استیون هاوکینگ و سیاه چاله ها

استیون هاوکینگ “Stephen William Hawking ” ، این مغز متفکر که در جهان گم شده است، در خانه‌اش در افق‌های دور گیتی سیر می‌کند.

این مغز، هیجان‌انگیزترین تفکر کیهان‌شناسی تمام اعصار را پدید آورده است. کل تصویری که ما از کیهان داشتیم در دوران هاوکینگ متحول شده است.

مستند سفر به اعماق جهان با استیون هاوکینگ

قبل از مطالعه مقاله، شما را به دیدن یکی از برترین مستندهای ساخته شده از استیون هاوکینگ دعوت میکنیم. در ادامه نیز در لابلای مطالب مستندهای مرتبط با این نوشته را به شما معرفی خواهیم کرد.

تصویری که او و همکارانش ایجاد کرده‌اند تصویری بدیع و مانند یک اثر هنری زیبا است. مانند یک رؤیا «غیرممکن» است و در فراسوی درک عادی قرار دارد.

هاوکینگ نظرات جدید هیجان‌انگیزی در مورد سیاه‌چاله‌ها، «نظریۀ همه چیز» و مبدأ جهان پدیده آورده است. اما برخی در همۀ این موارد تردید کرده‌اند…

زندگی استیون هاوکینگ

استیون هاوکینگ در روزهای غم‌انگیز جنگ جهانی دوم متولد شد. پدر و مادر او خانه‌ای در های‌گیت لندن شمالی داشتند. شب پُر بود از صدای جیغ آژیر حملۀ هوایی، باریکه نور پرتوافکن‌ها، درخشش و غرش بمب‌های آلما

فرانک و ایزابل، برای اطمینان از تولد بی‌خطر فرزند اول خود، تصمیم گرفتند پیش از تولد او موقتاً به آکسفورد بروند.

آلمان‌ها موافقت کرده بودند که آکسفورد و کمبریج را با آن ساختمان‌های بی‌نظیر بمباران نکنند و ـ در مقابل ـ متفقین نیز قول داده بودند که شهرهای دانشگاهی تاریخی آلمانی، هایدلبرگ و گوتینگن را بمباران نکنند.

ایزابل هاوکینگ گفته بود: «جای تأسف بود که نمی‌شد این اقدامات متمدّنانه را به مناطق بیشتری بسط داد».

متولد شدن هاوکینگ در سیصدمین سالروز مرگ گالیله

ایزابل در ۸ ژانویه ۱۹۴۲ پسری را به سلامت به دنیا آورد.

اتفاقاً این روز، سالروز مرگ گالیله نیز بود، دقیقاً ۳۰۰ سال پیش در ۱۶۴۲ درگذشته بود. اتفاق دیگر اینکه، نیوتن نیز تقریباً در همین ایام متولد شده بود. نشانه‌های ستاره‌بینانه برای تولد یک ستاره‌شناس عالی بود ـ البته اگر این حقیقت را نادیده بگیریم که این دو حوزه مخالف یکدیگرند.

فرانک و ایزابل هاوکینگ

هم فرانک و هم ایزابل در دانشگاه آکسفورد تحصیل می‌کردند. فرانک پزشکی بود که به تحقیقات پزشکی، و اغلب در خارج از کشور، سرگرم بود. از طرف دیگر شغل ایزابل به عنوان بازرس سخت‌گیر مالیاتی شروع شد و به مشاغل منشیگری، که اصلاً راضی کننده نبود، تنزل یافت.

در طول جنگ زنانی وارد وزارتخانه‌ها شدند و در بخش خدمات غیرنظامی ترقی کردند. زنان دیگر از محیط خانه گریختند و به عنوان «دختران مزرعه» در کشتزارها به کار پرداختند، یا با کار در کارخانه و در مشاغلی که معمولاً مردان عهده‌دار آن بودند طعم استقلال را چشیدند.

ایزابل، هنگامی که منشی بود با فرانک هاوکینگ، که به تازگی از یک دوره تحقیقات پزشکی در آفریقا بازگشته بود، روبرو شد. این دو خیلی زود با هم ازدواج کردند، و تقدیر آن بود که ایزابل سرانجام چهار فرزند داشته باشد. شخصیت او تقریباً هیچ تغییری نکرد و نگرش وی به زندگی تأثیری تحول‌آمیز روی بچه‌ها داشت.

نقل مکان به سنت آلبانس

در ۱۹۵۰، خانواده استیون هاوکینگ به ۳۰ مایلی شمال لندن به سنت آلبانس، که شهر کلیسایی کوچک مطبوع و به تعبیری دیگر شهر مردابی اختناق‌آوری بود، نقل مکان کردند. در آنجا، فرانک، سرپرست بخش پارازیتولوژی بنیاد ملی تحقیقات پزشکی شد. هاوکینگ‌ها به زندگی روشنفکری خود ادامه دادند، و این امر فوراً آنها را به عنوان افرادی که به طرزی خطرناک نامتعارف هستند، مشخص ساخت.

خانۀ آنها پر از کتاب بود، مبلمانشان، بیش از آنکه نشانۀ وضعیت اجتماعی‌شان باشد، برای استفاده راحت طراحی شده بود؛ پرده‌ها همیشه نشسته بود، و گاهی در طول شب، حتی کشیده نمی‌شد.

آنهایی که کارشان فضولی بود، دریافتند که این خانواده به برنامۀ سوم رادیوی بی‌سیم گوش می‌کنند (که برای آنهایی که در میان آدم‌های بی‌ذوق و بی‌فرهنگ تک افتاده بودند، نمایشنامه‌های «مترقی» و موسیقی کلاسیک پخش می‌کرد). حتی فرانک در اوقات فراغتش چند رمان نوشت که هرگز منتشر نشد (همسرش این رمان‌ها را چرند می‌خواند و آنها را مسخره می‌کرد). الگوهای اصلی استیون هاوکینگ، پیش از آنکه استانلی ماتیوز یا ماکس میلر باشند، برتراند راسل و گاندی بودند.

در تابستان، خانواده سوار اتومبیل خود (که قبلاً یکی از تاکسی‌های لندن بود) می‌شدند و کاروان‌شان را برای تعطیلات به دنبال می‌کشیدند.

کاروان را در صحرایی در اسمینگتونِ دارست، نزدیکی خلج رینستاد، پارک می‌کردند. (نیازی به گفتن نیست که این کاروان معمولی نبود: هاوکینگ‌ها کاروانی قدیمی داشتند که آن را با رنگ‌های عجیب و غریب پُرزرق و برق رنگ کرده بودند). هاوکینگ‌ها ثروتمند نبودند، اما فقیر هم نبودند. به همین صورت در این دورۀ کسالت‌آور، که سرشار از ممانعت‌های اجتماعی بود، از دیگر خانواده‌های قشر متوسط نه خوشبخت‌تر بودند و نه بدبخت‌تر.

تحصیلات استیون هاوکینگ

از این خانوادۀ متوسط، یک پسربچۀ محصل متوسط ظهور کرد.

استیون هاوکینگ در سن ده سالگی به بهترین مدرسۀ محلی فرستاده شد: مدرسه معمولی سنت آلبانس، که شهریۀ آن در هر ترم ۵۰ گینه بود. (هر گینه معادل ۰۵/۱ پوند است؛ بیان شهریه به این شکل، حاکی از حجم دعاوی اولیه مدرسه بود که آرزوی رسیدن به سطح بازیل فاولتی را در سر می‌پروراندند).

استفن دانش‌آموزی ضعیف و دست و پا چلفتی بود، که هماهنگی جسمی نداشت؛ از آن نوع که در میان دانش‌آموزانی که در حیاط بازی چنین مدارسی نعره می‌کشند، دانش‌آموزان متوسط مشتاق، و دیگر عجایب و غرایب چنین مدارسی به راحتی قابل تشخیص‌اند.

آن موقع بود که استفن به شیمی علاقه‌مند شد، و حتی در پشت خانه‌شان برای خود آزمایشگاهی علمی داشت. این آزمایشگاه به زودی به زباله‌دان معمولی یک پسربچۀ دانش‌آموز، با لوله‌های آزمایش رسوب گرفته، بقایای از هم گسسته آزمایش‌های بسیار دور و راهنمایی‌های ساده دربارۀ ساخت باروت، سیانید و گاز خردل تبدیل شده بود.

به زودی معلوم شد که استیون هاوکینگ استعداد نسبتاً درخشانی دارد، اما معیارهای تحصیلی مدرسۀ نیمه‌متوسطی که بدان می‌رفت و در مورد آنها لاف بسیار زده می‌شد، او را جلب نمی‌کرد.

او خیلی درس نمی‌خواند و با این حال در کلاس خوب بود، اما هرگز عالی نبود. ذهن او سریع بود، اما تندتر از آن سخن می‌گفت که به راحتی مفهوم باشد. در خانه، در پناهگاه خود، به همراه دوستان اندک هم‌مدرسه‌اش به اختراع بازی‌های پیچیده می‌پرداخت.

این بازی‌ها به ندرت بیش از ۵ ساعت طول می‌کشید و گاهی، در طول تعطیلات، ممکن بود یک هفته کامل طول بکشد. عجیب نیست که به زودی به مرحله‌ای رسید که فقط خودش با خودش بازی می‌کرد. هم دوستان و هم خانوادۀ او از اینکه او می‌توانست به شدت، و اغلب برای ساعت‌ها، در مسأله‌ای پیچیده غرق شود تا عاقبت آن را حل کند در شگفت بودند.

