14 მარტს, აინშტაინის დაბადების დღეზე, თანამედროვეობის უდიდესი ფიზიკოსი, სტივენ ჰოკინგი 76 წლის ასაკში მოკვდა. გარდა იმისა, რომ სტივენს თავის სფეროში უდიდესი გავლენა ჰქონდა, ის მეცნიერების პოპულარიზაციითა და განმანათლებლობით იყო დაკავებული.

"გამარჯობა, ჩემი სახელია სტივენ ჰოკინგი - ფიზიკოსი, კოსმოლოგი და, რაღაც კუთხით, მეოცნებე. მიუხედავად იმისა, რომ მოძრაობა არ შემიძლია და კომპიუტერის დახმარებით ვლაპარაკობ, ჩემს გონებაში თავისუფალი ვარ. თავისუფალი ვარ, რომ გამოვიკვლიო სამყარო და დავსვა უდიდესი შეკითხვები" - ასე იწყებდა ის თავის დოკუმენტურ ფილმს "სამყაროში სტივენ ჰოკინგთან ერთად".

სტივენ ჰოკინგი თანამედროვე ფიზიკის ერთ-ერთი უდიდესი ადამიანი იყო, რომელსაც მრავალი ჰიპოთეზა თუ თეორია უკავშირდება. მაინც რატომ ითვლება ის აინშტაინის შემდეგ მეოცე საუკუნის ყველაზე გავლენიან მეცნიერად?

მან არ აღმოაჩინა შავი ხვრელები? ან დიდი აფეთქების თეორია მან არ წამოაყენა? ან არ გვითხრა, რა არის დრო? არა, არა და ისევ არა. როგორც მრავალ ცნობილ ადამიანზე, ჰოკინგზეც არსებობდა მრავალი მითი, ამიტომ საკმაოდ რთულია, რომ მითების ამ კორიანტელში სიმართლე ვიპოვოთ და გავიგოთ, რა აღმოაჩინა მან რეალურად.

რამდენიმე გამოკითხვაში, რომელიც მეოცე საუკუნის უდიდეს ფიზიკოსებს ეხებოდა, ჰოკინგი ან საერთოდ არ არის, ან ბოლო ადგილზე ძლივს მოჩანჩალებს. ამის საპირისპიროდ, მისმა არსებობამ დიდი კვალი დატოვა თანამედროვე ფიზიკაში. ფიზიკას უამრავი დიდი მოაზროვნე ჰყავს და ჰოკინგი მათგან ერთ-ერთია.

ჰოკინგის გენიოსობა, რომელიც ცალსახად იმსახურებს ნობელის პრემიას, არის ის, რომ მან მრავალი განსხვავებული, მაგრამ ერთნაირად ფუნდამენტური ფიზიკის დარგები გააერთიანა: გრავიტაცია, კოსმოლოგია, კვანტური თეორია, თერმოდინამიკა და ინფორმაციის თეორია.

ყველაფერი ფარდობითობის ზოგადი თეორიით იწყება: ალბერტ აინშტაინის მიერ 1910-იანებში შექმნილი გრავიტაციის თეორია, რომელმაც ისააკ ნიუტონის გრავიტაცია ჩაანაცვლა.

ნიუტონის აზრით, მასიური ობიექტი მიზიდულობას წარმოქმნიდა დაახლოებით ისე, როგორც მაგნიტი წარმოქმნის. ამ ველის საშუალებით ერთი სხეული (მაგალითად, დედამიწა) აღძრავდა ძალას მეორეზე (მაგალითად, მთვარეზე ან ვაშლზე). ნიუტონს არ უთქვამს, რა იყო ეს ძალა. ეს იყო უბრალოდ ფაქტი, რომ ყველა ის ობიექტი, რომელსაც მასა გააჩნია, ამ ძალას აღძრავს.

აინშტაინის ზოგადი ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, გრავიტაცია არ არის ველი კოსმოსში. არამედ, ის არის თვითონ სივრცის თვისება.

