Cuộc đời và sự nghiệp của Stephen Hawking phần 2: Những nghiên cứu vĩ đại

1
5691

Sau khi kết hôn, sự nghiệp của Hawking bắt đầu có những tiến triển mới, nhưng bệnh tình của ông cũng bắt đầu suy giảm.

Những ngày đầu của Hawking và vợ

Những năm mới cưới Jane sống ở London trong thời gian cô hoàn thành việc học đại học và họ du hành tới Hoa Kỳ vài lần cho hội thảo và các cuộc gặp liên quan tới vật lý. Cặp vợ chồng rất vất vả mới thuê được nhà trong tầm đi bộ tới Khoa Toán học Ứng dụng và Vật lý lý thuyết (DAMTP) ở Đại học Cambridge nơi ông nhận một vị trí giảng dạy. Jane bắt đầu làm nghiên cứu sinh, và một con trai đầu của họ, Robert, ra đời tháng 5 năm 1967.

Hợp tác với Penrose, Hawking mở rộng các quan niệm về định lý điểm kì dị mà ông khám phá trong luận án tiến sĩ. Điều này không chỉ bao gồm sự tồn tại của các kỳ dị mà còn là lý thuyết rằng vũ trụ tự nó có thể khởi đầu từ một kì dị. Tiểu luận chung của họ tham gia và về nhì trong cuộc thi của Quỹ Nghiên cứu Lực Hấp dẫn năm 1968. Năm 1970 họ công bố một phép chứng minh rằng nếu vũ trụ tuân theo lý thuyết tương đối tổng quát và phù hợp với bất kỳ mô hình nào về vũ trụ học vật lý phát triển bởi Alexander Friedmann, thì nó phải khởi đầu từ một kì dị.

Sức khoẻ suy giảm trầm trọng

Vào cuối thập niên 1960, năng lực thể chất của Hawking lại suy giảm một lần nữa: ông bắt đầu phải dùng nạng và thường xuyên hủy các buổi giảng. Khi dần mất khả năng viết, ông phát triển các phương pháp thị giác để bù đắp, bao gồm nhìn các phương trình theo cách hiểu hình học. Nhà vật lý Werner Israel sau này so sánh những kỳ tích đó với việc Mozart sáng tác toàn bộ bản giao hưởng trong đầu. Mặt khác Hawking lại tỏ ra độc lập một cách mãnh liệt và không bằng lòng chấp nhận giúp đỡ hay chịu nhượng bộ vì sự tàn tật của mình. Hawking ưa thích được người khác xem “trước hết như một nhà khoa học, thứ đến như một nhà văn phổ biến khoa học, và, trong mọi cách mà nó đáng kể, một người bình thường với cùng những ham muốn, nghị lực, ước mơ và tham vọng như những người xung quanh.”

Jane Hawking về sau ghi nhận rằng “vài người sẽ gọi đó là tính cương quyết, người khác gọi là ngoan cố. Tôi vẫn gọi nó bằng cả hai tên cùng lúc hoặc từng lúc.”. Cần rất nhiều sự thuyết phục mới làm cho ông chấp nhận ngồi xe lăn vào cuối những năm 1960, nhưng sau này ông trở nên nổi tiếng trong học xá vì việc phóng xe lăn nhanh bừa bãi. Đồng nghiệp thấy ông là một người dễ mến và dí dỏm, nhưng bệnh tật cũng như danh tiếng về trí tuệ và sự ngạo ngược của ông tạo khoảng cách giữa ông và vài người. Năm 1969, để giữ ông lại ở Caius, người ta tạo ra một chương trình dành riêng cho ông mang tên ‘Học bổng Nghiên cứu Ưu tú trong Khoa học”.

Con gái của Hawking, Lucy chào đời năm 1970. Sau đó ít lâu Hawking khám phá ra thứ sau này được biết đến dưới tên “Định luật thứ hai của cơ học hố đen”, khẳng định rằng chân trời sự kiện của hố đen không bao giờ có thể thu nhỏ hơn. Cùng với James M. Bardeen và Brandon Carter, ông đề xuất bốn định luật của cơ học lỗ đen, vạch ra một sự tương đồng với động lực học cổ điển. Dưới ảnh hưởng của Hawking, Jacob Bekenstein, một nghiên cứu sinh của John Wheeler, đi xa hơn và cuối cùng tỏ ra chính xác khi đơn thuần áp dụng các quan niệm động lực học sang cơ học lỗ đen. Những năm đầu thập niên 1970, công trình của Hawking với Carter, Werner Israel và David C. Robinson ủng hộ luận điểm của Wheeler về “hố đen không có tóc”, rằng bất kể hố đen ban đầu tạo thành từ vật liệu nào, nó hoàn toàn có thể mô tả bằng ba tính chất khối lượng, điện tích và sự tự quay. Tiểu luận có tên “Những Hố đen” của ông thắng giải thưởng Quỹ Nghiên cứu Lực Hấp dẫn tháng 1 năm 1971. Cuốn sách đầu tiên của Hawking Cấu trúc Vĩ mô của Không-Thời gian viết với George Ellis xuất bản năm 1973.

