پایان فیزیک

در ۲۹ اوریل ۱۹۸۰ در سالن كنفرانس كوكرافت در كمبریج انگلستان جایی كه عرصه بالیدن تامسون و راترفورد بود، دانشمندان و مقامات دانشگاه روی صندلی‌های ردیف‌شده بر كف شیب‌دار سالن كه مقابل دیواری پوشیده از وایت‌برد و پرده اسلاید بود، گرد‌هم آمده بودند. این جلسه برای وضع اولین خطابه یك پروفسور جدید كرسی لوكاشین(Lucasian) ریاضی برقرار شده بود. این پروفسور استفن ویلیام هاوكینگ ریاضی‌دان و فیزیك‌دان ۳۸ ساله بود.
عنوان خطابه یك سوال بود: آیا دورنمای پایان فیزیك نظری دیده می‌شود؟
و هاوكینگ با اعلام این كه پاسخ او به این سوال مثبت است، شنوندگان را شگفت‌زده كرد! او از حضار دعوت كرد تا به او بپیوندند و با گریزی شورانگیز از میان زمان و مكان جام‌مقدس علم را بیابند. یعنی نظریه‌ای كه جهان و هر چه را كه در آن روی می‌دهد، تبیین كند.
استفن هاوكینگ در حالی كه یكی از شاگردانش خطابه او را برای جمعیت گرد آمده قرائت می‌كرد. روی صندلی‌چرخ‌دار نشسته بود. در یك قضاوت ظاهری به‌نظر نمی‌رسید كه او انتخاب مناسبی برای رهبری یك كار خطیر باشد. فیزیك نظری برای او گریز بزرگی از یك زندان بود. زندانی بسیار بدتر از آن‌چه در مورد آزمایشگاه‌های قدیمی كاوندیش به طعنه بیان می‌شد. از اوایل بیست سالگی او با بیماری از كار افتادگی روزافزون كه از مرگ زودرس او خبر می‌داد، می‌ساخت. هاوكینگ مبتلا به اسكلروز جانبی آمیوتروفیك(Amyotrophic Lateral Sclerosis) یا ALS بود و زمانی كه كرسی لوكاشین رو عهده‌دار شد، دیگر توانایی راه رفتن، نوشتن، غذا خوردن، را نداشت و اگر سرش به پایین می‌افتاد نمی‌توانست آن را بلند كند. صحبت كردن او غیر مفهوم و فقط برای كسانی كه وی را خوب می‌شناختند قابل درك بود. برای خطابه لوكاشین، او با زحمت فراوان متن مورد نظر خود را قبلاْ دیكته كرده بود تا شاگردش بتواند، آن را قرائت كند. اما هاوكینگ معلول نبوده و نیست. او یك ریاضی‌دان و فیزیك‌دان برجسته است و بسیاری او را برجسته‌ترین فیزیك‌دان پس از انیشتین می‌دانند. كرسی لوكاشین یك مقام آكادمیك ممتاز است كه زمانی سر آیزاك نیوتن عهده‌دار آن بود.
هاوكینگ ضمن مبارزه دائمی با بیماری لاعلاجش همواره در تلاش برای دستیابی به پاسخ این سوال اصلی كیهان‌شناسی بوده است كه این جهان از كجا آمده و به كجا می‌رود؟ زندگی او تلاشی مستمر و پیگیر در راه كشف حقایق این جهان است. او به دنبال نظریه «همه چیز» است. نظریه جامعی كه بتواند قوانین حاكم بر جهان را در یك سری معادلات و قواعد خلاصه كند. موقعی كه نظریه نسبیت عمومی انیشتین را برای توضیح برخی ویژگی‌های فیزیكی سیاهچاله‌ها ناتوان می‌بیند، به مكانیك كوانتومی متوسل می‌شود. سعی می‌كند این دو را در هم آمیزد. فرضیه‌ای مطرح می‌كند. فرضیه‌اش را مورد سوال قرار می‌دهد. در راه كشف حقیقت به سوال‌هایی برمی‌خورد. فضای خالی، خالی نیست! سیاه‌چاله‌ها سیاه نیستند! آغازها می‌توانند پایان‌ها باشند و …. حقیقت بسیار پیچیده و گریزان است. آیا هاوكینگ و دانشمندان دیگر روزی به نظریه همه چیز دست خواهند یافت؟
دانشمندان زیادی در این زمینه تلاش می‌كنند. برخی حداقل به اندازه هاوكینگ شهرت دارند. اما چیزی كه زندگی هاوكینگ را متمایز می‌كند، امید است. ۳۹ سال از از زمانی كه پزشكان برای هاوكینگ عمری دو یا سه ساله در حالی كه تكه‌گوشتی بیشتر نخواهد بود پیش‌بینی كرده بودند، می‌گذرد. او هنوز با بیماریی كه تمام عضلات او را از كار انداخته است، مبارزه می‌كند و كماكان به حیات پربار خود ادامه می‌دهد. پیام او به دیگران همواره این بوده است كه به بیماری‌اش نیندیشند.
● قواعدی پشت قواعد دیگر
هر ماده‌ای كه بیندیشیم در جهان وجود دارد(مردم، هوا، یخ، ستارگان، گازها، میكروب‌ها، صفحه مانیتور شما) از اجزاء ساختاری بسیار ریزی به‌نام اتم تشكیل شده اند. می‌دانیم كه اتم‌ها بنوبه خودشان از موجودات كوچكتری به نام ذرات و یك فضای خالی بسیار بزرگ(در مقایسه با ابعاد این ذرات) ساخته شده‌اند. همچنین می‌دانیم كه برخی از ذرات خود از ذرات ریزتری تشكیل شده‌اند.