ამ თეორიის იდეა ის არის, რომ მზის მაგვარი მასიური სხეული თავის გარშემო სივრცის გამრუდებას იწვევს. სივრცის გამრუდება კი მის ახლოს მდებარე სხეულების მოძრაობაზე ახდენს გავლენას. მაგალითად, დედამიწა მზის გარშემო ისე მოძრაობს ორბიტაზე, როგორც ბოულინგის ბურთით ჩაზნექილ ბატუტში ჩაგდებული პინგ-პონგის ბურთი იმოძრავებდა.

აინშტაინის თეორიის ერთ-ერთი პროგნოზი ის იყო, რომ მასიურ ობიექტებში, როგორებიცაა ძალიან, ძალიან მასიური ვარსკვლავები, შესაძლოა საკუთარი გრავიტაციის წყალობით შეუქცევადი პროცესები დაიწყოს: ბირთვის მოცულობა მცირდება, თუმცა, მასა იგივე რჩება და საბოლოოდ უსასრულოდ პატარა წერტილში მთლიანი ვარსკვლავის მასა იყრის თავს, რის გამოც ეს წერტილი უსასრულო მკვრივია. ამას სინგულარობა ეწოდება.

ვარსკვლავის ასეთი ჩაშლის შედეგად გრავიტაცია სივრცეს იმდენად ამრუდებს, რომ სამყაროში ყველაზე სწრაფ სინათლესაც კი არ შეუძლია მისგან თავის დაღწევა. ჩვენ მას შავ ხვრელს ვუწოდებთ.

ეს იდეა 1939 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსმა, რობერტ ოპენჰაიმერმა (მან, მოგვიანებით, ატომური ბომბი შექმნა) და მისმა სტუდენტმა, ჰარტლენდ სნაიდერმა წამოაყენეს.

თუმცა, მრავალ ფიზიკოსს შეუძლებლად მიაჩნდა სინგულარობის არსებობა სამყაროში. ამიტომ მრავალი წელი ეს იდეა სერიოზულად არ აღიქმებოდა, თან სხვა ფიზიკოსები თვლიდნენ, რომ გარკვეული პროცესების წყალობით, ეს უცნაურობა არასდროს მოხდებოდა.

დაახლოებით 1959 წელს, ჰოკინგმა ოქსფორდის უნივერსიტეტში საბაკალავრო კვლევები დაიწყო და ოპენჰაიმერის თეორიამ სამეცნიერო წრეებში "წონა" შეიძინა.

ფიზიკაში ხარისხის აღების შემდეგ, ჰოკინგმა სადოქტორო კვლევა კემბრიჯის უნივერსიტეტში დაიწყო კოსმოლოგ დენის სკიამას მეთვალყურეობის ქვეშ. კოსმოლოგის ყურადღება ჰოკინგის ყოვლისმომცველმა ინტერესმა მიიპყრო ზოგადი ფარდობითობისა და შავი ხვრელების მიმართ.

სწორედ ამ დროს გამოვლინდა სტივენ ჰოკინგის გამორჩეული ინტელექტი. სკიამას მითითებებით, ჰოკინგმა დიდი აფეთქების თეორიაზე დაიწყო ფიქრი. ამ თეორიის მიხედვით, სამყარო უსასრულოდ მკვრივი წერტილის აფეთქებით და შემდეგ გაფართოებით წარმოიქმნა. დღეს ეს თეორია საკმაოდ მიღებულია სამეცნიერო საზოგადოებაში, თუმცა, იმ დროს კვლავ დებატის საგანი იყო.

ჰოკინგმა გააცნობიერა, რომ დიდი აფეთქება შავი ხვრელის კოლაფსის მსგავსი იყო, ოღონდ - პირიქით. მან ეს იდეა პენროუზთან ერთად განავრცო. 1970 წელს მათ მიერ გამოქვეყნებულმა ნაშრომმა აჩვენა, რომ ზოგადი ფარდობითობის თეორია სამყაროს სინგულარობიდან დაწყებას წინასწარმეტყველებდა.

ამ დროისათვის ჰოკინგის ჯანმრთელობა გაუარესდა და მას ყავარჯნებით სიარულიც კი უჭირდა, თუმცა ამას მუშაობაში ხელი არ შეუშლია. 1970 წლის ბოლოსკენ ჰოკინგს შავ ხვრელებზე ერთმა იდეამ გაუელვა, რომელიც შავი ხვრელების ქცევების აღმოჩენების ნაპერწკალი იქნებოდა.