Từ năm 1973, Hawking bắt đầu chuyển sang nghiên cứu hấp dẫn lượng tử và cơ học lượng tử. Đề tài nghiên cứu này được dấy lên sau một chuyến thăm tới Moskva và những cuộc thảo luận với Yakov Borisovich Zel’dovich và Alexander Starobinsky, công trình của họ chỉ ra rằng theo nguyên lý bất định các hố đen quay phát ra các hạt. Gây phiền rà cho Hawking, những tính toán được kiểm tra nhiều lần của ông cho ra những phát hiện mâu thuẫn với định luật của ông, vốn khẳng định rằng các hố đen không bao giờ co lại (chỉ giữ nguyên hoặc lớn lên), và ủng hộ lập luận của Bekenstein về entropy của chúng. Các kết quả, được Hawking trình bày năm 1974, chỉ ra rằng hố đen phát ra bức xạ – mà ngày nay được gọi là bức xạ Hawking – cho đến khi chúng cạn kiệt năng lượng và bay hơi. Ban đầu, bức xạ Hawking gây nhiều tranh cãi. Nhưng đến cuối những năm 1970 và sau những công bố nghiên cứu sâu hơn, khám phá này được chấp nhận rộng rãi như một đột phá quan trọng trong vật lý lý thuyết. Tháng 3 năm 1974, vài tuần sau khi công bố bức xạ Hawking, Hawking trở thành thành viên của Hội Hoàng gia, và là một trong những nhà khoa học trẻ tuổi nhất từng nhận vinh dự này.

Hawking hiếm khi thảo luận về bệnh tật và các vấn đề thể chất, ngay cả lúc mới yêu với Jane. Sự tật nguyền của Hawking khiến cho các trách nhiệm gia đình rơi xuống đôi vai ngày càng chất nặng của vợ ông, dành cho ông thêm thời gian để suy nghĩ về vật lý. Khi Hawking nhận Học bổng Ưu tú Sherman Fairchild làm giáo sư thỉnh giảng tại Viện Công nghệ California (Caltech) năm 1974, Jane đề xuất rằng một nghiên cứu sinh hoặc sinh viên hậu tiến sĩ sống với họ và giúp chăm sóc ông. Hawking chấp nhận, và Bernard Carr du hành tới California cùng gia đình, người đầu tiên trong số nhiều sinh viên đảm trách vai trò này.

Gia đình đã có một năm nhìn chung là hạnh phúc và đầy hứng khởi ở Pasadena. Hawking làm việc với người bạn trong khoa Vật lý lý thuyết, Kip Thorne, và đánh cược với ông này về chuyện sao tối (sao chứa một hàm lượng lớn vật chất tối neutralino) Cygnus X-1 là một hố đen. Vụ cá cược là một kiểu “chính sách bảo hiểm” đáng ngạc nhiên chống lại đề xuất rằng hố đen không tồn tại. Hawking ghi nhận rằng ông đã thua cuộc năm 1990, trò cá cược khoa học vui vẻ đầu tiên trong số vài cuộc mà ông đánh cược với Thorne và những người khác. Hawking về sau vẫn duy trì các mối quan hệ chặt chẽ với Caltech, hầu như năm nào cũng thăm nơi này chừng một tháng.

Quay trở về Cambridge với một công việc mới

Hawking chơi cờ cùng con trai của mình

Hawking trở về Cambridge tháng 10 năm 1975 với một căn nhà mới, một công việc mới-Độc giả (một vị trí đặc biệt ở các trường đại học Anh, cao hơn giảng viên cao cấp, nhưng chưa tới ghế giáo sư). Don Page, người bắt đầu thân thiết với Hawking ở Caltech, đến Anh để làm việc như một nghiên cứu sinh, trợ lý sống trong nhà ông. Với sự giúp đỡ của Page và một thư ký, các trách nhiệm của Jane nhẹ bớt và cô có thể quay lại với luận án của mình cũng như niềm yêu thích mới dành cho ca hát. Nửa sau thập niên 1970 là một thời kì công chúng có sự quan tâm ngày càng tăng tới hố đen và những nhà vật lý nghiên cứu đề tài này; do đó Hawking thường xuyên được báo chí và truyền hình mời phỏng vấn.