از نظر مادر او: «تا آنجا که من توانسته‌ام بفهمم، بازی تقریباً جانشینی برای زندگی بود».

مایکل، دوست استیون هاوکینگ و شاگرد اول کلاس، با لحنی دوستانه او را «دانشمند کوچولوی بااستعداد» می‌خواند. آنها یک روز در آزمایشگاه شروع به حرف زدن دربارۀ «حیات و فلسفه» کردند. مایکل فکر می‌کرد که در فلسفه بسیار زبردست است، اما با ادامۀ بحث دریافت که استیون هاوکینگ او را تحریک می‌کند و پنهانی او را تشویق می‌کند تا از خود یک احمق بسازد.

برای مایکل، که ناگهان حس کرده بود ناظری یک‌طرفه و برای تفریح به او می‌نگرد، این لحظه‌ای ناراحت‌کننده بود.

«در این لحظه بود که برای نخستین بار دریافتم که او به نوعی متفاوت و نه فقط بااستعداد، نه فقط باهوش، نه فقط اصیل، که استثنایی است». همچنین، «از نخوتی فراگیر، یا اگر می‌خواهید، حسی فراگیر دربارۀ جهان» آگاه شد.

ظاهراً دانشمند کوچولوی بااستعداد زمان زیادی را برای فکر کردن دربارۀ موضوعات مختلف صرف کرده بود: در کوشش برای حل این سؤال که جهان چیست.

این وظیفه‌ای بود که فلسفه در اصل برای خود تعیین کرده بود؛ کیهان‌شناسی (کاسمولوژی) از واژۀ یونانی قدیمی برای کیهان یا گیتی ـ کاسموس ـ بود، این واژه به معنای نظم نیز به کار می‌رفت.

کلمۀ کوسمتیک نیز (که به معنای مواد آرایشی است) از همین ریشه گرفته شده است.

از نظر یونانیان باستان، نظم جهان حاکی از زیبایی و جمال بود. امروزه کیهان‌شناسی پوستۀ فلسفی نامشخص خود را فرو گذاشته و به مطالعۀ ساختار گیتی محدود شده است.

اما هنوز هم کشف نظم در این وسعت تقریباً نامتناهی می‌تواند حس زیبایی و شگفتی فلسفی را تحریک کند. این به ویژه در ذهن نوجوانی متفکر ممکن است روی دهد، که درکی استثنایی و تمایل به انتزاع و تجرید دارد و در تصمیم خود به اندیشیدن به عمق موضوعات راسخ است و قادر به تمرکز شدید است.

استعدادهای نهان استیون استیون هاوکینگ، پیش از آنکه بروز کند، نیازمند یک تکان بود. و آن هنگامی روی داد که او ۱۶ سال داشت و برای ورود به سطح A درس می‌خواند.

در ۱۹۵۸، به پدر استفن در هند، شغلی تحقیقاتی داده بودند. خانواده تصمیم گرفت از این سفر ماجرایی به‌یادماندنی بسازد و با اتومبیل به سفر برود (که در آن زمان، واقعاً کاری جسورانه بود). اما یک نکتۀ نارحت‌کنندۀ بزرگ وجود داشت: سفر شامل تمام افراد خانواده نمی‌شد. استفن باید می‌ماند و امتحانات سطح A خود را می‌داد و به خانواده خوب همفری‌ها که در نزدیکی ایشان بودند سپرده می‌شد.

نظر خانم هاوکینگ بسیار انگلیسی بود

«او با همفری‌ها اوقات خوبی داشت، و ما هم در هند اوقاتی عالی داشتیم».

و همین‌طور هم به نظر می‌رسید. هرچند [در این مدت] دست و پا چلفتی بودن استفن افزایش یافت. یک‌بار، همفری‌ها یک دست کامل از بهترین ظروف چینی خود را از دست دادند. خانم همفری به یاد می‌آورد:

«فکر می‌کنم همه خندیدند، اما پس از لحظه‌ای مکث استیون هاوکینگ بود که بلندتر از همه می‌خندید».

رها شدن از طرف خانواده جدا از هر تأثیر دیگری برای پرورش نبوغ هاوکینگ کافی بود. پدرش از او خواسته بود زیست‌شناسی بخواند با این هدف که وارد حرفۀ پزشکی شود.

استفن بیشتر به ریاضیات، که در آن بهترین وضعیت را داشت، علاقه‌مند بود ـ اما پدرش ریاضیات را راهی یک طرفه می‌دانست که فقط به تدریس منتهی می‌شد.

سرانجام به توافق رسیدند: استفن ریاضیات، فیزیک و شیمی می‌خواند. او خود را وقف مطالعه برای ورود به سطح A ساخت، در امتحان ورودی آزمایشی آکسفورد نیز شرکت کرد؛ با این هدف که برای سال آینده آماده باشد. موفقیت استفن در امتحان آکسفورد چنان غیرمنتظره بود که به او بورسی در محل داده شد.

ورود به آکسفورد

استیون هاوکینگ در ۱۷ سالگی وارد کالج دانشگاه آکسفورد شد تا علوم طبیعی، با گرایش فیزیک، بخواند. این غیبت ریاضیات، نشان‌دهندۀ آنچه که در آینده روی می‌داد نبود.

برعکس، اکنون هاوکینگ ریاضیات را تنها کلید درک گیتی در مقیاس بزرگ می‌دانست. خود کاسموس عمیق‌ترین دلمشغولی او باقی مانده بود.

بسیاری از دانشجویان دیگر سال اول، تقریباً یک سال و نیم بزرگ‌تر از استفنِ ۱۷ ساله بودند و بقیه که خدمت دو ساله نظام را انجام داده بودند سه سال از او بزرگ‌تر بودند.

استفن کوچک‌اندامِ عینکی احساس خردسالی و دست و پا چلفتی بودن می‌کرد و همه چیز را رها کرده بود. بیشتر ایام سال را در اتاق خود می‌گذراند ـ نه برای انجام کار، بلکه فقط خسته بود و نمی‌دانست که چگونه خود را به دیگران بقبولاند. حتی جوان‌تر از آن بود که به کافه برود.

غروب‌ها در اتاق خود، در حالی که با شور و شوق داستان‌های علمی می‌خواند، به نوشیدن می‌پرداخت. این امر او را با دیدگاه‌های تخیلی، احمقانه و اغلب بیمارگونه مختلف دربارۀ جهان آشنا می‌ساخت، اما علایق علمی او را برنمی‌انگیخت. اگر هر روز به اندازۀ یک ساعت درس می‌خواند باعث خوشوقتی بود.

علاقۀ استیون هاوکینگ بر جهان بزرگ‌تر اطراف خود متمرکز بود، و آن را مشتاقانه مطالعه می‌کرد، حتی تا حدی که به رصدهای شبانه می‌پرداخت. او نمی‌توانست از توجه به ویژگی‌های منحصربفرد، طرز رفتار پیچیده و احتمالات هیجان‌انگیز آن خودداری کند.

در آغاز سال دوم، هاوکینگ آماده بود که وارد این جهان شود. او بسیار جسورانه (برای دهۀ پنجاه) موهایش را بلند کرد، طرز گفتارش را تغییر داد، و ظاهرش را تا حدی آراست.

جوجه اردک زشت، که از جشنی به جشن دیگر می‌رفت و با راحتی مقلدی متکی به نفس، که خوب تمرین کرده باشد، در دریای فعالیت‌های اجتماعی شرکت می‌کرد، شکوفا می‌شد. حتی به افراد تنومند باشگاه قایقرانی پیوست و یکی از پاروزنان تیم هشت نفرۀ کالج خود شد.

وقتی استیون هاوکینگ مصمم به انجام کاری می‌شد آن را با جدیت بسیار انجام می‌داد. بار دیگر به نظر می‌رسید که او آن «نخوت فراگیر… نوعی حس فراگیر دربارۀ جهان» را، که هم‌مدرسه‌ای او مایکل را چنان تحت تأثیر قرار داده بود و چیزی استثنایی را در شخصیت وی نشان می‌داد، به کار گرفته است. اما این صفت ترساننده بیش از آنکه نخوتی فراگیر باشد، اعتماد به نفسی بود که اراده‌ای متمرکز آن را پدید آورده بود.

اما محدودۀ تمرکز این اراده تنگ باقی ماند. استیون هاوکینگ به درس خود نمی‌رسید و هنوز هم فقط روزی یک ساعت درس می‌خواند. به رغم این، معلم فیزیک او، دکتر رابرت برمن، میگوید:

«او آشکارا مستعدترین دانشجویی بود که من تا آن زمان داشتم». و افزوده است: «آنقدر ناراضی نبودم که فکر کنم اصلاً چیزی به او نیاموخته‌ام».

چنین نظرات تندی، با نگاهی به گذشته گفته شده است. اما در این مورد که هاوکینگ استثنایی تلقی می‌شد، حتی اگر فقط بدان دلیل بوده باشد که او ظاهراً با اصل پایستاری انرژی ـ (که می‌گوید مقدار انرژی‌ای که می‌توانید از یک چیز به دست آورید، بیش از کاری که بدان دهید نیست) ـ به مخالفت برخاسته بود.