მან გაიაზრა, რომ შავი ხვრელი ზომაში შეიძლება მხოლოდ გაიზარდოს, მაგრამ არასოდეს შემცირდება. რადგანაც შავი ხვრელიდან ვერაფერი აღწევს თავს, ის მხოლოდ და მხოლოდ გაიზრდება მასაში.

შავი ხვრელის მასა მის ზომას განსაზღვრავს, რომელიც მოვლენათა ჰორიზონტის რადიუსია.

თუმცა, ჰოკინგი ამაზე შორს წავიდა. მან აჩვენა, რომ შავი ხვრელების გახლეჩა უფრო პატარა ნაწილებად შეუძლებელია - მაგალითად, ორი შავი ხვრელის შეჯახებისას.

შემდეგ ჰოკინგმა კიდევ ერთი ინტუიციური ნაბიჯი გადადგა. მის აზრით, მოვლენათა ჰორიზონტის მუდმივად გაფართოებადი ზედაპირი ანალოგი იყო მეორე რაოდენობის, რომელიც, ფიზიკის თანახმად, მხოლოდ იზრდება.

ეს იყო ენტროპია, რომელიც ზომავს სისტემაში უწესრიგობის რაოდენობას. კრისტალში ერთად თავმოყრილ ატომებს დაბალი ენტროპია აქვთ, ხოლო აირში ქაოტურად მოძრავ ატომებს - მაღალი.

თერმოდინამიკის მეორე კანონის თანახმად, სამყაროს მთლიანი ენტროპია მხოლოდ შეიძლება გაიზარდოს და ის არასდროს შემცირდება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ასაკის მატებასთან ერთად, სამყარო უფრო უწესრიგო ხდება. ჰოკინგი მიხვდა, რომ ბუნების ეს ორი კანონი - შავი ხვრელის ზედაპირის ზრდადი ფართობი და სამყაროს ზრდადი ენტროპია - უცნაურად ჰგავდნენ ერთმანეთს.

1970 წლის დასასრულს, როდესაც ჰოკინგმა თავისი შედეგები გამოაცხადა, ახალგაზრდა ფიზიკოსმა, სახელად იაკობ ბეკენშტაინმა საკმაოდ თამამი იდეა წამოაყენა: იქნებ და ეს მხოლოდ ანალოგია არ არის? ბეკენშტაინმა თქვა, რომ შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტი შესაძლოა შავი ხვრელის ენტროპიის საზომი იყოს.

თუმცა, ეს თავშივე მცდარი ჩანდა. თუ ობიექტს ენტროპია აქვს, მას აუცილებლად უნდა ჰქონდეს ტემპერატურა. და თუ ობიექტს ტემპერატურა აქვს, მაშინ მან ენერგია უნდა გამოასხივოს, მაგრამ შავი ხვრელის მთელი იდეა ხომ ისაა, რომ მისგან ვერაფერი აღწევს თავს?

ამ მიზეზის გამო, უამრავი ფიზიკოსი, ჰოკინგის ჩათვლით, ფიქრობდა, რომ ბეკენშტაინის იდეა უაზრო იყო. თვითონ ბეკენშტაინმაც კი თქვა, რომ შავი ხვრელის ტემპერატურა „ნამდვილი“ ვერ იქნებოდა, რადგანაც მას პარადოქსამდე მივყავართ, მაგრამ როდესაც ჰოკინგმა გადაწყვიტა, რომ ბეკენშტაინის სიმცდარე დაემტკიცებინა, მან აღმოაჩინა, რომ ახალგაზრდა სტუდენტი „ბაზისურად მართალი“ იყო. ამის საჩვენებლად, მას მოუწია ფიზიკის იმ ორი სფეროს გაერთიანება, რომლებსაც მანამდე ვერავინ ვერაფერი მოუხერხა. საუბარია ზოგად ფარდობითობასა და კვანტურ თეორიაზე.

კვანტური თეორია ძალიან პატარა ნაწილაკების აღსაწერად გამოიყენება, როგორებიცაა ატომები და მისი შემადგენელი ნაწილაკები, ხოლო ზოგადი ფარდობითობა კოსმოსური მასშტაბების მატერიებს აღწერს: ვარსკვლავებს, გალაქტიკებსა და სხვა გიგანტურ ობიექტებს.