Ông cũng hưởng ngày càng nhiều sự ghi nhận dành cho công trình của mình. Năm 1975 ông nhận Huy chương Eddington và Huy chương Vàng Pius XI, và năm 1976 là Giải Dannie Heineman, Giải thưởng Maxwell và Huy chương Hughes. Hawking được đề bạt chức giáo sư về vật lý hấp dẫn năm 1977, khi mới 35 tuổi. Năm sau đó ông nhận Huy chương Albert Einstein và một bằng tiến sĩ danh dự từ Đại học Oxford.

Giọng nói của Hawking ngày càng khó khăn hơn, và đến cuối những năm 1970 chỉ còn gia đình và những người bạn thân nhất hiểu được ông. Để giao tiếp với những người khác, ai đó hiểu rõ sẽ dịch lời ông cho người kia. Bị khích động từ một cuộc tranh luận với Đại học về việc ai sẽ trả tiền cho các bờ dốc thoải để ông có thể đi xe lăn tới chỗ làm, Hawking và vợ vận động cho việc cải thiện các lối đi vào hỗ trợ cho những người bị tật nguyền ở Cambridge, bao gồm việc nuôi các sinh viên tàn tật trong trường.

Dù vậy, nhìn chung Hawking có những cảm giác mâu thuẫn về vai trò của mình như một người bênh vực cho quyền của người tàn tật: trong khi muốn giúp đỡ người khác, ông tìm cách tách bản thân ra khỏi chuyện bệnh tật và các khó khăn của nó. Việc ông thiếu dấn thân vào cuộc đấu tranh khiến ông hứng chịu một số chỉ trích. Trong lúc ấy gia đình Hawking chào đón đứa con thứ ba, Timothy, vào tháng 4 năm 1979. Mùa thu đó Hawking được bổ nhiệm vào ghế Giáo sư Toán học Lucas, một vị trí danh tiếng hàng đầu ở Đại học Cambridge cũng như trên thế giới, từng là vị trí của Isaac Newton và Paul Dirac.

Hawking nhận chức Giáo sư và những nghiên cứu dành cho nhân loại

Buổi giảng nhậm chức Giáo sư của Hawking có tựa đề “Is the end in sight for Theoretical Physics” (tạm dịch, “Có một viễn cảnh kết cục cho Vật lý lý thuyết?”) đã đề xuất Siêu hấp dẫn N=8 như lý thuyết hàng đầu nhằm giải quyết nhiều bài toán nổi bật mà các nhà vật lý đang nghiên cứu. Sự thăng chức của Hawking lại trùng hợp với một cơn đột biến suy sụp sức khỏe khiến Hawking phải chấp chận, dù rất miễn cưỡng, một vài dịch vụ điều dưỡng tại gia. Cùng lúc đó ông cũng thực hiện một sự chuyển hướng tiếp cận đối với vật lý, trở nên suy nghĩ theo trực giác và ước đoán hơn là nhấn mạnh vào các phép chứng minh toán học. Ông nói với Kip Thorne: “Tôi sẽ là đúng đắn hơn là chính xác”. Năm 1981 ông đề xuất rằng thông tin của một hố đen bị mất không thể phục hồi khi một hố đen bốc hơi. Nghịch lý thông tin hố đen này vi phạm nguyên lý cơ bản của cơ học lượng tử, và dẫn tới nhiều năm tranh cãi, trong đó có cái gọi là “Chiến tranh Hố Đen” giữa ông với Leonard Susskind và Gerard ‘t Hooft.

Tháng 12 năm 1977, Jane gặp một tay chơi đàn organ tên là Jonathan Hellyer Jones khi hát tại một dàn nhạc nhà thờ. Hellyer Jones trở nên gần gũi với gia đình Hawking, và đến giữa những năm 1980, Jones và Jane nảy nở tình cảm lãng mạn với nhau. Theo Jane, chồng bà chấp nhận hoàn cảnh đó, khẳng định rằng “ông ấy sẽ không phản đối chừng nào tôi còn tiếp tục yêu ông ta.” Jane và Hellyer Jones quyết định không phá vỡ gia đình và mối quan hệ của họ vẫn giữ trong sáng trong một thời gian dài.