هاوکینگ کاملاً خودش بود ـ چه از لحاظ اجتماعی و چه از لحاظ فکری. نیازی نمی‌دید که توانایی فکری استثنایی خود را پنهان کند؛ چنین نخوتی فقط به احترام فرد می‌افزود. علیرغم سابقۀ تحصیلی‌اش فکر می‌کرد که باید به تحصیل ادامه دهد، و تحقیقات فوق‌لیسانس خود را در کیهان‌شناسی انجام دهد. بنابراین، درخواست خود را برای مطالعه تحت نظر هویل، بزرگ‌ترین کیهان‌شناس آن زمان، به کمبریج داد و به این شرط که نمرۀ اول را بیاورد پذیرفته شد. مسأله‌ای نبود.

اعتماد به نفس استیون هاوکینگ تا آخرین لحظه فرو نریخت. در آستانۀ امتحانات نهایی، شبی را بی‌آنکه بتواند بخوابد سر کرد و در نتیجه، چند جواب را سر‌هم‌بندی کرد. نمرات نهایی او بین مرز اول و دوم بود. چنانکه در چنین مواردی معمول بود، برای مصاحبه‌ای دعوت شد تا در مورد سرنوشت وی تصمیم‌گیری شود. در این زمان عزت نفس ویژۀ او بازگشته بود. وقتی از او دربارۀ برنامه‌هایش پرسیدند، جواب داد:

«اگر نمرۀ اول را بگیرم به کمبریج می‌روم.اگر نمرۀ دوم را بگیرم در آکسفورد خواهم ماند. بنابراین انتظار دارم که شما به من نمرۀ اول را بدهید».

به گفتۀ دکتر برمن: «آنها آنقدر عاقل بودند که دریابند با کسی صحبت می‌کنند که از بیشتر خود آنها بسیار باهوش‌تر است».

هاوکینگ نمرۀ اول خود را گرفت، و در پاییز ۱۹۶۲، در ۲۰ سالگی، به ترینیتی هال کمبریج رفت.

ورود او به آکسفورد به قدر کافی بد بود؛ اما ورودش به کمبریج از آن هم بدتر بود. در آغاز، دریافت که بالاخره هویل تصمیم گرفته است که او را نپذیرد. دستیار هویل به عنوان راهنمای وی تعیین شده بود.

غرور استیون هاوکینگ جریحه‌دار شد. این ضربه‌ای بود که هرگز فراموش نمی‌کرد. در دورۀ فوق‌لیسانس کمبریج، هاوکینگ دیگر همان ستارۀ دورۀ لیسانس نبود. کمبریج ستارگان علمی واقعی داشت، و به وقوع رویدادهای علمی بزرگ عادت داشت.

کریک و واتسون ساختار DNA را در آزمایشگاه کاوندیش در کمبریج کشف، و در همان هفته‌هایی که هاوکینگ وارد کمبریج شده بود، جایزۀ نوبل را دریافت کرده بودند.

در همان روز کندرو و پرتِز که باز هم از آزمایشگاه کاوندیش (و هنوز در دورۀ رزیدنتی خود) بودند جایزۀ نوبل شیمی را بردند. هاوکینگ به زودی دریافت که حتی در جهان کوچک گروه ریاضیات کاربردی و فیزیک نظری کارها به دشواری پیش می‌رود. یک ساعت مطالعه در روز باعث شده بود که او زمینۀ خوبی نداشته باشد، و این محرومیت از زمینۀ قوی ریاضیات به زودی آشکار شد. اما این فقط قلّۀ قابل رؤیت کوه یخ بود.

بیماری ALS

در سال آخر در آکسفورد، استیون هاوکینگ از پله‌ها افتاده بود و سرش ضربه دیده بود، در نتیجه، از فراموشی مختصری رنج می‌برد. دوستانش فکر می‌کردند که او مست بوده است، اما این اولین باری نبود که او از پله‌ها افتاده بود. و گاهی، حتی در بستن بند کفش‌هایش دچار مشکل می‌شد. استیون هاوکینگ یاد گرفت که روی پله‌ها مراقب باشد، اما نشانه‌های بعدی [همچنان] پایدار ماندند.

هنگامی که در پایان ترم اول، از کمبریج به خانه بازگشت، پدرش فکر کرد که او باید برای معاینۀ کامل به بیمارستان برود. نتیجه حتی از وحشت‌انگیزترین کابوس‌های شبانه هم بدتر بود. پزشکان تشخیص دادند که هاوکینگ به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS)که بیشتر به نام بیماری اعصاب محرک شناخته می‌شود، مبتلا است.

ALS بیماری پیش‌رونده‌ای است که سلول‌های عصبی را در نخاع و مغز نابود می‌کند. این سلول‌ها فعالیت عضلانی را کنترل می‌کنند، و با پیشرفت بیماری، عضلات خشک می‌شوند، که نتیجۀ آن عدم تحرک و سرانجام حتی ناتوانی از سخن‌گفتن است.

بدن به حالت گیاهی در می‌آید، اما ذهن در داخل آن کاملاً شفاف باقی می‌ماند و به کار خود ادامه می‌دهد. در عین حال، هر نوع ارتباطی غیرممکن می‌شود.

معمولاً مرگ ظرف چند سال از راه می‌رسد. در مراحل پایانی، برای مقابله با اثرات افسردگی و وحشت مزمن به بیمار مرفین می‌دهند.

واکنش استیون هاوکینگ، خاص تربیت و شخصیت ویژۀ او بود.

«فهمیدن این امر که من بیماری لاعلاجی دارم که شاید ظرف چند سال مرا بکشد ضربۀ کوچکی بود. چنین چیزی چگونه ممکن بود برای من روی دهد؟»

واکنش مادر او آن بود که موضوع را کوچک قلمداد کند. او تقاضا کرد تا بهترین متخصص درمانگاه لندن را ببیند:

«واقعاً کاری وجود ندارد که من بتوانم انجام دهم. کمابیش، همین است».

استیون هاوکینگ، علیرغم سخنان شجاعانه‌اش، در واقع، عمیقاً تحت تأثیر قرار گرفته بود.

دختری که در جشن سال نو، درست پیش از رفتن او به بیمارستان، با وی ملاقات کرده بود، تا حدی از این اندیشمند خودرأی ژولیده ترسیده بود. او درباره هنگامی که بعداً او را دید میگوید:

«او واقعاً در حالتی بیمارگونه بود. فکر می‌کنم اراده به زندگی را از دست داده بود».

هاوکینگ به کمبریج بازگشت و در افسردگی بیمارگونه‌ای فرو رفت. تنها چیزهایی که از اتاق او بیرون می‌آمد، صدای موسیقی واگنر و بطری‌های خالی نوشیدنی بود.

آشنایی با جین

اما ابرهای دلسوزی به حال خود، به تدریج کنار رفت. دختری که در جشن سال نو با او دیدار کرده بود در کمبریج به ملاقات او می‌آمد. او فقط ۱۸ سالداشت و نامش جین وایلد بود و برای ورود به سطح A در دبیرستان سنت آلبانس درس می‌خواند و تصمیم داشت که در همان سال به دانشگاه لندن برود.

جین خجالتی بود. هنگامی که استیون هاوکینگ برای نخستین بار به وی گفت که کیهان‌شناسی می‌خواند، مجبور بود برای فهمیدن معنای آن به لغت‌نامه مراجعه کند. (نوابغ چنین چیزهایی را توضیح نمی‌دهند).

جین به خدا اعتقاد داشت و طبیعتاً خوش‌بین بود. هر چیزی هدفی داشت و هر قدر هم که اوضاع بد به نظر می‌رسید ـ همیشه ممکن بود چیز خوبی از آن بیرون بیاید. هاوکینگ مدت‌ها پیش اعتقاد به خدا را رها کرده بود، اما نگرش جین، تاری را در جان او به ارتعاش درآورده بود. او قوی‌الاراده بود، همیشه قوی‌الاراده بود؛ راز او همین بود.

چرا اکنون باید تغییر کند؟ او خاطرنشان ساخته است

«قبل از آنکه پزشکان بیماری مرا تشخیص دهند، از زندگی خسته شده بودم. به نظر می‌رسید که هیچ ‌کاری ارزش انجام دادن ندارد».

اما اکنون اوضاع متفاوت بود. او به یاد می‌آورد

«خواب می‌دیدم که می‌خواهند مرا اعدام کنند. ناگهان دریافتم که اگر بهبود یابم کارهای ارزشمند زیادی وجود دارد که می‌توانم انجام دهم».

در هر حال، از نظر فکری، در حال بهبود بود، اما از لحاظ جسمی، اوضاع چندان خوبی نبود.

ALS به شکلی منظم پیش نمی‌رود. هر بار که بروز نشانه‌ها شدت می‌یابد، معمولاً دوره‌ای از آرامش و پایداری که ممکن است تا مدت‌ها طول بکشد، به دنبال می‌آید. پزشکان استیون هاوکینگ را مطلع ساخته بودند که در تشخیص زمان بیماری اشتباه کرده‌اند. بیماری به پیشرفت ادامه داد، و پس از چند ماه هاوکینگ مجبور شد برای راه رفتن از عصا استفاده کند.

اکنون پزشکان فکر می‌کردند که او بیش از دو سال دیگر زنده نخواهد ماند. اگر قرار بود پیش از آنکه بتواند رسالۀ دکتریش را به پایان برساند بمیرد شروع کردن آن فایده‌ای نداشت.