ეს ორი თეორია ფუნდამენტურად შეუთავსებადია. ზოგადი ფარდობითობის თანახმად, სივრცე გლუვი და უწყვეტია, როგორც ფურცელი, ხოლო კვანტური თეორია ჯიუტად ამბობს, რომ სამყარო და ყველაფერი, რაც მასში არსებობს, უმცირეს მასშტაბებზე მარცვლოვანია.

ფიზიკოსები ათწლეულების განმავლობაში ცდილობდნენ ამ ორი თეორიის გაერთიანებას - რომელიც შემდგომ ყველაფრის თეორიასთან მიგვიყვანდა. ეს თეორია თანამედროვე ფიზიკის წმინდა მარცვალია.

ჰოკინგი თავის ადრეულ კარიერაში ასეთი თეორიის შექმნაზე ბევრს მუშაობდა, თუმცა, შავ ხვრელებზე ჩატარებულმა ანალიზმა ყველაფრის თეორია ვერ მოგვცა. შავი ხვრელების კვანტურ ანალიზისთვის ჰოკინგმა უკვე არსებული თეორიები გამოიყენა.

კვანტური თეორიის თანახმად, ცარიელი სივრცე არ არსებობს, რადგან სივრცე შეუძლებელია გლუვად, აბსოლუტურად ცარიელი იყოს ნებისმიერ მასშტაბზე. ამის ნაცვლად, მასში განუწყვეტლივ მიმდინარეობს გარკვეული პროცესები.

წყვილი ნაწილაკები მუდმივად წარმოიქმნებიან სპონტანურად: ერთი მატერიით შემდგარი, მეორე - ანტიმატერიით. ერთ-ერთ ნაწილაკს დადებითი ენერგია აქვს, მეორეს - უარყოფითი. შედეგად, ჯამში ახალი ენერგია არ იქმნება. შემდეგ ეს ორი ნაწილაკ-ანტინაწილაკი ისე სწრაფად ანადგურებს (ანიჰილაცია) ერთმანეთს, რომ მათი პირდაპირი დაფიქსირება შეუძლებელია. ამის გამო, მათ ვირტუალური ნაწილაკები ეწოდება.

ჰოკინგის იდეა ის იყო, რომ ეს ნაწილაკები შესაძლოა ვირტუალურიდან რეალურში გარდაქმნილიყო მხოლოდ და მხოლოდ მაშინ, თუ ისინი შავ ხვრელთან შეიქმნებოდნენ.

არსებობს იმის შანსი, რომ ერთ-ერთი ნაწილაკი მოვლენათა ჰორიზონტში მოხვდება, ხოლო მეორე ნაპირზე დარჩება. ეს დაშორებული ტყუპები კოსმოსში გაიტყორცნება. თუ უარყოფითი ენერგიის მქონე ნაწილაკი შთანთქა შავმა ხვრელმა, შავი ხვრელის მთლიანი ენერგია მცირდება, საბოლოო შედეგი კი არის ის, რომ შავი ხვრელი ენერგიას ასხივებს, რომელსაც უკვე ჰოკინგის გამოსხივება ეწოდება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სტივენ ჰოკინგმა თავისი თავის მცდარობა დაამტკიცა: შავი ხვრელები შეიძლება ზომაში შემცირდნენ.

მეტიც, შავი ხვრელის შეკუმშვა აუცილებლად თანდათანობითი და მშვიდი არ იქნება.

1971 წელს, სტივენ ჰოკინგმა შავი ხვრელების სრულიად ახალი ხედვა შეიმუშავა. მისი აზრით, დიდი აფეთქებისას, მატერიის ზოგიერთი გროვა მინიატურულ შავ ხვრელებად კოლაფსირდებოდა. უზარმაზარი მასის მიუხედავად, შავი ხვრელი ატომზე პატარაა, თუმცა ძალიან ცხელი.