ذرات مادی رو كه همگی می‌شناسیم. پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته اتم و الكترون‌ها كه به دور هسته می‌چرخند. ذرات مادی اتم رو به‌نام كلی فرمیون‌‌ها می‌شناسیم.
فرمیون‌ها یك سیستم پیام‌رسانی دارند كه بین آن ذرات رد و بدل شده و به راه‌های معینی موجب ایجاد تاثیر و در نتیجه تغییراتی در آن‌ها می‌شود. سیستم پیام‌رسانی انسان‌ها را در نظر بگیرید. كبوتر نامه‌بر، پست، تلفن و فكس سرویس‌های این سیستم می‌تانند نامیده شوند. اما همه انسان‌ها از هر ۴ سرویس فوق برای رد و بدل كردن پیام بین همدیگر استفاده نمی‌كنند.
در مورد ذرات مادی هم سیستم پیام‌رسانی وجود دارد كه سرویس‌های چهارگانه‌ای دارد. این سرویس‌ها را نیرو می‌نامیم. ذراتی وجود دارد كه این پیام‌ها را بین فرمیون‌ها و در برخی موارد حتی بین خود رد و بدل می‌كنند. این ذرات پیام‌رسان به‌طور مشخص بوزونBoson نامیده می‌شوند.
پس هر ذره‌ای كه در جهان وجود دارد یا فرمیون هست یا بوزون.
گفتیم كه سرویس‌های پیام‌رسان ۴گانه نیرو نامیده می‌شوند. یكی از این نیروها گرانش هست. نیروی گرانش را كه ما را روی زمین نگه می‌دارد، می‌توانیم مثل پیامی در نظر بگیریم. حامل این پیام نوعی بوزون هست كه گراویتون نامیده می‌شود. گراویتون‌ها حامل پیامی بین ذرات اتم‌های بدن ما و ذرات اتم‌های زمین هستند و به ذرات مذكور می‌گویند كه به‌هم نزدیك شوند.
نیروی دوم یا نیروی الكترومغناطیس پیام‌هایی هست كه به‌وسیله بوزون‌هایی به‌نام فوتون بین پروتون‌های درون هسته یك اتم و الكترون‌های نزدیك به آن، یا بین الكترون‌ها رد و بدل می‌شوند. این پیام‌ها موجب می‌شوند كه الكترون‌ها دور هسته گردش كنند. در مقیاس‌های بزرگ‌تر از اتم فوتونها خودشان را بصورت نور نشان می‌دهند. سومین سرویس پیام‌رسان نیروی قوی است كه موجب می‌شود هسته اتم یكپارچگی خود را حفظ كند و چهارمین سرویس نیروی ضعیف است كه موجب رادیواكتیویته می‌شود.
فعالیت این ۴ نیرو باعث رد و بدل شدن پیام بین كلیه فرمیون‌های جهان و برهمكنش بین آنها می‌شود. بدون این ۴ نیرو هر فرمیون اگر هم وجود داشته باشد در جدایی به‌سر می‌برد، بدون این كه بتواند با آنها مرتبط شود و بر آنها تاثیر بگذارد. بزبان ساده‌تر:
اگر چیزی بوسیله این چهار نیرو روی ندهد، اتفاقی نخواهد افتاد.
درك كامل این چهار نیرو به ما امكان می‌دهد تا اصولی را كه مبنای همه رویدادهای جهان هست، درك كنیم.
بسیاری از كارهای فیزیك‌دانان قرن بیستم برای آگاهی بیشتر از طرز عمل این جهار نیروی طبیعی و ارتباط بین آنها انجام شد. در سیستم پیام‌رسانی انسان‌ها، ممكن هست به این موضوع واقف بشیم كه تلفن و فكس دو سرویس جداگانه نیستند. بلكه هر دو اجزای یك سیستم واحدند كه به دو طریق متفاوت جلوه‌گر می‌شوند. آگاهی از این واقعیت موجب یگانگی دو سیستم پیام‌رسانی خواهد شد. به طریق مشابهی فیزیك‌دان‌ها تا حدودی با موفقیت سعی كردند نوعی یگانگی بین نیروها رو استنباط كنند. آنها امیدوار بودند نظریه‌ای بیابند كه در غایت امر هر چهار نیرو را بوسیله یك ابرنیرو توجیه كند. نیرویی كه خودش را به‌گونه‌های مختلف نشان می‌دهد و نیز موجب یگانگی فرمیون‌ها و بوزون‌ها در یك خانواده می‌شود. فیزیك‌دان‌ها این نظریه را نظریه یگانگی نام دادند. این نظریه باید دنیا را توجیه كند. یعنی نظریه همه چیز باید یك قدم پیش‌تر برود و به این سوال پاسخ بده: دنیا در لحظه آغاز قبل از این كه زمانی بگذرد، چگونه بوده است؟
فیزیك‌دان‌ها همین سوال را بزبان خودشان با این عبارت بیان می‌كنند كه: شرایط اولیه یا شرایط مرزی در آغاز جهان چه بوده است؟
درك كامل ابرنیرو ممكن هست كه درك شرایط مرزی را هم برای ما امكان‌پذیر كند. از طرف دیگر ممكن است كه ضروری باشد كه ما شرایط مرزی را بدانیم تا بتوانیم ابرنیرو را بفهمیم. این دو بطور تنگاتنگی با یكدیگر ارتباط دارند و نظریه پردازان هم از هر دو طرف مشغول كار هستند تا به «نظریه همه‌چیز» ( از منشاآلمانی= Weltformel ) دست پیدا كنند.