ازدواج استیون هاوکینگ

استیون هاوکینگ به دیدار با جین ادامه می‌داد، اما اجازه نمی‌داد هیچ نوع احساسی وارد دوستی آنها شود. او از دلسوزی متنفر بود و تصمیم داشت که تا حد ممکن، تا هر زمان که ممکن باشد، مستقل بماند. احساس می‌کرد که انسانی عادی است و می‌خواست که دیگران نیز با او به همین شکل رفتار کنند.

او جین را «دختری بسیار زیبا» می‌دانست و جین شجاعت او را می‌ستود. بیش از احساسات، این تحسینِ متقابل بود که به آنها فهماند که غیرممکن را می‌توان ممکن ساخت. به قول جین آنها با هم این نکته را دریافته بودند که با هم می‌توانیم از زندگی خود چیزی ارزشمند بسازیم.

سرانجام، با هم نامزد شدند. از نظر استیون هاوکینگ، این امر «همه تغییرها را ایجاد کرد». اکنون چیزی داشت که برایش زندگی کند. اما اگر قرار بود ازدواج کند، به شغل، و اگر شغل می‌خواست به درجۀ دکترا نیاز داشت.

اعتماد به نفس استیون هاوکینگ بازگشته بود، و او فکر کردن دربارۀ موضوعی برای رساله دکترای خود را آغاز کرد. او خود را خوشبخت می‌دانست.

کیهان‌شناسی به وسیله‌ای به جز تلسکوپ نیاز نداشت و هیچ آزمایشی نداشت که نیازمند توانایی جسمی یا مهارت یدی باشد. تنها چیزی که مطلقاً بدان نیاز داشت مغزش بود، یکی از معدود قسمت‌های بدنش که بیماری بر روی آن اثر نگذاشته بود.

هاوکنیگ، در ۱۹۶۵، در ۲۳ سالگی، دورۀ دکترای خود را آغاز کرد، و در جولای با جین ازدواج کرد. در پاییز، جین برای گذراندن سال آخر دانشگاه به لندن رفت، او در تعطیلات آخر هفته به کمبریج باز می‌گشت. هاوکینگ به خانۀ کوچکی که درست در صد متری گروه ریاضیات کاربردی و فیزیک نظری قرار داشت، نقل مکان کرد و با مقداری از پول ازدواج خود، اتومبیل سه‌چرخه‌ای خرید تا بتواند به رصدخانه که در خارج از شهر قرار داشت برود.

ارادۀ قوی استیون هاوکینگ برانگیخته شده بود، ذهن او به شدت و با کمترین آشفتگی، متمرکز شده بود و باید همینطور هم می‌شد. زیرا مسائلی که اکنون به آنها می‌پرداخت از جمله پیچیده‌ترین و دشوارترین مسائل کیهان‌شناسی بود.

سیاه چاله ها

سال‌های زیادی بود که کیهان‌شناسی را شبه علم می‌دانستند و به همین دلیل هم بود که تعداد زیادی از شبه دانشمندان جلب آن شده بودند. اندیشه‌های بزرگ دربارۀ جهان، که با اعداد نجومی حمایت می‌شد، موفق به جلب توجه عمومی (و بیرون ماندن از حوزه درک عمومی) شده بود.

این اندیشه‌ها، دایناسورهای علم نوین بودند: بزرگ، ساده‌گرایانه و سزاوار نابودی. سؤالات نافذ اندکی مطرح شده بود. دانشمندان واقعی علم واقعی را، که می‌توان آن را با آزمایش تأیید یا نفی کرد، ترجیح می‌دادند. از تودۀ ناآگاه فقط انتظار می‌رفت که در اشتیاق آخرین اخبار جهان باقی بماند. جای اعتراض نبود.

در اوایل دهۀ ۶۰، همه چیز تغییر کرد. اکتشافات بزرگ اوایل قرن بیستم ـ نسبیت و نظریۀ کوانتومی ـ دیدگاه‌های ما را هم دربارۀ جهان زیر اتمی و هم دربارۀ جهان تغییر داده بود.

نسبیت, ناتوان در توضیح سیاه چاله ها

نسبیت بدان معنا بود که فضا خمیده است و گیتی مرزی دارد. اما فقط حالا بود که نسبیت و نظریۀ کوانتومی به دقت در مورد حقیقت جهان ـ چه در مقیاس زیر اتمی و چه در مقیاس کیهانی ـ به کار برده می‌شد.

این اندیشه‌ها بر تجربه وسیع و مداومی که جهان را ساخته بود چه اثری داشت؟

پاسخ‌ها از عجیب‌ترین تخیلات داستان‌های تخیلی عجیب‌تر بود ـ و هنوز هم هست. چه کسی می‌توانست سیاه‌چاله‌ها و شکاف‌های غیرقابل رؤیت در جهان را، که در آن فضا و زمان ناپدید می‌شوند، تصور کند؟

استیون هاوکینگ دریافته بود که نسبیت با فیزیک در سطح مکانیک کوانتومی مطابقت ندارد، و نمی‌تواند سیاه‌چاله‌ها را توضیح دهد. پژوهش وی در مورد نتایج این امر نتیجه‌ای هیجان‌انگیز داشت.

پیش بینی جان میچل درباره سیاه چاله ها

عجیب آنکه وجود سیاه‌چاله‌ها در ۱۷۸۳ پیش‌بینی شده بود (هر چند در آن زمان، آنها را به این نام نمی‌خواندند). این کار را یک روستایی انگلیسی به نام جان میچل، که اتفاقاً یکی از دقیق‌ترین متفکرین ستاره‌شناس آن ایام نیز بود، انجام داده بود. (او علاوه بر سیاه‌چاله‌ها، دربارۀ ماهیت ستاره‌های دوتایی نیز سخن گفته بود، و پیش‌بینی‌های دورنگرانۀ قابل‌توجهی دربارۀ فواصل بین ستاره‌ای کرده بود).

میچل حدس زده بود که اگر ستاره‌ای به قدر کافی بزرگ و چگال باشد هیچ نوری نمی‌تواند از سطح آن ساطع شود. رصدهای او در آسمان او را به این نظریه رسانده بود که تعداد این ستارگان در جهان زیاد است و وجودشان را می‌توان به واسطۀ اثر گرانشی آنها روی ستارگان یا سیارات نزدیک ثابت کرد.

کارل شوارتزشیلد و استفاده از نسبیت

در سال‌های اولیه قرن بیستم، ستاره‌شناس آلمانی، کارل شوارتزشیلد، این اندیشه را احیاء کرد. در جبهۀ روسیه در ۱۹۱۶، او بررسی نتایج نظریۀ نسبیت عام اینشتین را، که به تازگی منتشر شده بود، آغاز کرد.

این نظریه بیان ‌می‌کرد که نور ممکن است به وسیلۀ کشش گرانشی منحرف شود. (زندگی در جبهۀ روسیه تقریباً به اندازۀ سنگرهای جبهۀ غرب خطرناک و ناراحت‌کننده بود، اما حتماً در محیط آنجا چیزی وجود داشت که فکر را برمی‌انگیخت: در همان زمان، لودویک ویتگنشتاین اتریشی به نظریه‌هایی فکر می‌کرد که بعدها فلسفه قرن بیستم را متحول می‌ساخت.

شوارتزشیلد نشان داد که وقتی ستاره‌ای تحت نیروی گرانش خود رُمبش می‌کند اتفاقات معینی روی می‌دهد.

براساس نظریۀ اینشتین دربارۀ اثر گرانش روی نور، اثر نیروی گرانش، پس از لحظۀ معینی، چنان افزایش خواهد یافت که هیچ چیز حتی نور نمی‌تواند از میدان گرانشی آن بگریزد.

این لحظه هنگامی فرا خواهد رسید که ستاره تا شعاع معینی، که به جرم آن بستگی دارد، رُمبش می‌کند.

این شعاع جایی است که در آن ستاره در حال رمبش به سیاه‌چاله تبدیل می‌شود. (اگر شعاع خورشید، که در حال حاضر ۰۰۰ /۷۰۰ کیلومتر است، اگر شعاع آن تا ۳ کیلومتر منقبض شود، به سیاه‌چاله تبدیل می‌شود).

شوارتزشیلد آنچه را که میچل فقط حدس زده بود با نسبیت ثابت کرده بود.

عجیب آنکه اینشتین از پذیرش یافته‌های شوارتزشیلد خودداری کرد؛ هر چند این یافته‌ها بر نظریۀ خود وی مبتنی بود. با این همه، اکنون آن شعاع بحرانی که در آن ستاره به سیاه‌چاله تبدیل می‌شود شعاع شوارتزشیلد نام دارد.

نظرات انیشتین

یک سال بعد اینشتین دریافت که نظریات کیهان‌شناختی او یک‌بار دیگر، و این بار، به وسیلۀ منجم روس الکساندر فریدمن که در پتروگراد کار می‌کرد، نقض شده است. فریدمن، در حالی که انقلاب روسیه در بیرون از خانه‌اش روی می‌داد، ثابت کرد که تصویر اینشتین از جهان ایستا نادرست است.

اینشتین در طول محاسبات خود یک «ثابت کیهان‌شناسی»(۳۰) را، که آن را لاندا می‌نامید، فرض کرده بود. این در واقع مصادره به مطلوب این نکته بود که جهان ایستا است. فریدمن نشان داد که برای چنین فرضی توجیهی وجود ندارد.