ჰოკინგმა ასეთ შავ ხვრელებს „თეთრი სიცხე“ უწოდა. მეცნიერის სიტყვებით, "თეთრი სიცხე" ჰოკინგის გამოსხივების შედეგად მასას თანდათან კარგავს და ბოლოს უჩინარდება.

ეს ყველაფერი ასე მშვიდად არ მიმდინარეობს. მინი შავი ხვრელები დაპატარავებასთან ერთად უფრო ცხელდებიან მანამ, სანამ არ აფეთქდებიან და მილიონი ერთი მეგატონის წყალბადის ბომბის მქონე ენერგიას არ გამოასხივებენ.

სტივენ ჰოკინგმა ჰოკინგის გამოსხივებისა და აფეთქებადი თავდაპირველი მინი შავი ხვრელების თეორია ჟურნალ Nature-ში 1974 წელს გამოაქვეყნა. მაშინ ეს შოკისმომგვრელი, საკამათო იდეა იყო, თუმცა, დღეს ფიზიკოსების უმეტესობას სჯერა, რომ შავი ხვრელები ნამდვილად წარმოქმნიან ჰოკინგის გამოსხივებას.

შვიდი წლის შემდეგ, სტივენ ჰოკინგმა გაქრობად შავ ხვრელებს სხვა, უფრო დამაინტრიგებელი გამოყენება მოუძებნა: ისინი ინფორმაციას ანადგურებენ.

როცა ნაწილაკები ან სინათლის სხივები შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტს კვეთენ, ისინი უკან აღარასდროს ბრუნდებიან. ეს იმას ნიშნავს, რომ ინფორმაცია ნაწილაკის მასისა თუ პოზიციის შესახებ შავ ხვრელში სამუდამოდ იჭედება.

რა მოსდის ინფორმაციას, როცა შავი ხვრელი ორთქლდება? ორი შესაძლებლობაა: ის ან რაღაცნაირად იშიფრება ჰოკინგის გამოსხივებაში, ან - სამუდამოდ ქრება. ჰოკინგის თქმით, ინფორმაცია ქრება.

1981 წელს, როდესაც ჰოკინგი სან-ფრანცისკოში შავ ხვრელებში ინფორმაციის დაკარგვის პარადოქსზე ლაპარაკობდა, ამერიკელი ფიზიკოსი, ლეონარდ სასკინდი მას არ დაეთანხმა. ის იმ მცირე ფიზიკოსთაგანი იყო, რომელმაც გაიაზრა, თუ რამდენად საშინელი იქნებოდა, თუ ინფორმაცია უკვალოდ დაიკარგებოდა სამყაროდან.

ჩვენი წარმოდგენით, მიზეზი უსწრებს შედეგს და არა - პირიქით. პრინციპში, ეს ნიშნავს იმას, რომ ჩვენ შეგვიძლია სამყაროში არსებული ნებისმიერი ნაწილაკის ისტორია აღვადგინოთ მისი ამჟამინდელი მდგომარეობის შესახებ ინფორმაციაზე დაყრდნობით. თუ ინფორმაცია ნამდვილად იკარგება, მიზეზ-შედეგობრიობის კავშირი უაზრობა ხდება.

დებატები კოლეგიალური ქცევების ფარგლებში ათწლეულების განმავლობაში გრძელდებოდა. სტივენ ჰოკინგმა კალიფორნიის ტექნოლოგიის უნივერსიტეტის ჯონ პრესკილს სანაძლეო დაუდო, რომ ინფორმაცია შავ ხვრელებში რეალურად იკარგებოდა. პრესკილი კი საპირისპიროს ამტკიცებდა. წაგების შემთხვევაში, ჰოკინგს ენციკლოპედია უნდა ეჩუქებინა პრესკილისთვის.

2004 წელს დუბლინში გამართულ კონფერენციაზე, ჰოკინგმა საბოლოოდ აღიარა, რომ სასკინდი მართალი იყო - და რომ პრესკილი კუთვნილ ენციკლოპედიას ნამდვილად მიიღებდა, თუმცა მეცნიერს უკან მთლიანად არ დაუხევია. მან თქვა, რომ ინფორმაცია სამყაროს დამახინჯებული ფორმით უბრუნდება და მისი წაკითხვა შეუძლებელი ხდება.