● نظریه‌ها
نظریه نسبیت عام اینشتین نظریه‌ای در باره جرم‌های آسمانی بزرگ مثل ستارگان، سیارات و كهكشان‌هاست كه برای توضیح گرانش در این سطوح بسیار خوب است.
مكانیك كوانتومی نظریه‌ای است كه نیروهای طبیعت را مانند پیام‌هایی می‌داند كه بین فرمیون‌ها(ذرات ماده) رد و بدل می‌شوند. این نظریه اصل ناامیدكننده‌ای را نیز كه اصل عدم قطعیت نام دارد در بر می‌گیرد. بنابر این اصل هیچ‌گاه ما نمی‌توانیم همزمان مكان و سرعت(تندی و جهت حركت) یك ذره را با دقت بدانیم. با وجود این مسئله مكانیك كوانتومی در توضیح اشیاء، در سطوح بسیار ریز خیلی موفق بوده بوده است.
یك راه برای تركیب این دو نظریه بزرگ قرن بیستم در یك نظریه واحد آن است كه گرانش را همانطور كه در مورد نیروهای دیگر با موفقیت به آن عمل می‌كنیم، مانند پیام ذرات در نظر بگیریم. یك راه دیگر بازنگری نظریه نسبیت عام اینشتین در پرتو نظریه عدم قطعیت است.
اما اگر نیروی گرانش را مانند پیام بین ذرات در نظر بگیریم، با مشكلاتی مواجه می‌شویم. قبلاْ دیدیم كه شما می‌توانید نیرویی را كه شما را روی زمین نگه می‌دارد، مثل تبادل گراویتون‌ها(همان پیام‌رسان‌های گرانش) بین ذرات بدن خود و ذراتی كه كره زمین را تشكیل می‌دهند، در نظر بگیرید. در اینصورت نیروی گرانشی با روش مكانیك كوانتومی بیان می‌شود. اما چون همه گراویتونها بین خود نیز رد و بدل می‌شوند، حل این مساله از نظر ریاضی بسیار بغرنج می‌شود. بی‌نهایت‌هایی حاصل می‌شوند كه خارج از مفهوم ریاضی معنایی ندارند. نظریه‌های علم فیزیك واقعاْ نمی‌توانند با این بی‌نهایت‌ها سر و كار داشته باشند. آن‌ها اگر در نظریه‌های دیگر یافت شوند، تئوریسین‌ها به روشی كه آن را ری‌نرمالیزیشن یا بازبهنجارش می‌نامند، متوسل می‌شوند. ریچارد فاینمن در این باره می‌گوید: این كلمه هر چقدر زیركانه باشد، باز من آن را یك روش دیوانه‌وار می‌نامم. خود او هنگامی كه روی نظریه‌اش در مورد نیروی الكترومغناطیسی كار می‌كرد، از این روش سود جست. اما او به این كار زیاد راغب نبود. در این روش از بی‌نهایت‌های دیگری برای خنثی كردن بی‌نهایت‌های نخستین، استفاده می‌شود. نفس این عمل اگر چه مشكوك است ولی نتیجه در بسیاری از موارد كاربرد خوبی دارد. نظریه‌هایی كه با به‌كارگیری این روش به‌دست می‌آیند، خیلی خوب با مشاهدات همخوانی دارند.
استفاده از روش بازبهنجارش در مورد نیروی الكترومغناطیسی كارساز است ولی در مورد گرانش این روش موفق نبوده. بی‌نهایت‌ها در مورد نیروی گرانش از جهتی بدتر از بی‌نهایت‌های نیروی الكترومغناطیسی هستند و حذفشان ممكن نیست. ابرگرانش كه هاوكینز در خطابه لوكاشین خود بدان اشاره كرد و نظریه ابرریسمان كه در ا» اشیاء بنیادی جهان، بصورت ریسمان‌های نازكی هستند، پیشرفت‌های امیدوار كننده‌ای داشته‌اند، اما هنوز مسئله حل نشده است.
● راه دیگر
از طرف دیگر اگر ما مكانیك كوانتومی را برای مطالعه اجسام بسیار بزرگ در قلمرویی كه گرانش فرمانروای بی‌چون و چرا است، بكار گیریم، چه خواهد شد؟ به‌دیگر سخن اگر ما آنچه را كه نظریه نسبیت عام در باره گرانش می‌گوید، در پرتو اصل عدم قطعیت بازنگری كنیم، چه اتفاقی خواهد افتاد؟
همانطور كه گفتیم طبق اصل عدم قطعیت(Uncertainty principle) نمی‌توان با دقت مكان و سرعت یك ذره را همزمان اندازه گرفت. آیا این بازنگری موجب تفاوت زیادی خواهد شد؟ در ادامه خواهیم دید كه استفن‌هاوكینگ در این زمینه به چه نتایج شگرفی دست یافته است.
سیاهچاله‌ها سیاه نیستند!