فریدمن گامی جسورانه برداشت و فرض کرد که جهان از ابر رقیق یکنواختی از ماده پر شده است. (یافته‌های جدید تأیید کرده است که این فرض جسورانه در مقابل محاسبات متعدد در جهان کوچکتر به خوبی، و علیرغم اختلافات آشکار، تاب آورده است).

فریدمن که از روی این مدل و روایتی از محاسبات اینشتین، که متناسب با نظریه‌اش تعدیل شده بود، کار می‌کرد، توانست نشان دهد که گیتی باید در واقع در حال انبساط باشد. یک بار دیگر، اینشتین راه دیگری را انتخاب کرد.

رصدهای ستاره‌شناس آمریکایی، ادوین هابل(که تلسکوپ بزرگ را به نام او نامیده‌اند) در سال ۱۹۲۸، فرضیات نظری فریدمن را تأیید کرد. هابل، که از نظریات اینشتین و فریدمن بی‌خبر بود، با استفاده از تلسکوپ ۱۰۰ اینچی مونت ویلسون مطالعه انتقال به سرخ را در ده‌ها کهکشان مختلف آغاز کرد. (انتقال به سرخ، جابه‌جایی خطوط طیف است که سرعت نسبی نسبت به ناظر را می‌تواند نشان دهد).

هابل کشف کرد که هرچه این کهکشان‌ها از زمین دورتر باشند، سرعت دور شدن آنها بیشتر می‌شود. این نخستین تأیید عملی کیهان در حال انبساط بود.

پیشرفت نظری عمدۀ دیگر، پنج سال بعد، و باز هم در روسیه، انجام شد. اکنون پاکسازی‌های استالینی در اوج خود بود. شاید یک دانشمند مصمم می‌توانست انقلاب روسیه را، که در خارج از خانه‌اش در جریان بود نادیده بگیرد، اما وحشت استالینی موضوع دیگری بود.

مردانی که کت چرمی به تن داشتند در می‌زدند و تقاضای ورود می‌کردند ـ حتی اگر [می‌دانستند که دانشمندی] سخت سرگرم محاسبات کیهان‌شناختی است. پس از ژنرال‌ها و رؤسای حزبی، اکنون نوبت دانشمندان برجسته بود که در محاکمات نمایشی به ایفای نقش بپردازند.

لولاندائو، فیزیکدان نظری یهودی تبار

فیزیکدان نظری، لولاندائو، می‌دانست که مشکل بزرگی دارد؛ نه تنها به تازگی از کار در خارج از کشور بازگشته بود، بلکه یهودی نیز بود.

لاندائو فکر کرد که تنها امید وی دستیابی به شهرتی بین‌المللی است چرا که در این صورت حضورش در جایگاه شهود (و ناپدید شدن بعدی‌اش) برای آرمان شوروی ایجاد گرفتاری می‌کند. به سرعت مقاله‌ای نوشت که حاوی چند نظریۀ کیهان‌شناسی شگفت‌انگیز بود، و مدت‌ها روی آنها فکر کرده بود. آن را به سرعت برای دوستش، فیزیکدان بزرگ، نیلز بوهر(۳۶)، در کپنهاگ ارسال کرد.

لاندائو در نامۀ پیوست از بوهر، تقاضای لطفی کرده بود. اگر مقاله را خوب دانست از نفوذ خود برای چاپ آن در Nature، مجلۀ علمی بین‌المللی برجسته، استفاده کند.

اندکی بعد، بوهر تلگرامی از روزنامۀ رسمی حزب [کمونیست شوروی] ایزوستیا دریافت که می‌خواست بداند آیا مقاله لاندائو خوب است. بوهر وقت مطالعۀ مقاله را نداشت، اما به سرعت موضوع را دریافت. پیام تحسین‌آمیزی برای مسکو فرستاد و اطمینان داد که مقاله لاندائو در Nature چاپ خواهد شد. (علیرغم این، لاندائو در ۱۹۳۸ بازداشت شد ـ اما به زودی آزاد گردید، زیرا کشف شد که این «اشتباه» بوده است).

لاندائو چند سال دربارۀ این موضوع فکر کرده بود که ستارگان چگونه می‌توانند آن مقدار انرژی تولید کنند که گرمای آنها را توضیح دهد.

او در مقاله‌اش، در Nature این نظریه را مطرح ساخته بود که مرکز ستاره با ستاره ابر چگالی اشغال شده که عمدتاً از ذرات ریز هسته‌ای بی‌بار موسوم به نوترون تشکیل شده است. (ستاره‌ای مانند خورشید حاوی ستاره‌ای نوترونی است که جرمشان تقریباً یک‌دهم جرم خورشید است، اما این ستاره چنان فشرده شده که شعاع آن فقط یک کیلومتر است. گرمای بی‌حد و حصری که ستاره گسیل می‌کند نتیجۀ گاز نوترون داخل آن است.

مقالۀ لاندائو با عجله نوشته شده، و پیش از آنکه فرصت درست فکر کردن دربارۀ نظریات خود را داشته باشد، چاپ شده بود.

اپنهایمر و اشنایدر

فیزیکدان کوانتومی برجستۀ آمریکایی رابرت اپنهایمر و دستیار مستعد وی هارتلند اشنایدر، که قبلاً در یوتا رانندۀ کامیون بود، این مقاله را خواندند.

اپنهایمر و اشنایدر کمبودهای زیادی را در مقالۀ لاندائو یافتند، اما نظریۀ اصلی او را درست دانستند. به نظر اپنهایمر و اشنایدر، هنگامی که ستاره‌ای بزرگ سوخت هسته‌ای خود را تمام کرد، سوخت، تحت اثر نیروی گرانشی خود، رمبش می‌کند. در نقطه معینی، ستاره تا شعاعی بحرانی، که حتی پرتوهای نور نمی‌تواند از سطح آن بگریزد، متراکم می‌شود. در این نقطه، ستاره از بقیۀ جهان جدا می‌شود و «افق رویداد یک‌طرفه‌ای» به وجود می‌آید.

ذرات و تابش می‌توانند وارد شوند، اما هیچ چیز نمی‌تواند از آن بگریزد. در جایی که ابعاد فضا و بعد مرتبط به آن، زمان، ناپدید می‌شدند، تکینگی فضا‌ـ زمان تشکیل می‌شد. راهی وجود نداشت که بتوان گفت در داخل این افق چه روی می‌دهد ـ اوپنهایمر حتی از فکر کردن به آن خودداری می‌کرد.

اپنهایمر و اشنایدر، یافته‌های خود را در روز اول سپتامبر ۱۹۳۹، در Physical Review منتشر ساختند.

این همان روزی بود که هیتلر به لهستان حمله کرد، و جنگ جهانی دوم را تسریع ‌کرد. در همان شماره Physical Review، نیلز بوهر و فیزیکدان آمریکایی، جان ویلر مقاله‌ای دربارۀ اینکه چگونه می‌توان به شکافت هسته‌ای(یعنی مکانیسم لازم برای ساخت بمب اتمی) دست یافت، منتشر ساختند

اتفاقاً اپنهایمر سرپرست پروژه مانهاتان بود که نخستین بمب اتمی را به وجود آورد. در همان روزی که جنگ جهانی دوم آغاز شد، شیوه‌ای که ممکن بود آن را به پایان برساندـ در مقاله‌ای از مردی که این امر را ممکن می‌ساخت ـ منتشر شد. اما مقالۀ اپنهایمر عجالتاً نادیده گرفته شد؛ اکنون جهان چیزی مهم‌تر از کیهان داشت که دربارۀ آن نگران باشد.

ویلر سرانجام به کار روی بمب هیدروژنی پرداخت، اما پیش از آنکه کار در مورد روش نابودسازی سیارۀ زمین را به پایان رساند، توجه خود را معطوف به کیهان ساخت. خوشبختانه کیهان‌شناسی نه با آدم‌سوزانی، که با کل‌گرایی سروکار داشت، هرچند ویلر باز هم توانست وارد برخی کارهای ناتمام حوزۀ کاری قبلی خود شود.

ویلر و ترکیب نسبیت با فیزیک کوانتوم

ویلر راستگرایی افراطی، دارای موضع اصیل آمریکایی در دورۀ شکار ضد کمونیستی مک‌کارتی در دهۀ ۱۹۵۰ بود. از طرف دیگر، اپنهایمر، زمانی با کمونیستی سخن گفته بود، که معنای آن این بود که علیرغم کمک به پیروزی در جنگ با تولید بمب اتمی، او جاسوس کمونیست‌ها است.

ویلر نظرات کیهان‌شناسی اپنهایمر را هم قبول نکرد، اما سرانجام مجبور شد اعتراف کند ممکن است در نظریۀ تکینگی فضا ـ زمان او، که بیان می‌کرد در درون افق رویداد یک‌طرفه وجود دارد، نکات درستی وجود داشته باشد. بعدها، ویلر حتی پیش‌تر ‌رفت و آن را «جسمی که از لحاظ گرانشی کاملاً رمبیده است» ‌نامید و آن را «سیاه‌چاله» خواند.

ویلر، شاید به ناگزیر نمی‌توانست هر آن چیزی را که اپنهایمر گفته بود بپذیرد. ویلر ادعا کرد که می‌توان آنچه را که در سیاه‌چاله روی می‌دهد شرح داد. آنچه که در آنجا روی می‌داد ترکیب نسبیت و فیزیک کوانتوم بود.