ეს ეპიზოდი ჰოკინგის ხასიათს კარგად ხსნის. ის თამამი და ბრწყინვალე იყო, მაგრამ ყოველთვის საკმარისად მკაცრი - არა, ზოგჯერ ის საკუთარი ინტუიციას ეყრდნობოდა და ხანდახან ცდებოდა კიდეც. მაგალითად, შეგვიძლია გავიხსენოთ კიდევ ერთი წაგებული სანაძლეო - ჰოკინგი დარწმუნებული იყო, რომ ჰიგსის ნაწილაკს ექსპერიმენტულად ვერასოდეს აღმოაჩენდნენ.

ზოგადი ფარდობითობის, კვანტური თეორიისა, თერმოდინამიკისა და ინფორმაციის თეორიის ნაზავი ჰოკინგის შავ ხვრელებზე ნაშრომში ინოვაციური და შესანიშნავი იყო. მას მსგავსი კალიბრის არაფერი გაუკეთებია.

1980-იანებში, მან დიდი აფეთქების აღწერა კვანტურ-მექანიკურად სცადა. ჯეიმს ჰარტლთან ერთად მუშაობით, მან მარტივი კვანტური განტოლება შექმნა, რომელიც მთელ სამყაროს მის ადრეულ ეტაპზე აღწერდა, მაგრამ ეს განტოლება იმდენად ზოგადი იყო, რომ მრავალი ფიზიკოსისთვის მნიშვნელოვანს არაფერს ამბობდა.

ერთი რამ, რასაც განტოლება ამბობდა, იყო ის, რომ უაზრობაა სამყაროს საბოლოო წარმოშობაზე კითხვები დავსვათ.

კვანტური თეორიის თანახმად, როდესაც სამყარო უკიდურესად პატარა იყო, კერძოდ კი, იოქტომეტრის (10^-24 მეტრი) მემილიარდედი დიამეტრის, სივრცესა და დროს შორის სხვაობა საკმაოდ ბუნდოვანი იყო. ეს ნიშნავს, რომ ადრეულ სამყაროს დროისა და სივრცის მნიშვნელოვანი საზღვრები არ ჰქონდა. წარმოშობის კონცეფცია დროში ნადგურდება და ის კვანტურ "ქაფად" გარდაიქმნება.

ეს მოდელი ჰოკინგის ბესტსელერ წიგნში, "დროის მოკლე ისტორიაშია" ახსნილი.

სტივენ ჰოკინგმა საკუთარი ცხოვრება მეცნიერების პოპულარიზაციას მიუძღვნა. მას სურდა, რომ ახალგაზრდებს საშუალება ჰქონოდათ, უფასოდ მიეღოთ არა მხოლოდ მისი, არამედ ყველა მეცნიერისა თუ განმანათლებლის რესურსი. ჰოკინგმა თავისი სადოქტორო ნაშრომი უფასოდაც გამოაქვეყნა:

„ჩემი სადოქტორო დისერტაციის გასაჯაროებით ადამიანებს მინდა ვუთხრა, რომ საკუთარი ფეხების თვალიერების ნაცვლად ვარსკვლავებისკენ აიხედონ და დაფიქრდნენ თავის ადგილზე სამყაროში. მსოფლიოს ნებისმიერ ადგილას ყველა ადამიანს უნდა ჰქონდეს უფასო, შეუფერხებელი წვდომა არა მხოლოდ ჩემი, არამედ შემეცნების მთელ სპექტრში ყველა დიდი და ცნობისმოყვარე გონების ნამუშევარზე". - თქვა მეცნიერმა თავისი სადოქტორო ნაშრომის გასაჯაროებისას. ამ ნაშრომის გამოქვეყნების შემდეგ, კემბრიჯის უნივერსიტეტის ვებგვერდი მწყობრიდან გამოვიდა, რადგან მას მსოფლიოს ყველა კუთხიდან მიაწყდნენ ადამიანები.

მიუხედავად მძაფრი კრიტიკისა, სტივენ ჰოკინგი ისტორიას უდიდეს მეცნიერად დარჩება, მისი მიღწევები კი უამრავ ადამიანს გაუჩენს სურვილს, პასუხი ეძიოს საკუთარ კითხვებზე.