شرایط مرزی ممكن است به این نتیجه منتهی شود كه مرزی وجود ندارد حالا كه از ضد و نقیض‌ها گفتیم، یكی دیگر هم اضافه كنیم:
فضای خالی، خالی نیست .در ادامه خواهیم دید كه چگونه می‌توان به این نتیجه رسید. فعلا همینقدر بدانیم كه اصل عدم قطعیت بدان معنی است كه فضا مملو از ذره و پادذره است!
نظریه نسبیت عام همچنین به مـــا می‌گوید كـــه وجود ماده یـــا انرژی سبب خمیدگی یــا تاب‌خوردن فضا-زمان می‌شود. یك نمونه خمیدگی آشنا می‌شناسیم. خمیدگی باریكه‌های نور ستارگان دور هنگامی كه از نزدیكی اجسام با جرم بزرگ نظیر خورشید می‌گذرند.
▪ این دو موضوع را به‌یاد داشته باشیم:
۱) فضای «خالی» از ذرات و پادذرات پر شده است. جمع كل انرژی آن‌ها مقداری عظیم یا مقداری بی‌نهایت از انرژی است.
۲) وجود این انرژی باعث خمیدگی فضا-زمان می‌شود.
تركیب این دو ایده ما را به این نتیجه می‌رساند كه كل جهان می‌بایستی در یك توپ كوچك پیچیده شده باشد. چنین چیزی روی نداده است! بدین‌سان موقعی كه از نظریه‌های نسبیت عام و مكانیك كوانتومی توامان استفاده می‌شود، پیشگویی آن‌ها اشتباه محض است.
نسبیت عام و مكانیك كوانتومی هر دو نظریه‌های فوق‌العاده خوب و از موفق‌ترین دستاوردهای فیزیك در قرن گذشته هستند. از این دو نظریه نه‌تنها برای هدف‌های نظری بلكه برای بسیاری كاربردهای عملی، به‌نحوی درخشان استفاده می‌شود. با وجود این اگر آن‌ها را با هم در نظر بگیریم، نتیجه همانطور كه دیدیم بی‌نهایت‌ها و بی‌معنی بودن است. نظریه همه چیز باید به‌نحوی این بی‌معنا بودن را حل كند.● آیا پیش‌گویی ممكن است؟
نظریه همه‌چیز باید بتواند این امكان را به‌شخصی كه جهان ما را ندیده است، بدهد كه همه چیز را پیش‌گویی كند. با چنین نظریه‌ای شاید بشود خورشیدها و سیارات و كهكشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها و كوزارها را پیشگویی كرد. اما آیا می‌شود به‌وسیله آن برنده مسابقه اسب‌دوانی سال أینده ایالت كنتاكی را پیشگویی كنیم؟ آیا این پاسخ قابل اعتماد است؟ نه‌چندان!
محاسبات لازم برای بررسی همه داده‌های جهان بطور مضحكی بسیار فراتر از ظرفیت هر كامپیوتر قابل تصوری خواهد بود.
هاوكینگ می‌گوید كه گر چه ما می‌توانیم معادلات حركت دو جسم را با استفاده از نظریه نیوتن محاسبه كنیم، اما نمی‌توانیم همین محاسبات را دقیقاْ برای حركت سه‌جسم انجام دهیم! علت آن نیست كه قوانین نیوتن در مورد بیش از دو جسم صادق نیستند. بلكه پیچیدگی ریاضی معادلات كار را سخت می‌كند. لازم به یادآوری هم نیست كه در جهان واقعی با بیش از سه جسم روبرو هستیم.
ما در خصوص سلامتی خود نیز با وجود این كه به شالوده اصول دانش پزشكی، شیمی، بیولوژی بسیار مسلط هستیم، نمی‌توانیم پیش‌گویی كنیم. در اینجا نیز مساله آن هست كه میلیاردها میلیارد رویدادهای جزئی در سیستم بدن انسان وجود دارد.
با دستیابی به نظریه همه چیز ما هنوز به طرز گیج‌كننده‌ای از پیش‌گویی همه‌ چیزها دور خواهیم بود. حتی اگر اصول زیربنایی ساده و به‌خوبی فهمیده شده باشند، نحوه عملكرد آن‌ها فوق‌العاده پیچیده است. پس این كه چه اسبی در مسابقه اسب‌دوانی سال آینده كنتاكی برنده می‌شود، با نظریه همه‌چیز قابل پیشگویی است. اما هیچ كامپیوتری نمی‌تواند تمام داده‌های این پیشگویی را در خود جای داده و معادلات آن را حل كند. آیا این درست است؟
آری و خیر! زیرا یك مسئله دیگر باقی است! اصل عدم قطعیت مكانیك كوانتومی!!! در سطح بسیار ریز یعنی سطح كوانتومی جهان، اصل عدم قطعیت توانایی ما را برای پیش‌گویی رویدادها بسیار محدود می‌كند.