اما در اوایل دهۀ ۱۹۶۰، بسیاری هنوز حتی در وجود سیاه‌چاله تردید داشتند. در واقع هنگامی که دانشمندان شوروی اعلام کردند که ثابت نموده‌اند تکینگی‌های فضا ـ زمان (سیاه‌چاله‌ها) نمی‌توانند وجود داشته باشند، باید بدترین سوءظن‌های ویلر تأیید شده باشد.

به نظر شوروی‌، تکینگی‌های فضا‌ـ زمان فقط یک حدس غلط نظری بود که فقط در صورتی پدید می‌آمد که کسی فرض کند ستاره‌های بزرگ در حال فروپاشی به طور متقارن رمبش می‌کنند. فقط در این حالت، میدان گرانشی روی یک نقطه متمرکز می‌شد، و باعث پدید آمدن تکینگی فضا‌ـ زمان می‌گردید. بدون این تقارن نامحتمل تکینگی‌ای وجود نداشت.

اجی‌مجی لاترجی: سیاه‌چاله‌ای وجود ندارد!

چنانکه می‌توان دید، در اوایل دهۀ ۶۰، هنگامی که هاوکینگ وارد صحنه شد، کیهان‌شناسی وضعیت کاملاً سیالی داشت. در واقع سنت غالب در کمبریج هنوز به نفع نظریۀ «حالت پایا»ی هویل بود؛ بر طبق این نظریه، جهان آغازی نداشته است و پایانی هم ندارد همیشه وجود داشته است‌ـ چگالی متوسط کل آن تا ابد ثابت، یعنی در حالت پایا، باقی می‌ماند.

نظریه هویل

این هویل بود که در دهۀ ۱۹۵۰، در مخالفت این نظریه، یعنی نظریۀ انفجار بزرگ، قطعاً تردید کرد و نظریۀ خلقتی را که در آن مطرح شده است، به عنوان «دختری که ناگهان از وسط کیک بیرون می‌پرد» مورد تمسخر قرار داد.

اما نظریۀ حالت ایستای هویل هم به عجایب مشابهی نیاز داشت، او چگونه می‌توانست انبساط جهان را، که هابل واقعاً مشاهده کرده بود، توضیح دهد؟

هویل، برای غلبه بر این مشکل جزئی پیشنهاد کرد که ستاره‌ها و کهکشان‌ها در واقع به طور پیوسته از فضا خلق می‌شوند. اما چگونه؟

به نظر هویل، این فقط یکی از ویژگی‌های فضا بود (و برای جبران آن ستاره‌ها و کهکشان‌ها به طور پیوسته در پهنۀ وسیع ماورای ظلمانی ناپدید می‌شوند).

هویل در مورد نظریۀ حالت ایستای خود، سخنرانی خستگی‌ناپذیر و گاهی عجول بود. یک‌بار، قبل از آنکه نظرات خود را برای حمایت از گفته‌هایش جمع‌بندی کند، در انجمن سلطنتی لندن سخنرانی کرد.

دستیار هویل، ارقام اولیه را به هاوکینگ، که برای هویل ناشناخته بود، نشان داده و هاوکینگ بی‌نظمی‌هایی در آنها یافته بود؛ هاوکینگ تصمیم گرفت در سخنرانی هویل در انجمن سلطنتی، که با گرمی مورد استقبال قرار گرفت، حضور یابد.

در پایان سخنرانی هویل پرسید آیا کسی سؤالی دارد؛ یک دانشجوی عینکی ظریف تقلا کرد که با کمک عصا بر روی پای خود بایستد. حضار عالی‌رتبه، که شامل بسیاری از دانشمندان برجسته می‌شدند، برگشتند تا این تازه‌وارد را، که جرئت سؤال کردن از مرد نامدار را یافته بود، ببینند.

هاوکینگ گفت: «کمیتی که از آن سخن می‌گویید واگرا است»

زمزمۀ هیجان‌آمیز حضار برخاست: اگر چنین باشد، سخنرانی هویل بی‌معنی است.

هویل با قطعیت پاسخ داد: «البته که واگرا نیست».

هاوکینگ تأکید کرد: «واگراست».

«از کجا می‌دانی؟»

هاوکینگ به آرامی گفت: «چون محاسبه کرده‌ام».

صدای خنده‌ای آهسته از حضار برخاست. هویل از خشم سفید شده بود.

ورود استیون هاوکینگ به صحنۀ کیهان شناسی

این تازه‌وارد ازخودراضی که بود؟

هاوکینگ ورود خود را به صحنۀ کیهان‌شناسی با انتقام‌جویی اعلام کرده بود. اما هنوز مسئلۀ آنچه که در درون سیاه‌چاله روی می‌دهد باقی مانده بود.

آنهایی که دیدگاه نامتقارن ستارگان در حال فروپاشی، یعنی دیدگاه شوروی‌ها، را پذیرفته بودند ایجاد تصویری تازه را آغاز کرده بودند. بر طبق این نظریه، ستاره چنان غیر یکنواخت و چنان با قدرت منفجر می‌شود که «پروازکنان از مرزهای نخست خود» می‌گذرد و دوباره، منبسط می‌شود.

راجر پنروز

ریاضیدان جوان انگلیسی، راجر پنروز، به چالش با این مسأله پرداخت. او روش‌های جدید ریاضی در توپولوژی را در مورد مسأله ستارگان در حال رُمبش به کار بست و به نتایج جالبی رسید.

بر طبق نظریۀ تکینگی او، ستاره در حال رُمبش درست همانطور که ویلر پیشنهاد کرده بود، رفتار می‌کرد. [این ستاره] تکینگی‌ای تشکیل می‌دهد که در آن، زمان متوقف می‌شود و قوانین فیزیک دیگر کاربردی ندارند. و حتی اگر به طور غیر یکنواخت منفجر شود، ماده از مرزهای خود در نمی‌گذرد تا دوباره منبسط شود.

ستارۀ بزرگ در حال رمبش تا افق رویداد خود، که در آنجا به سیاه‌چاله تبدیل می‌شود، رُمبش می‌کند. (در مورد ستاره‌ای که اندازۀ آن ده برابر خورشید است، این امر هنگامی روی می‌دهد که شعاع آن تا ۳۰ کیلومتر منقبض شود).

اما پنروز ثابت کرد که پس از این نقطه نیز ستارۀ در حال رمبش به انقباض خود ادامه می‌دهد. با تشدید میدان گرانشی، نور، ماده و فضا‌ـ زمان با شدتی فزاینده به درون کشیده می‌شوند. در واقع، [ستاره] با چنان شدت فزاینده‌ای به انقباض ادامه می‌دهد که سرانجام حجم آن صفر، و چگالی آن بی‌نهایت خواهد شد، به عبارت دیگر، قوانین گرانش را نقض می‌کند، تا حدی که جرم دارد، اما بعد ندارد.

متشابهاً، فضا ـ زمان و نور نیز نه فقط به درون سیاه‌چاله کشیده می‌شوند، بلکه در نقطه‌ای که در آن ناپدید می‌شوند، به هم پیچیده می‌شوند.

افق رویداد

تمام اینها در درون افق رویداد روی می‌دهد و بنابراین غیرقابل مشاهده باقی می‌ماند. اما افق رویداد متراکم یا منفجر نمی‌شود: ثابت باقی می‌ماند ـ در همان نقطه‌ای که ستاره در حال انفجار به سیاه‌چاله تبدیل می‌شود. (مثلاً، افق رویداد برای ستاره‌ای که اندازۀ آن ده برابر خورشید است در شعاع ۳۰ کیلومتری باقی می‌ماند، در حالی که در درون آن، خود ستاره تا کوچکی و چگالی بی‌نهایت فشرده می‌شود).

هاوکینگ مطالعۀ تفصیلی نظریات پنروز را آغاز کرد، و با این کار نظریه‌ای با اصالتی شگفت‌انگیز در ذهن او شکل گرفت. مانند بسیاری از این نوع اندیشه‌های بزرگ، این اندیشۀ بزرگ نیز اساساً ساده بود (هرچند ریاضیاتی که از آن پشتیبانی می‌کرد اصلاً ساده نبود).

هاوکینگ از خود پرسید اگر سیاه‌چاله بتواند سیر خود را معکوس کند چه اتفاقی می‌افتد. سپس این پرسش را در مورد کل جهان به کار بست. اگر جهان در حال انبساط، چیزی بیش از یک ستارۀ بزرگ در حال رُمبش، در جهت معکوس نباشد، چه؟

زمان در سیاه‌چاله ناپدید می‌شود، اگر این فرآیند معکوس شود، خلقت زمان را نیز دربرمی‌گیرد، همین‌طور فضا. ماده از نقطه‌ای که بی‌نهایت چگال، اما بدون بعد است، نشأت می‌گیرد. و این نقطه، انفجار بزرگ است ـ فعل آفرینش، نه کمتر.

نظریۀ نسبیت در هر دو جهت کاربرد دارد. با تشدید میدان گرانشی، فضا ـ زمان، ماده، و تابش متمرکز می‌شوند. با انبساط و تضعیف میدان گرانشی، فضا ـ زمان گسترده می‌شود و پرتوافشانی و انبساط ماده صورت می‌گیرد.

هاوکینگ موفق شد اثبات کند که باید در گذشته‌ای دور تکینگی‌ای بوده باشد که زمان را پدید آورده است. و اگر انبساط جهان متوقف شود و جهان شروع به انقباض کند، سرانجام فرو خواهد پاشید و در تکینگی‌ای موسوم به انقباض بزرگ ختم خواهد گردید.

