Nhìn lại những phát kiến vĩ đại của thiên tài Vật lý Stephen Hawking

Sau khi được chuẩn đoán mắc phải căn bệnh xơ cứng teo cơ (ALS) ở tuổi 21, Stephen Hawking vẫn tiếp tục việc nghiên cứu của mình. Nghiên cứu đầu tiên của ông có tên “Các kỳ dị và Hình học của Không - Thời gian”, đã giành giải Adam Prize năm 1966.

Trong nghiên cứu của mình, Hawking lần đầu tiên áp dụng Định lý về kỳ dị Không - Thời gian trong tâm của các hố đen, vào một quy mô lớn hơn là toàn bộ vũ trụ. Điểm kỳ dị không - thời gian là một điểm của không gian mà tại đó, mật độ vật chất cũng như độ cong của không - thời gian là vô cùng.

Stephen Hawking đã hợp tác với Roger Penrose để tiếp tục nghiên cứu năm 1966 của mình, sau đó ra mắt khái niệm “Lý thuyết kỳ dị hấp dẫn”. Theo giải thích thì tại các điểm kỳ dị sẽ xuất hiện sự chênh lệch về lực hấp dẫn.

Ví dụ như điểm kỳ dị lỗ đen có thể xé nát bất kỳ vật thể nào tiến tới gần nó. Một lý thuyết khác của kỳ dị hấp dẫn đưa ra một kịch bản của sự kết thúc vũ trụ, khi tất cả bị một lực hấp dẫn đủ mạnh co lại trở thành một điểm duy nhất.

Năm 1970, Stephen Hawking khám phá ra một thứ mà sau này được gọi là “Định luật thứ hai của cơ học hố đen”. Theo đó, nhà vật lý thiên văn khẳng định rằng chân trời sự kiện của hố đen không bao giờ có thể thu nhỏ lại. Ông cũng đề xuất 4 định luật của cơ học hố đen, tương đồng với động lực học cổ điển.

Cuốn sách đầu tiên của Hawking mang tựa đề “Cấu trúc Vĩ mô của Không - Thời gian” viết với George Ellis xuất bản năm 1973. Cuốn sách này tổng hợp tất cả các nghiên cứu của Hawking về không gian - thời gian và những điểm kỳ dị trong vũ trụ. Cũng bắt đầu từ đây, Hawking nghiên cứu về hấp dẫn lượng tử và cơ học lượng tử.

Đây là một trong những công trình nghiên cứu được nhiều người biết đến nhất của Stephen Hawking. Nhà khoa học nhận ra rằng các hố đen quay có thể phát ra các hạt hay bức xạ, được gọi là bức xạ Hawking.

Theo phát hiện này, các hố đen có thể cạn kiệt năng lượng và biến mất, nếu như chúng không thể có thêm nguồn năng lượng từ việc hấp thụ các vật chất khác trong vũ trụ. Ban đầu bức xạ Hawking gây nhiều tranh cãi bởi nó đi ngược lại lý thuyết hố đen không bao giờ thu nhỏ. Tuy nhiên, sau đó khám phá này được chấp nhận rộng rãi như một đột phá quan trọng của ngành vật lý lý thuyết.

Năm 1981, tại một hội nghị ở Vatican, Stephen Hawking đã giới thiệu một công trình đề xuất rằng vũ trụ có thể không có biên, nghĩa là không có điểm đầu hay điểm cuối.

Stephen Hawking hợp tác với nhà khoa học James Hartle giới thiệu một khái niệm mới được gọi là mô hình “Trạng thái Hartle-Hawking”. Mô hình này đề xuất rằng trước Vụ Nổ Lớn, thời gian không tồn tại, do đó khái niệm về một sự khởi đầu của vũ trụ là vô nghĩa.

Cuốn sách “Lược sử thời gian” được viết trong khoảng thời gian bệnh tình của Stephen Hawking ngày càng nghiêm trọng, khiến ông không thể nói mà phải sử dụng đến một hệ thống máy tính và giọng nói robot.

Tuy nhiên đây là cuốn sách thành công nhất trong lịch sử vật lý hiện đại, với hơn 40 triệu bản và được dịch ra 40 ngôn ngữ khác nhau. “Lược sử thời gian” cố gắng giải thích nhiều chủ đề của Vũ trụ học, trong đó có lý thuyết Big Bang, Lỗ đen, Nón ánh sáng và Lý thuyết Siêu Dây, dành cho độc giả không có hiểu biết chuyên sâu về vật lý.

Cuộc hôn nhân của Stephen Hawking gặp nhiều áp lực khiến ông phải ly dị người vợ đầu tiên của mình là Jane. Tuy nhiên ông vẫn tiếp tục miệt mài với các công trình nghiên cứu về vật lý của mình. Năm 1993, Hawking công bố một tuyển tập các bài viết về hố đen và Big Bang.

Hawking vẫn tiếp tục viết sách về khoa học, quyển “Vũ trụ trong vỏ hạt dẻ” được phát hành vào năm 2001 có chủ đề về vật lý lý thuyết. Cuốn sách mô tả về lịch sử hình thành và các nguyên lý của vật lý hiện đại, trong đó có cả thuyết tương đối và thuyết thời gian của Einstein, tiên đoán tương lai của vũ trụ.

Cuốn sách “Lược sử tóm tắt của Thời gian” bao gồm những cập nhật mới nhất, được viết lại từ cuốn “Lược sử thời gian” phát hành năm 1988.

“Bản thiết kế vĩ đại” có lẽ là cuốn sách thú vị nhất của Stephen Hawking, cũng là cuốn sách mà ông dành nhiều thời gian nhất. Cuốn sách này phản đối ý kiến cho rằng Chúa tạo ra vũ trụ, đồng thời đặt ra những câu hỏi tối hậu về sự sống, vũ trụ và vạn vật như: “Tại sao phải có cái gì đó chứ không phải là hư không?”, “Tại sao chúng ta tồn tại?”, “Tại sao là tập hợp các định luật vật lý cụ thể này chứ không phải các tập hợp khác?”

Nếu trả lời được những câu hỏi này, chúng ta cũng sẽ hoàn thành được mục đích cuối cùng của nhân loại.

Nguồn: Tổng hợp - fanpage: Trần Đăng Khoa