ساكنان عجیب و گرفتار دنیای كوانتوم‌ یعنی فرمیون‌ها و بوزون‌ها را در نظر بگیرید. این‌ها باغ‌وحش عظیمی از ذرات را تشكیل می‌دهند. الكترون‌ها و پروتونها و نوترونها در میان فرمیون‌ها وجود دارند. هر پروتون و نوترون به نوبه خود از سه كوارك كه آن‌ها هم فرمیون هستند، تشیل شده است. بعد بووزن‌ها را داریم. فوتون‌ها پیام‌رسان نیروی الكترومنیتیك، گراویتون‌ها پیام‌رسان نیروی جاذبه، گلوئون پیام‌رسان نیروی قوی و wها و Zها پیام‌رسان نیروی ضعیف هستند. دانستن این كه این‌ها و خیلی از موجودات شبیه آن‌ها كجا هستند؟ به كجا می‌روند؟ و با چه سرعتی می‌روند، ممكن است ما را یاری كند. اما آیا می‌توانیم این چیزها را بدانیم؟ ارنست راترفورد در اوایل قرن بیستم در آزمایشگاه كاوندیش كمبریج، مدلی از اتم را ارائه داد كه در آن الكترونها در مدارهایی شبیه مدار سیارات به دور خورشید، دور هسته اتم می‌گردند. ما اكنون می‌دانیم كه مدارات الكترونها را نمی‌توان به این دقت و وضوح رسم كرد. بهتر اسن بجای آن مدار الكترون‌ها را بصورت پراكنده و نامشخص شبیه ابری در اطراف هسته تصور كنیم.
این وضعیت در مورد همه ذرات دیگر هم به همین شكل است. اصل عدم قطعیت همانطور كه گفته شد، می‌گوید كه نمی‌توان با دقت به‌طور همزمان مكان و سرعت یك ذره را تعیین كرد. موضوع مثل الاكلنگی است كه پایین رفتن یك سمت آن، منجر به بالا رفتن سمت دیگر می‌شود. هر چه سرعت را دقیق‌تر اندازه بگیریم دقتمان در تعیین مكان ذره كمتر می‌شود و برعكس هر چه مكان دقیق‌تر پیش‌بینی شود، سرعت ذره را با دقت كمتری می‌توان تعیین كرد. در دنیای كوانتوم موشكافی بیشتر به ویرانی می‌انجامد. برای توصیف مدار یك ذره بهترین راه آن است كه همه راه‌هایی را كه آن ذره می‌تواند حركت كند، بررسی و محاسبه كنیم. این عمل ما را به مبحث احتمالات می‌كشاند. در نهایت فقط می‌توانیم بگوییم كه این ذره احتمال دارد در فلان مسیر حركت كند و احتمال دارد فلان‌جا باشد. با تمامات ابهامات چنین راهی، استفاده از آن اطلاعات مفیدی به ما می‌دهد.
در فیزیك كوانتومی فیزیك‌دانان راه‌های ماهرانه‌ای ابداء كرده‌اند تا زیركانه ذرات را مشاهده كنند. اما كارشان بی‌ثمر مانده است. علت آن نیست كه ما هوشیارانه عمل نكردیم یا بهترین ابزار مشاهده و اندازه‌گیری را به‌كار نگرفته‌ایم. دنیای ذرات حقیقتاْ مبهم و غیر قطعی است.
تعجب‌آور نیست كه هاوكینگ در سخنرانی لوكاشین خود از مكانیك كوانتومی به عنوان «نظریه‌ای در باره آن‌چه نمی‌دانیم و نمی‌توانیم پیش‌گویی كنیم» یاد كرد.
● بازنگری در هدف علم فیزیك
با در نظر گرفتن محدودیت‌هایی كه از آن‌ها یاد شد، فیزیك‌دانان تعریف جدیدی را از علم ارائه كرده‌اند: نظریه همه چیز مجموعه‌ای از قوانینی خواهد بود كه پیشگویی رویدادها را تا حدی كه اصل عدم قطعیت معین كرده است، امكان‌پذیر می‌سازد!
این بدان معنی است كه در بسیاری موارد باید به احتمالات راضی شویم و از گرفتن نتایج مشخص و دقیق صرف‌نظر كنیم!
استیون هاوكینگ مسئله را چنین جمع‌بندی می‌كند! او در پاسخ این سوال كه آیا همه چیز از پیش به طور جبری به وسیله خدا یا نظریه همه چیز تعیین شده است؟ می‌گوید:
ولی این امكان هم وجود دارد كه چنین نباشد! زیرا هرگز ممكن نیست كه ما بدانیم چه چیزی از پیش معین شده است! اگر نظریه از پیش تعیین كرده است كه ما باید با چوبه دار اعدام شویم، بنابراین در آب غرق نخواهیم شد. اما قبل از این كه سوار یك قایق كوچك در دریایی طوفانی شویم، باید اطمینان داشته باشیم كه سرنوشت ما برای اعدام با چوبه دار مقدر شده است!
به نظر هاوكینگ ایده آزادی اراده، نظریه تقریبی بسیار خوبی در باره رفتار بشر است!
اگر منصف باشیم، باید بگوییم كه همه فیزیك‌دانان گمان نمی‌كنند كه «نظریه همه چیز» وجود دارد یا اگر هست، دستیابی به آن برای ما میسر است. بعضی از آن‌ها بر این باورند كه علم با باریك‌بینی و اكتشافات پی‌ در پی به باز كردن اطاق‌های تو در توی اسرار ادامه خواهد داد ولی هیچ‌گاه به آخرین اطاق نمی‌رسد. برخی دیگر چنین استدلال می‌كنند كه رویدادها مسلماْ به‌طور كامل قابل پیش‌بینی نیستند و به‌طور تصادفی اتفاق می‌افتند. برخی اعتقاد دارند كه خدا و موجوداتی مثل بشر بسیار بیش از آن‌چه نظریه همه چیز ممكن است اجازه دهد، از آزادی كنش و واكنش در چارچوب جهان برخوردار هستند. آنها می‌گویند كه موضوع مثل نواختن یك موسیقی از پیش نوشته شده توسط اركستر است. باز هم نوازنده امكان آفرینش زیادی در نواختن نتها دارد. امكانی كه از پیش معین نشده است!