شروع و پایان جهان

نمی‌توان پرسید که قبل از آغاز جهان چه روی داده است، یا پس از پایان آن چه روی می‌دهد، زیرا تحت چنین شرایطی، چیزی به نام زمان وجود ندارد. فضا نیز، به همراه ماده، معدوم خواهد شد.

هاوکینگ توضیح داده بود که جهان چگونه نشأت گرفته است. او نشان داده بود که انفجار بزرگ عملاً چگونه بوده است، چگونه از یک سیاه‌چاله فراگیر معکوس بیرون آمده است. (هرچند شوروی‌ها، مبارزه‌جویانه، به این ادعا ادامه می‌دادند که چیزی به نام سیاه‌چاله وجود ندارد و هویل سرسختانه از نظریۀ حالت ایستای خود دفاع می‌کرد).

گسترش نظریه استیون هاوکینگ

گسترش نظریۀ شگفت‌انگیز هاوکینگ به زودی آغاز شد، و در همه جای جز در شوروی و جهانی که در آن زمین را تخت می‌دانستند، مورد پذیرش وسیع قرار گرفت. هاوکینگ خود را به عنوان ستاره‌ای در حال طلوع در صحنۀ کیهان‌شناسی تثبیت کرده بود.

اما کیهان‌شناسی جهان کوچکی باقی مانده بود و شهرت هاوکینگ به موضوعات مربوط به کیهان محدود بود. در جهان آکادمیک بزرگتر کمبریج، او فقط یک نابغه جنبی (و فقط یکی از میان نوابغی از این نوع) بود. اما، گسترش افسانۀ او آغاز شده بود.

دانشجویان دورۀ لیسانس، در ساختمان گروه ریاضیات کاربردی و فیزیک نظری، عادت کرده بودند که با این شخص نحیف عینکی که با عصا راه می‌رفت و هر نوع پیشنهاد کمک را به تندی رد می‌کرد، برخورد کنند. اغلب هنگامی که می‌کوشید تا از پله‌ها بالا رود، دقایق طولانی می‌ایستاد و به دیوار تکیه می‌داد.

اکنون چهار سال از آن زمانی که پزشکان به او گفته بودند فقط دو سال دیگر زنده خواهد ماند گذشته بود، و او مجبور بود که هرچه بیشتر به چوب زیر بغل متوسل شود؛ یعنی چیزهایی که از آن تنفر داشت: این چوب‌ها نه فقط معلولیت او را نشان می‌دادند، بلکه ظاهراً او را بیش از پیش خسته می‌کردند.

اما هاوکینگ بسیار متکی به خود باقی ماند، بدن او هنوز از شرایطی که بی‌فایده باشد بسیار دور بود. در ۱۹۶۷، پسر او رابرت به دنیا آمد؛ و علیرغم موانعی نظیر چوب زیر بغل، او ساعات متمادی و سختی را به کار خود اختصاص داد. هاوکینگ برای آنچه که انجام می‌داد سرشار از شور و شوق بود. جالب آنکه اکنون خود را خوشبخت‌تر از زمان پیش از بیماری می‌دانست، یا این‌طور ادعا می‌کرد.

اما هیچ‌یک از اینها بدون حمایت دائمی و ایثارگرانه همسرش جین ممکن نبود. زندگی با «انسانی کمابیش نابغه» که دارای تمام افراط و تفریط‌ های احساسی معمول این نوع آدم‌هاست، آسان نبود. کج‌خلقی‌ها زیاد نبود، و هاوکینگ اغلب قادر بود که نیروی کامل شخصیت خود را عیان سازد. هرچند ممکن بود او نابغه و معلول باشد، اما اصرار داشت که با او مانند انسانی عادی رفتار کنند و با وجود مشکلات باز هم این ممکن بود.

زندگی خانوادگی او از کارش جدا نبود. جین مقالات او را از روی یادداشت‌های بدخطش ماشین می‌کرد، یا او مقالاتش را با صدایی که به طور فزاینده‌ای شکننده می‌شد برای جین دیکته می‌کرد. صدای او [کم‌کم] به صورت جیغی معیوب در می‌آمد.

اکنون هاوکینگ کارهای ریاضی خود را هرچه بیشتر به طور ذهنی انجام می‌داد و در خود مهارت مغزی استثنایی‌ای را می‌پروراند تا از عهدۀ این امر برآید. او این کار فکری را فقط هنگامی که به شکل پیشرفته در می‌آمد عرضه ‌کرد.

توانایی‌های فکری، شدت، و مهارت‌های سازماندهی ذهنی مورد نیاز فوق‌العاده بود، دیگر از قدرت اراده محض او سخن نمی‌گوییم این فقط کاری بود که در ابتدا انجام می‌شد. افزون بر آن، برای ایجاد فکری اصیل با بالاترین درجه نظم، قدرت خلاقه و بینش لازم بود. و او به انجام این کار ادامه داد.

گسترش شهرت استیون هاوکینگ

گسترش شهرت هاوکینگ آغاز شد، او گروهی از محققان بسیار مستعد را به گروه ریاضیات کاربردی و فیزیک نظری دعوت کرد، که در تحقیقات مداوم او در مورد سیاه‌چاله‌ها با وی همکاری می‌کردند.

در ۱۹۷۱، هاوکینگ به این نظریه رسید که پس از انفجار بزرگ، چند «سیاه‌چاله کوچک» تشکیل شده است. این سیاه‌چاله‌ها چنان چگال بودند که میلیاردها تن ماده در خود داشتند، اما طول آنها بیش از یک فوتون: ذرۀ بنیادی که نور به شکل آن گسیل می‌شود، نبود.

سیاه چاله های کوچک

هاوکینگ ثابت کرد که این سیاه‌چاله‌های کوچک منحصر بفردند به دلیل جرم و گرانش زیادشان از قوانین نسبیت تبعیت می‌کنند، اما ابعاد ناچیز آنها ایجاب می‌کند که از قوانین مکانیک کوانتومی نیز تبعیت کنند. این دو توضیح اغلب متناقض نشان می‌داد که ممکن است «در آغاز» یکی بوده باشند. این، اشاره‌ای بود که شاید می‌شد از آن، در آینده‌ای نه چندان دور نظریه‌ای جامع پدید آورد که هم نظریۀ کوانتوم و هم نسبیت را توضیح دهد، اما فعلاً چنین احتمالات هیجان‌انگیزی حتی در دوردست هم قابل تحقیق نبود.

در واقع، موضوع دقیقاً عکس این بود. تکینگی‌ای که به وسیلۀ فروپاشی گرانشی ایجاد شده بود، به معنای نقض تمام قوانین شناخته شده فیزیک بود. ترس، وحشت، تباهی! اما چون این حادثه در درون سیاه‌چاله روی می‌داد، مشاهده‌ناپذیر بود؛ شکلی از «سانسور کیهانی» ما را از دیدن این فاجعه حفظ می‌کرد. اما اگر قوانین فیزیک نقض می‌شد، این بدان معنا بود که پیش‌بینی آنچه که ممکن است در آینده روی دهد، غیرممکن است و در این صورت، حفره‌ای بزرگ در علم ایجاد می‌شد.

پایان علم!

علم اکنون، از لحاظ فلسفی، با دو احتمال هیجان‌انگیز و متناقض روبه‌رو بود، که هر دوی آنها را می‌شد «پایان علم» نامید. سیاه‌چاله‌های کوچک نشان می‌دادند که ممکن است یک روز نظریه‌ای به وجود بیاید که همه چیز را توضیح دهد. در عین حال، سیاه‌چاله‌های عادی‌تر نشان می‌دادند که جهان ممکن است تابع توضیح علمی نباشد، ممکن است اصلاً علمی نباشد. علم اکنون به آخرین مرحلۀ فلسفی رسیده بود. زندگی آن در خطر بود، آنچه در پیش رو بود، این احتمال بود که یا کامل می‌شود، یا از بین می‌رود. پایان علم نزدیک بود!

اما علم این ابهام‌های فلسفی را، عاقلانه، نادیده ‌گرفت. صرف‌نظر از این پایان شگفت‌آور، هاوکینگ و کیهان‌شناسان همکار وی به تحقیقات خود ادامه دادند. شاید دیدن داخل سیاه‌چاله‌ها، جایی که قوانین فیزیک دیگر کاربردی ندارند، غیر ممکن باشد، اما حدس زدن آنچه که در این منطقۀ ممنوعه روی می‌دهد، همیشه ممکن بوده است. منشأ آنها توضیح داده شده بود ـ اکنون، مسأله، توضیح وجود مداوم آنها بود.

قضیه بی مو

در آنسوی اقیانوس اطلس، ویلر نه فقط نام سیاه‌چاله‌ها را به آنها داده بود، بلکه چنین حدسی را هم، که به «قضیۀ بی‌مو» موسوم بود، مطرح ساخته بود. بر طبق این حدس، سیاه‌چاله خیلی زود به حالتی پایا می‌رسد که در آن فقط سه پارامتر معتبر است: جرم، تکانه زاویه‌ای و بار الکتریکی. وقتی چیزی وارد سیاه‌چاله می‌شود فقط این سه کمیت پایستار می‌مانند.