Vũ trụ lạm phát—một lý thuyết đề xuất rằng theo sau Vụ Nổ Lớn vũ trụ ban đầu mở rộng cực kỳ nhanh chóng trước khi giảm tốc độ thành một sự giãn nở chậm hơn— được Alan Guth đề xuất và sau đó Andrei Linde phát triển. Từ sau một hội nghị ở Moskva tháng 10 năm 1981, Hawking và Gary Gibbons tổ chức một cuộc hội thảo Nuffield dài ba tuần trong mùa hè năm 1982 về Vũ trụ Nguyên thủy tại Đại học Cambridge, tập trung chủ yếu vào lý thuyết mới này. Hawking cũng bắt đầu một hướng nghiên cứu lý thuyết lượng tử mới tìm hiểu nguồn gốc vũ trụ. Năm 1981 tại một hội nghị ở Vatican ông giới thiệu một công trình đề xuất rằng vũ trụ có thể không có biên-không có điểm đầu hay điểm cuối.

Kế tiếp đó ông phát triển mối cộng tác với James Hartle, và vào năm 1983 họ xuất bản một mô hình, được gọi là trạng thái Hartle-Hawking. Mô hình này đề xuất rằng trước kỷ nguyên Planck, vũ trụ không có biên trong không-thời gian; trước Vụ Nổ Lớn, thời gian không tồn tại và khái niệm về một sự khởi đầu của vũ trụ do đó là vô nghĩa. Điểm kì dị ban đầu của các mô hình Vụ Nổ Lớn cổ điển được thay thế bằng một vùng tương tự như Bắc Cực. Người ta không thể đi về phía bắc của Bắc Cực, nhưng không có biên giới nào ở đó-đơn giản đó là điểm mà tất cả các đường kinh tuyến hướng về phía bắc gặp nhau và kết thúc. Ban đầu đề xuất không biên này tiên đoán một vũ trụ đóng với những ngụ ý về sự không tồn tại của Chúa Trời. Như Hawking từng giải thích, “Nếu vũ trụ không có biên mà tự bao bọc… thì Chúa sẽ không có bất kỳ tự do lựa chọn nào về việc vũ trụ bắt đầu ra sao.”

Hawking cũng không loại trừ sự tồn tại của một Đấng Sáng Thế, đặt câu hỏi trong Lược sử Thời gian “Lý thuyết thống nhất có phải vì quá hấp dẫn mà phải tồn tại không??” Trong thời kỳ đầu, Hawking nói về Chúa theo nghĩa siêu hình. Trong Lược sử Thời gian, ông viết: “Nếu chúng ta tìm được câu trả lời, thì đó là sự thắng lợi cuối cùng của trí tuệ con người – chúng ta sẽ biết được ý của Chúa.” Cũng trong cuốn sách này ông đề xuất rằng sự tồn tại của Chúa Trời là không cần thiết để giải thích nguồn gốc của vũ trụ. Những cuộc thảo luận về sau với Neil Turok dẫn ông tới nhận thức rằng nó cũng tương thích với một vũ trụ mở.

Những công trình về sau của Hawking trong lĩnh vực mũi tên thời gian dẫn tới một bài báo công bố năm 1985 lập luận rằng nếu đề xuất không biên là đúng, thì vào lúc vũ trụ ngừng dãn nở và cuối cùng suy sụp, thời gian sẽ chạy theo hướng ngược lại. Một công bố của Don Page và Raymond Laflamme khiến Hawking về sau từ bỏ quan niệm này. Những vinh dự tiếp tục đến với ông: năm 1981 ông nhận Huy chương Franklin, và năm 1982 nhận tước CBE (một tước bậc hiệp sĩ hạng thấp của Đế quốc Anh).

Tuy nhiên các danh hiệu không giúp thanh toán hóa đơn, nên dưới nhu cầu trang trải chi phí việc học hành của con cái và sinh hoạt gia đình, năm 1982 Hawking quyết định một cuốn sách phổ biến khoa học về vũ trụ mà đông đảo công chúng có thể tiếp cận được. Thay vì đem in tại một nhà xuất bản chuyên về học thuật, ông ký hợp đồng với Bantam Books, một nhà xuất bản cho thị trường đại chúng, và nhận một khoản tiền đặt cọc lớn cho tác phẩm. Bản thảo đầu tiên của cuốn sách có tựa đề A Brief History of Time (tức “Một lịch sử tóm tắt về thời gian”)hoàn thành năm 1984.