به هر رو چه یك نظریه رسا و كامل برای توضیح جهان هستی در دسترس بشر باشد یا امید دسترسی به آن در آینده وجود داشته باشد، افرادی بین ما هستند كه می‌خواهند در راه دسترسی به آن كوشش كنند. ما موجوداتی دلیر و دارای حس كنجكاوی سیری‌ناپذیر هستیم. منصرف كردن برخی از ما مثل استیون‌هاوكینگ از چنین راهی، كار دشواری است. موری گلمان فیزیك‌دان دیگری از Caltech كه او نیز چنین كوششی دارد، می‌گوید: تكاپو برای فهمیدن این جهان، این كه از كجا آمده است و چگونه كار می‌كند، سترگ‌ترین و ماندگارترین ماجرای زندگی بشر است. دشوار است كه در نظر آریم كه مشتی ساكنان سیاره كوچكی در گردش به‌دور یك ستاره ناچیز در كهكشانی كوچك، سودایشان فهم همه این جهان پهناور باشد! ذره بسیار خردی از هستی بر این باور باشد كه توانایی فهم همه جهان هستی را دارد!
● گرانش
از گرانش و نور چه می‌دانیم؟
گرانش (جاذبه) یكی از نیروهای چهارگانه و برای ما از همه آشناتر است.
در كودكی به ما یاد داده‌اند كه هنگامی كه بستنی می‌خوریم، اگر روی قالی بریزد یا وقتی از روی تاب به زمین می‌افتیم، گناه از نیروی گرانش است. اگر از شما بخواهند حدس بزنید كه آیا نیروی جاذبه خیلی ضعیف یا خیلی قوی است، چه میگویید؟ احتمالا خواهید گفت: « فوق‌العاده قوی است!». در این صورت در اشتباه خواهید بود. این نیرو به‌مراتب، از سه نیروی دیگر ضعیف‌تر است. گرانشی كه در زندگی روزمره ما، این قدر محسوس است، گرانش سیاره بسیار بزرگی است كه روی آن زندگی می‌كنیم یا در حقیقت، برآیند گرانش همه ذرات موجود در زمین است. سهم هر ذره، ناچیز است. برای اندازه‌گیری جاذبه گرانشی ضعیف بین اشیاء كوچكی كه هر روز با آن‌ها سروكار داریم، به‌دستگاه‌های خیلی‌ دقیق، نیازمندیم. ضمن این كه گرانش همیشه حالت جذب دارد و هرگز دفع نمی‌كند، پس خصوصیت جمع‌پذیری دارد.
جان ویلر فیزیكدان، مایل است گرانش را شبیه یك سیستم دموكراتیك فرض كند. هر ذره یك رأی دارد كه می‌تواند بر هر ذره دیگر موجود در جهان اثر بگذارد. اگر ذرات جمع شوند و رأی جمعی بدهند(مثلاْ در یك ستاره یا زمین)، تأثیر بیشتری اعمال می‌كنند. جاذبه گرانش بسیار ضعیف تك‌تك ذرات، در اجسام بزرگی مثل زمین مانند همان رای دسته جمعی، با هم جمع می‌شوند و نیروی قابل توجهی پدید می‌آورند.
هر چقدر ذرات مادی كه یك جسم را تشكیل می‌دهند، زیادتر باشد، جرم آن جسم بیشتر است. جرم با اندازه یك جسم تفاوت دارد. جرم تعیین می‌كند كه چه قدر ماده در جسمی وجود دارد، یا تعداد آرا، در این رأی دسته جمعی چقدر است (بدون توجه به تراكم و تفرق این ذرات ماده)
سر ایزاك نیوتن، در سالهای ۱۶۰۰ پروفسور كرسی لوكاشین ریاضیات در كمبریج بود. وی همان مقامی را داشت كه هاوكینگ امروزه دارد. نیوتن قوانینی را كشف كرد كه چگونگی عمل گرانش را در شرایط كم و بیش عادی، توضیح می‌دهند. نخست این كه اجسام درجهان درحال سكون نیستند. آن‌ها به‌حال سكون نمی‌مانند تا نیرویی آن‌ها را با كشیدن یا راندن به حركت درآورد و سپس با « از كار افتادن » این نیرو، بار دیگر به حال سكون درآیند. بلكه بر عكس، اگر جسمی كاملاْ به حال خود گذارده شود، در امتداد یك خط راست بدون تغییر جهت و تغییر تندی به حركت خود ادامه می‌دهد. بهترین دیدگاه آن است كه فكر كنیم، در جهان، همه چیز در حال حركت است. ما می‌توانیم سرعت یا جهت حركت خود را نسبت به سایر اجسامی كه در جهان وجود دارند، بسنجیم، اما نمی‌توانیم آن را نسبت به سكون مطلق یا چیزی مثل شمال و جنوب، بالا یا پایین مطلق اندازه‌گیری كنیم.
به عنوان مثال، اگر كره ماه در فضا تنها بود، در حال سكون نمی‌ماند بلكه در امتداد خط راست بدون تغییر سرعت، به حركت خود ادامه می‌داد.