در ۱۹۷۴، هاوکینگ و همکاران وی توانستند «قضیۀ بی‌مو» را ثابت کنند. («مو»یی را که تراشیده می‌شود به مختصات بیرون زننده ابعاد، و دیگر کمیت‌های وابسته فیزیکی، تشبیه کنید، که با ورود به سیاه‌چاله تراشیده می‌شوند ـ به نحوی که فقط جرم بی‌مو باردار الکتریکی متحرک داخل می‌شود).

هاوکینگ نشان داد که نسبیت چگونه می‌تواند حدس ویلر را توضیح دهد. ممکن است در داخل سیاه‌چاله قوانین فیزیک نقض شود، اما در آنجا بی‌نظمی کامل حکمفرما نیست.

دعوت به کالتک

در سال تحصیلی ۷۵ـ۱۹۷۴، هاوکینگ دعوتی را دریافت کرد مبنی بر اینکه سالی را در کالتک کالیفرنیا بگذراند. کالتک معتبرترین نهاد علمی در ساحل غربی ایالات متحده بود که برجسته‌ترین شیمیدان قرن بیستم، لینوس پائولینگ، در آنجا کار کرده بود، و اکنون جایگاه جمعی از برندگان نوبل بود. (در میان ایشان، چهره‌های درخشان علمی نظیر ریچارد فاینمن ، که بونگو می‌نواخت، و مورای گل‌ـ مان، که می‌توانست با استفاده از نوشته‌های جیمز جویس یا برداشت از یک متن بودایی برای اکتشافات خود نام تعیین‌کند، وجود داشتند).

هاوکینگ که فرصت استفاده از تلسکوپ‌های قدرتمند مونت ویلسون را یافته بود و هرکه را می‌خواست او را به دیزنی‌لند ببرد با موفقیت منع می‌کرد، از حضور در کالیفرنیا لذت می‌برد، اما [در آنجا توانست] پوستر بزرگی از مریلین مونرو گیر آورد که اولین پوستر از چند پوستری شد که در دفتر او در کمبریج آویزان بود.

اکنون ALS هاوکینگ به دورۀ «آرامش» دیگری رسیده بود، اما در این مرحله او را مجبور کرده بود که روی صندلی چرخدار بنشیند. به همین ترتیب، صدای او به جیغی تبدیل شده بود که فقط همکاران او و دوستان نزدیکش قادر بودند منظور او را درک کنند. در مبارزه با این معلولیت‌های خردکننده، هاوکینگ در ۱۹۷۹ برای سومین بار پدر شد.

چنانکه یکی از دوستان صریح وی، چندین سال بعد، هنگام معرفی هاوکینگ در یک سخنرانی، علناً اعلام کرد: «این حقیقت که کوچک‌ترین فرزند او کمتر از نصف بیماری او سن دارد، به روشنی نشان می‌دهد که همه جای استفن فلج نشده است!» حضار دستپاچه شدند، اما چهرۀ درهم پیچیده کوچکی که در صندلی چرخدار نشسته بود نیشخند مشهور خود را تحویل داد.

در سن ۳۲ سالگی، هاوکینگ به عنوان یکی از جوان‌ترین اعضای انجمن سلطنتی انتخاب شد. جوایز و افتخارات دیگر به دنبال می‌آمد. به نظر همسر بردبار او، جین، این جایزه‌ها مانند «شکری بود که روی کیک می‌ریزند»، اما زندگی با هاوکینگ برای او راحت نبود. «فکر نمی‌کنم که هرگز بتوانم در ذهن خود، نوسان‌های آونگی لحظاتی را که در این خانه تجربه کرده‌ایم ـ در واقع از عمق سیاه‌چاله تا تمام آن جوایز پرتلألو ـ با هم آشتی بدهم».

شهود در رختخواب

تقریباً در همین ایام بود که هاوکینگ به لحظۀ «یافتم، یافتم» مشهور خود رسید، که او را در مسیر کشف بزرگش قرار داد. یک روز غروب، هنگامی که به بستر می‌رفت، دربارۀ سطح سیاه‌چاله‌ها فکر کرد. اصرار لجوجانه هاوکینگ به اینکه هر کاری را خودش انجام دهد بدان معنا بود که رفتن به رختخواب برای او کاری طولانی و سخت است ـ بنابراین، هنگام رفتن به رختخواب وقت زیادی برای فکر کردن داشت.

هاوکینگ به این فکر می‌کرد که در افق رویداد سیاه‌چاله برای پرتوهای نور چه اتفاقی می‌افتد. او می‌دانست که پرتوهای نوری که افق رویداد سطح سیاه‌چاله را تشکیل می‌دهند، هرگز نمی‌توانند به یکدیگر نزدیک شوند ـ زیرا بلاتکلیف هستند، نه می‌توانند از سیاه‌چاله بگریزند، نه به درون آن مکیده ‌شوند. با یک شهود ناگهانی، او دریافت که این یعنی چه.

مساحت سطح سیاه‌چاله هرگز نمی‌تواند کاهش یابد. به عبارت دیگر، حتی اگر دو سیاه‌چاله با هم ترکیب می‌شدند، یکدیگر را نمی‌بلعیدند. برعکس، مساحت سطح کل آنها فقط می‌توانست ثابت بماند یا افزایش یابد و هرگز نمی‌توانست کاهش یابد. این ممکن است نکتۀ نسبتاً پیچیده‌ای به نظر آید ـ نکته‌ای که نه به ویژه هیجان‌انگیز است و نه مهم، اما پیامدهای آن، تمام برداشت ما را از سیاه‌چاله تغییر می‌داد.

هاوکینگ این را حس کرد، و هیجان آن سختی به رختخواب را برای او دشوارتر کرد. او شبی را بی‌خواب گذراند.

هاوکینگ دریافته بود که رفتار سطح چاله‌ها شباهتی غریب به قانون دوم ترمودینامیک دارد. این قانون می‌گوید که انتروپی (یا بی‌نظمی) درون سیستم منزوی، همیشه ثابت می‌ماند یا افزایش می‌یابد؛ و اگر دو سیستم منزوی به یکدیگر بپیوندند انتروپی مجموع آنها بزرگ‌تر از حاصل جمع انتروپی قبلی است. اساساً این بدان معناست که اگر اوضاع به حال خود رها شود بی‌نظمی ثابت خواهد ماند یا افزایش خواهد یافت و هرگز ممکن نیست کاهش یابد. (هاوکینگ، خود مثال خانه را آورده است. اگر تعمیرات را متوقف کنید، بی‌نظمی افزایش خواهد یافت و برای ایجاد نظم، یا رفع بی‌نظمی، انرژی بیشتری لازم است).

این قانون توضیح می‌دهد که چرا فرایندهای معین برگشت‌ناپذیرند. اگر لیوانی را بیندازید و بشکنید هرگز دوباره نمی‌توان آن را به هم چسباند‌ـ این کار، اگر لیوان را سیستمی مجزا بدانیم، انتروپی آن را کاهش می‌دهد. انتروپی جهتی را که فرایندهای برگشت‌ناپذیر باید در پیش بگیرند تعیین می‌کند و به یک معنا، جهتی را که زمان باید در پیش بگیرد نشان می‌دهد.

چرا رفتار سیاه‌چاله‌ها شبیه قانون دوم ترمودینامیک است؟

آیا این می‌توانست بدان معنا باشد که این قانون به نحوی در مورد سیاه‌چاله‌ها ـ که قبلاً آنها را هستی‌هایی می‌دانستند که این قوانین در آنها معتبر نیستند ـ کاربرد دارد؟

تا به حال، محاسبات مربوط به سیاه‌چاله‌ها بر نسبیتی مبتنی بود که رفتار اجرام بزرگ توضیح می‌داد و اثراتی که در سطح زیر اتمی روی می‌داد و با نظریۀ کوانتومی مطابقت داشت، نادیده گرفته شده بود.

[پیش از این گمان شده بود که] اثرات ریز زیر اتمی، هنگامی که با مقادیری به بزرگی ستاره‌های در حال رُمبش و سیاه‌چاله‌ها سر و کار داریم، بی‌اهمیت است. هاوکینگ می‌خواست نشان دهد که این فرض چقدر غلط بوده است. مکانیک کوانتومی، کلید اصلی درک ماهیت واقعی سیاه‌چاله‌ها را در اختیار ما قرار داده بود.

نخست، لازم است که کمی از مکانیک کوانتومی بدانیم. یکی از بنیادی‌ترین و پیچیده‌ترین مفاهیم فیزیک کوانتومی، در ۱۹۲۷، به وسیلۀ فیزیکدان آلمانی، ورنر هایزنبرگ، که در آن زمان فقط ۲۶ سال داشت و یکی از حامیان برجستۀ نظریۀ کوانتومی بود، مطرح گردید. کشف بزرگ هایزنبرگ اصل عدم قطعیت بود، که می‌گوید تعیین همزمان مکان دقیق و تکانه(۵۸) دقیق ذره ناممکن است.

هایزنبرگ مدعی بود که این کار را حتی به طور نظری هم نمی‌توان انجام داد، زیرا مفهوم مکان دقیق و سرعت دقیق، با هم، در طبیعت معنایی ندارد. (این در واقع در مورد تمام اشیاء طبیعت، از ذرات زیر اتمی تا اجرام غول‌آسای کهکشان‌ها صادق است ـ اما فقط در سطح اتمی و زیر آن، اختلافات اهمیت می‌یابد)…

 

---

بروزرسانی نوشته استیون هاوکینگ و سیاه چاله ها

این نوشته هر ماه بروز رسانی شده و مطالب تکمیلی به انتهای آن اضافه میگردد.