Giới khoa học thương tiếc Stephen Hawking

Stephen Hawking, một trong những nhà vật lý có ảnh hưởng nhất trong thế kỷ 20, và có lẽ là một biểu tượng nổi tiếng nhất của khoa học đương đại, đã qua đời ở tuổi 76.

Stephen Hawking tại Trung tâm Vật lý lý thuyết và Toán ứng dụng tại Đại học Cambridge (2013).

Đại học Cambridge đã xác nhận nhà vật lý qua đời vào sáng sớm ngày 14/33 tại nhà riêng ở Cambridge, Anh.

Từ những năm đầu tuổi 20, Hawking đã phải sống chung với căn bệnh xơ cứng cột bên teo cơ (amyotrophic lateral sclerosis – ALS), căn bệnh khiến các neuron thần kinh vận động mất đi khả năng kiểm soát cơ bắp. Sức khỏe của ông ngày càng suy yếu. Ông đã phải nằm viện trong chuyến đi đến Rome hơn một năm trước.

Các nhà khoa học trên khắp thế giới đều bày tỏ nỗi buồn về cái chết của Stephen Hawking. Nhà thiên văn học Neil DeGrasse Tyson, giám đốc Đài thiên văn Hayden Planetarium (New York) đã viết trên Twitter: “Sự ra đi của ông đã để lại một khoảng trống về trí tuệ. Nhưng nó không hề trống rỗng. Hãy nghĩ điều đó như một dạng năng lượng chân không tỏa ra bề mặt không thời gian, thách thức mọi giới hạn”.

Một trong những cựu sinh viên của Hawking tại Cambridge, nhà vật lý lý thuyết Raphael Bousso đã nói với Nature rằng người thầy của anh là một nhà vật lý xuất sắc và vượt trội trong việc truyền thông khoa học tới công chúng. “Đây là hai kỹ năng hoàn hoàn khác nhau và Stephen vượt trội cả hai kỹ năng”.

Bousso hiện làm việc tại trường đại học California tại Berkeley, Mỹ, kể lại anh đã học cách gần gũi với Hawking như thế nào. “Stephen là một người vui vẻ và vô tư lự, không bao giờ để danh tiếng ảnh hưởng đến mình”.

Sinh tại Oxford (Anh) năm 1942, Hawking được chẩn đoán mắc chứng ALS vào năm 21 tuổi, khi đang làm nghiên cứu sinh tiến sĩ chuyên ngành vũ trụ học (cosmology) tại trường đại học Cambridge. Trong bài phát biểu nhân dịp sinh nhật 75 tuổi vào năm ngoái, ông cho biết, ông cảm thấy có gì không ổn khi đi trượt băng với mẹ, “Tôi ngã xuống và thấy rất khó khăn để đứng dậy. Lúc đó, tôi cảm thấy tuyệt vọng và suy sụp nhanh chóng”.

Mặc dù ban đầu các bác sĩ chỉ kỳ vọng ông sống được một vài năm, nhưng may mắn là căn bệnh này lại tiến triển chậm hơn dự kiến. Hàng thập niên sau đó, sự nghiệp của ông vẫn phát triển một cách tích cực trên cả hai phương diện, vừa là nhà vật lý lý thuyết lẫn nhà truyền bá khoa học cho đại chúng. Tuy nhiên, hầu hết các cơ bắp của ông đã dần mất đi chức năng, và trong ba thập niên cuối của cuộc đời, ông phải giao tiếp nhờ vào sự trợ giúp của một thiết bị tổng hợp giọng nói.  

Sau nhiều năm, Hawking đã trở thành một trong những cái tên nổi tiếng nhất trong khoa học đương đại. Các tác phẩm của ông, đặc biệt là Lược sử Thời gian (A Brief History of Time), đã trở thành bom tấn ngành xuất bản khoa học. Ông cũng tỏ ra thích thú khi xuất hiện nổi bật trên các chương trình truyền hình như Star Trek: The Next Generation, The Simpsons và The Big Bang Theory.

Về mặt khoa học, tên tuổi của ông hầu hết gắn liền với vật lý lỗ đen mà ông bắt đầu theo đuổi khi lĩnh vực này vẫn chỉ được coi như một sự tò mò thuần túy về yếu tố toán học trong thuyết tương đối rộng của Einstein. Vào đầu thập niên 1970, ông bắt đầu nghiên cứu về những gì mà vật lý lượng tử có thể tiết lộ về chân trời sự kiện (event horizon) – bề mặt của lỗ đen có lực hấp dẫn mạnh tới mức không để bất cứ loại vật chất gì thoát khỏi nó. Hawking đã gây chấn động giới vật lý khi tính toán được bề mặt lỗ đen sẽ từ từ phát ra bức xạ (có lẽ sẽ sớm được gọi là bức xạ Hawking). Các lỗ đen không thật sự là màu đen.     

Ông giải thích, sự phát xạ này cuối cùng sẽ dẫn tới việc lỗ đen bị co lại và biến mất. Nhưng điều gây sốc các nhà nghiên cứu hơn là bức xạ Hawking sẽ xóa đi những thông tin từ vũ trụ, rõ ràng trái ngược với một vài nguyên lý căn bản của lý thuyết trường lượng tử, như ông đã chỉ ra vào năm 1976.   

Có lẽ vì hầu hết các công trình của ông đều là suy đoán tự nhiên và rất khó để kiểm chứng bằng thực nghiệm nên Hawking không bao giờ được trao giải Nobel. Năm 2016, một số người băn khoăn: liệu cuối cùng, ông có được nhận vinh dự khi Jeff Steinhauer, nhà vật lý tại Viện Công nghệ Technion ở Haifa (Israel) thông báo đã tìm thấy bằng chứng thuyết phục cho sự tồn tại của bức xạ Hawking – không phải từ một lỗ đen thực sự mà là từ thí nghiệm tương tự trong phòng thí nghiệm với các nguyên tử vô cùng lạnh. Tuy nhiên, một vài chuyên gia vẫn nghi ngờ tính thuyết phục của các kết quả thí nghiệm và cho rằng sự liên quan của chúng tới các lỗ đen vẫn chưa chắc chắn.

Một khảo nghiệm mang tính trực tiếp hơn về những phát hiện của Hawking có thể tới từ việc nghiên cứu các lỗ đen trong vật lý thiên văn thông qua sóng hấp dẫn do Trạm quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế Laser tại Mỹ (LIGO) khởi xướng. Hawking cùng nhiều người khác đã liên kết bề mặt chân trời sự kiện của lỗ đen với entropy của nó (entropy của một lỗ đen tỷ lệ với diện tích bề mặt của chân trời sự kiện). Năm 2016, khi trả lời phỏng vấn của Nature nhân sự kiện LIGO lần đầu tiên dò được sóng hấp dẫn phát ra từ vụ sáp nhập các lỗ đen, Hawking hy vọng những phát hiện trong tương lai sẽ đủ nhạy để có thể kiểm chứng được dự đoán mà ông đã nêu vào năm 1970: diện tích bề mặt lỗ đen sau khi sáp nhập phải lớn hơn diện tích bề mặt các lỗ đen ban đầu cộng lại – vì entropy của lỗ đen được dự đoán là không thể giảm. “Tôi mong muốn những phát hiện này có thể kiểm chứng lập luận của tôi”, ông nói.

Thế Hải dịch

Nguồn: https://www.nature.com/articles/d41586-018-02957-4