البته اگر ماه واقعاْ تنها بود، امكان نداشت كه حركت آن را به گونه‌ای كه گفته شد، بیان كنیم زیرا چیزی نبود كه حركت ماه را به آن نسبت دهیم. اما ماه كاملاْ تنها نیست. نیرویی موسوم به گرانش، ماه را وادار می‌كند كه تندی حركت و جهت حركت خود را تغییر دهد. این نیرو از كجا می‌آید؟ این نیرو از مجموعه آراء ذرات نزدیك به‌هم (جسمی با جرم زیاد) می‌آید كه همان زمین باشد. ماه در برابر این تغییر، مقاومت می‌كند و سعی می‌كند كه حركت خود را روی یك خط راست نگه دارد. در همین حال، گرانش ماه نیز روی زمین تأثیر می‌گذارد. می‌دانیم كه نمونه بارزش جذر و مد اقیانوس‌هاست.
نظریه گرانش نیوتن به ما می‌گوید كه مقدار جرم یك جسم، چگونه بر شدت گرانش بین آن جسم و جسم دیگر، تأثیر می‌گذارد. اگر عوامل دیگر تغییر نكنند، هر قدر جرم زیادتر باشد، جاذبه شدیدتر خواهد بود. اگر زمین دو برابر جرم فعلی خود را داشت، جاذبه‌‌ای كه بین زمین و ماه وجود دارد، نسبت به جاذبه كنونی آن، دو برابر می‌شد. اما اگر فاصله ماه تا زمین، دو برابر فاصله كنونی بود، شدت جاذبه بین آنها یك‌چهارم شدت فعلی می‌شد. (نظریه گرانش نیوتن را در كتب پایه فیزیك ببینید)
نظریه گرانش نیوتن، نظریه بسیار موفقی بود و تا ۲۰۰ سال بعد، مورد تجدید نظر واقع نشد. هنوز هم ما از آن استفاده می‌كنیم در حالی كه می‌دانیم، در بعضی شرایط، مثلاْ اگر نیروهای گرانشی فوق‌العاده شدید باشند(به عنوان مثال در نزدیكی یك سیاهچاله)، یا زمانی كه اجسام با سرعتی معادل نور حركت كنند، این نظریه دیگر صادق نیست.
آلبرت اینشتین، در اوایل این قرن، به مشكلی در نظریه نیوتن پی برد. دانستیم كه نیوتن، شدت گرانی بین دو جسم را به فاصله آنها، مربوط می‌دانست. در صورتی كه این فرضیه درست باشد، اگر خورشید در یك لحظه به هر دلیلی به فاصله خیلی دورتر از زمین برود، می‌بایستی جاذبه بین خورشید و زمین در همان لحظه تغییر كند. آیا چنین چیزی ممكن است؟
نظریه نسبیت خاص اینشتین می‌گوید كه سرعت نور ثابت است. در هر مكان از جهان و با هر سرعتی كه اجسام حركت كنند، سرعت نور تغییر ناپذیر است و هیچ سرعتی، بالاتر از سرعت نور نیست. نور خورشید در زمانی معادل ۸ دقیقه به ما می‌رسد. بنابراین، ما همیشه خورشید را آن طور می‌بینیم كه هشت دقیقه پیش بوده است. اگر خورشید از زمین دور شود، ۸ دقیقه بعد، ما به هر اثری كه این تغییر فاصله داشته باشد، پی خواهیم برد. برای ۸ دقیقه،‌ما خورشید را در همان مدار می‌بینیم كه قبلاً دیده‌ایم. مثل اینكه خورشید حركتی نكرده است. به عبارت دیگر، اثر گرانی یك جسم بر جسم دیگر، نمی‌تواند فوراْ تغییر كند! زیرا سرعت انتقال گرانش كه زیادتر از سرعت نور نیست. اطلاع از اینكه خورشید چه اندازه دور شده است، نمی‌تواند فوراْ از طریق فضا به ما برسد. این اطلاع‌رسانی، به هر وسیله‌ای كه باشد، سریعتر از سرعت نور، یعنی ۳۰۰۰۰۰ كیلومتر در ثانیه كه نخواهد بود.بنابر این، روشن است كه اگر بخواهیم در باره حركت اجسام در جهان گفتگو كنیم، واقع بینانه نخواهد بود كه تنها سه بعد فضا را در نظر بگیریم. اگر هیچ چیز نمی‌تواند سریعتر از نور منتقل شود، چیزهایی در فاصله‌های نجومی، صرفاْ بدون یك عامل زمان نه برای ما وجود دارند و نه برای خود آن چیزها بین یكدیگر! توصیف جهان در سه بعد همان قدر ناكافی است كه بخواهیم یك مكعب را در دو بعد توصیف كنیم. بسیار پرمعنی‌تر خواهد بود كه بعدی به‌نام زمان را به ابعاد دیگر اضافه كنیم. یعنی بپذیریم كه در واقع، چهار بعد وجود دارد و به بحث فضا ـ زمان بپردازیم.
● نسبیت عام و فضا - زمان
اینشتین چندین سال بی‌وقفه در تلاش بود تا نظریه‌ای در باره گرانش بیابد كه با آن‌چه خود او در باره نور و حركت نزدیك به سرعت نور یافته بود، هم‌خوان باشد. او در سال ۱۹۱۵، نظریه نسبیت عام را اعلان كرد. بنابراین نظریه گرانش نه به عنوان نیرویی بین اجسام، بلكه بر حسب شكل و خمیدگی فضا ـ زمان چهار بعدی، در نظر گرفته می‌شود. در نسبیت عام، گرانش، هندسه جهان است.