Trong một chuyến đi thăm CERN ở Genève mùa hè năm 1985, Hawking mắc viêm phổi mà với thể trạng sẵn yếu ớt của ông nó có thể đe dọa tính mạng; ông yếu tới mức bác sĩ từng hỏi Jane có nên chấm dứt các thiết bị duy trì sự sống của ông. Bà từ chối và ông đã sống sót, nhưng phải trải qua một ca phẫu thuật mở khí quản đòi hỏi chăm sóc điều dưỡng suốt ngày đêm và loại bỏ năng lực phát âm ít ỏi còn lại của ông. Cơ quan Chăm sóc Sức khỏe Anh (NHS) nhận trả phí ở viện điều dưỡng nhưng Jane cương quyết muốn ông sống ở nhà. Chi phí chăm sóc được một quỹ ở Hoa Kỳ chu cấp. Các y tá được thuê suốt ba ca để chăm sóc ông hai mươi bốn tiếng đồng hồ mỗi ngày. Một trong số những người được mướn là Elaine Mason, người về sau trở thành vợ thứ hai của ông.

Để giao tiếp, ban đầu Hawking rướn lông mày để chọn những chữ cái trên một thẻ đánh vần. Nhưng về sau ông nhận được một chương trình máy tính tên là “Equalizer” từ Walt Woltosz. Trong một phương pháp mà ông sử dụng tới tận ngày nay, sử dụng một công tắc ông chọn các cụm từ, từ, hoặc chữ cái từ một bộ nhớ chứa khoảng 2500-3000 lựa chọn được quét qua bởi máy. Chương trình ban đầu chạy trên một máy tính đề bàn. Nhưng chồng của Elaine Mason là David, một kỹ sư máy tính, đã lắp một máy tính nhỏ và gắn nó vào xe lăn của Hawking. Thoát khỏi nhu cầu cần ai đó diễn giải giọng mình, Hawking bình luận rằng “Giờ tôi đâm ra giao tiếp tốt hơn là trước khi tôi mất giọng nói.”.

Tiếng nói nhân tạo của chiếc máy ông dùng có một giọng Mỹ và không còn được sản xuất. Mặc dù có những tiếng nói khác, ông vẫn duy trì giọng ban đầu này, nói rằng ông ưa thích giọng hiện tại và đồng nhất với nó. Vào thời điểm đó, ông sử dụng công tắc bằng tay và có thể tạo đến 15 từ mỗi phút. Các bài giảng được chuẩn bị từ trước, và gửi tới bộ tổng hợp giọng nói thành những đoạn ngắn khi phát.

Một trong những thông điệp đầu tiên Hawking đưa ra với thiết bị phát giọng nói của mình là yêu cầu trợ lý giúp ông hoàn thành việc viết “Lược sử Thời gian”. Peter Guzzardi, biên tập ở Bantam, thúc đẩy ông phải giải thích các ý tưởng một cách rõ ràng trong ngôn ngữ không mang tính kỹ thuật, một quá trình đòi hỏi nhiều lần chỉnh sửa từ một Hawking ngày càng cáu kỉnh. Cuốn sách cuối cùng cũng ấn hành tháng 4 năm 1988 ở Hoa Kỳ và tháng 6 ở Anh quốc, và trở thành một thành công phi thường, nhanh chóng vươn lên đầu các danh sách bán chạy nhất ở cả hai quốc gia và duy trì vị trí không chỉ nhiều tuần mà nhiều năm liên tục.

“Lược sử Thời gian” được dịch sang nhiều thứ tiếng, và tới năm 2009 bán được ít nhất 9 triệu bản. Truyền thông hết sức chú ý đến hiện tượng kỉ lục này, và cả trang bìa tờ Newsweek cùng một chương trình truyền hình đặc biệt mô tả ông là “Master of the Universe” (tạm dịch, “Bậc thầy Vũ trụ”). Thành công dẫn đến những khoản tiền hậu hĩnh, nhưng cũng đem lại thách thức trong vai trò người nổi tiếng. Hawking đã du hành liên tục để quảng bá công trình của mình, và tham gia tiệc tùng và khiêu vũ tới tận đêm khuya.

Những lời mời và các vị khách khó từ chối khiến ông ít có thời gian dành cho công việc và các học trò. Vài đồng nghiệp phật ý vì sự chú ý dành cho Hawking, cảm giác rằng đó chủ yếu là do sự tàn tật của ông. Ông cũng nhận thêm nhiều ghi nhận về mặt học thuật, bao gồm thêm năm bằng tiến sĩ danh dự, Huy chương Vàng của Hội Thiên văn học Hoàng gia (1985), Huy chương Paul Dirac (1987) và, cùng với Penrose, Giải Wolf danh tiếng (1988). Năm 1989, ông được Nữ hoàng Elizabeth II phong tước CH (tước hiệu dân sự cao thứ hai mà một bình dân Anh có thể đạt được, thấp hơn Huân chương Công trạng-OM).

Phần 1, Phần 3

Nguồn: wikipedia

Di Động Việt

1 BÌNH LUẬN

ĐĂNG BÌNH LUẬN