kad nauji atradimai gali padėti išspręsti „juodosios skylės informacijos paradoksą”. Naujame jo juodųjų skylių apibrėžime įvykių horizontas nėra taip aiškiai apibrėžtas ir gali ne visiškai paslėpti viską, kas yra jo viduje, nuo išorės, o informacijos išsaugojimui juodosiose skylėse paaiškinti jis pritaikė daugialypės visatos sąvoką.
Hokingo pažiūros į Dievo egzistavimą kelia daug diskusijų, ypač po 1988 m. išleistos knygos „Trumpa laiko istorija” (A Brief History of Time), kurioje, jo nuomone, atradus visuotinę visko teoriją, galėtume „pažinti Dievo protą”, kurią vieni interpretuoja kaip pažodinę, o kiti – kaip literatūrinę. Tačiau 2010 m. išleistoje knygoje The Grand Design (Didysis planas) jis nedviprasmiškai teigia, kad „spontaniškas kūrimas yra priežastis, kodėl yra kažkas, o ne niekas, kodėl egzistuoja visata, kodėl egzistuojame mes. Nereikia šauktis Dievo… kad visata pradėtų veikti.”
2009 m. Hokingas paliko Lukaso matematikos profesoriaus pareigas Kembridže, laikydamasis universiteto pensinio išėjimo į pensiją politikos, ir priėmė garbingą mokslinių tyrimų katedrą Perimetro teorinės fizikos institute Vaterlo mieste, Kanadoje. Tais pačiais metais jis buvo apdovanotas aukščiausiu JAV civiliniu apdovanojimu – Prezidento laisvės medaliu.
Stephenas Hawkingas mirė 2018 m. kovo 13 d., sulaukęs 76 metų.
Daugiau sužinosite kitame mūsų straipsnyje: Kas buvo Edvinas Hubble’as?”