برایس دویت، از دانشگاه تگزاس توصیه می‌كند كه برای شروع فكر كردن در باره این خمیدگی، می‌توانیم فردی را تصور كنیم كه عقیده دارد كره زمین كروی نیست، بلكه مسطح است و می‌خواهد یك شبكه شطرنجی صاف، روی زمین پهن كند:
نتیجه را می‌توان از درون یك هواپیما، در روزی با هوای صاف، روی كشتزارهای گریت‌پلینز آمریكا، نگریست. زمین، بین جاده‌های شمال جنوب و شرق ـ غرب به تكه‌هایی كه هر یك، یك مایل مربع وسعت دارد، تقسیم شده است. جاده‌های شرقی ـ غربی اغلب با خطوطی كه در طول چند كیلومتر بریدگی ندارد، ادامه می‌یابد ولی در مورد جاده‌های شمال ـ جنوب، وضع بدین منوال نیست. اگر یك راه شمالی ـ جنوبی را پی‌بگیریم، در هر چند مایل با پیش‌آمدگیها و پس‌رفتگیهایی، در شرق و غرب این جاده، برخورد می‌كنیم. این بی‌قاعدگی‌ها، در اثر خمیدگی زمین پدید می‌آیند. اگر این انحرافات را از بین ببریم، جاده‌ها به هم نزدیك شده و قطعاتی به وجود می‌آید كه كمتر از یك مایل مربع وسعت خواهند داشت.
در حالت سه بعدی، می‌توان داربست غول پیكری را در فضا تصور كرد كه از اتصال میله‌هایی راست با طول مساوی و زوایای ۹۰ درجه و ۱۸۰ درجه تشكیل شده باشد. اگر فضا مسطح باشد، ساختمان این داربست بدون اشكال پیش می‌رود. اما اگر فضا خمیده باشد، ساختمان داربست منوط به این خواهد بود كه میله‌ها را كوتاهتر یا درازتر كنیم، تا روی خمیدگی فضا جا بیفتد.
بر اساس نظریه اینشتین، خمیدگی، به علت وجود جرم و انرژی ایجاد می‌شود. هر جسم پرجرم بسیار بزرگ، در خمیدگی فضا ـ زمان، نقش دارد. اجسامی كه در «امتداد خطی مستقیم در جهان حركت می‌كنند»، مجبور به دنبال كردن مسیرهای خمیده‌ای هستند. یك تشك ورزش آكروبات را در نظر بگیریم. فرض كنیم در مركز آن، یك توپ بولینگ وجود دارد كه تا اندازه‌ای در تشك، فرو می‌رود. یك توپ كوچك بازی گلف را روی تشك در امتداد یك خط مستقیم به‌نحوی رها كنیم كه از كنار توپ بزرگتر، بگذرد. توپ گلف، هنگامی كه به فرورفتگیهای نزدیك توپ، بولینگ كه در اثر آن به وجود آمده است، می‌رسد، مسیر خودش را تغییر می‌دهد. احتمال دارد كه این توپ، از این هم فراتر رود. ممكن است مسیر بیضی شكلی انتخاب كرده و به عقب بازگردد. چیزی شبیه این، زمانی كه كره ماه روی مسیر مستقیمی در نزدیكی زمین قرار دارد، روی می‌دهد. زمین، فضا ـ زمان را همان گونه منحرف می‌كند كه توپ بزرگ، مسیر توپ كوچك را تغییر می‌دهد. مدار ماه، نزدیكترین چیز به خط مستقیم، در فضا ـ زمان منحرف شده است. ملاحظه می‌كنیم كه اینشتین، همان پدیده‌ای را كه نیوتن به توجیه آن پرداخته بود، تشریح كرده است. از نظر اینشتین، یك جسم با جرم زیاد، موجب انحراف فضا ـ زمان می‌شود. در نظریه نیوتن یك جسم بزرگ روی جسم كوچكتر، نیرو اعمال می‌كند. نتیجه در هر دو حالت، تغییر مسیر جسم كوچكتر است. طبق نظریه نسبیت عمومی، «میدان جاذبه» و «خمیدگی» دو مفهوم یكسان‌اند.
اگر مدارهای سیارات منظومه شمسی را بر اساس نظریه‌های نیوتن و سپس با استفاده از نظریه اینشتین محاسبه كنیم، نتیجه، بجز در مورد عطارد، تقریباً یكسان خواهد بود زیرا عطارد نزدیكترین سیاره به خورشید است و بیشتر تحت تأثیر جاذبه خورشید، قرار می‌گیرد. پیش‌بینی نتیجه این نزدیكی طبق نظریه اینشتین، اندكی با آنچه طبق نظریه نیوتن به دست می‌آید، متفاوت است. مشاهدات نشان می‌دهد كه مدار عطارد، با پیش‌بینی اینشتین، هم‌خوانی بهتری دارد، تا نظریه نیوتن.
نظریه اینشتین، پیش‌گویی می‌كند كه چیزهای دیگری بجز ماه و سیارات نیز، تحت تأثیر خمیدگی فضا ـ زمان قرار می‌گیرند. مثلاً فوتونها (ذرات نور)، باید در فضای خمیده حركت كنند. اگر باریكه نوری كه از ستاره‌ای دور سیر می‌كند، مسیر آن از نزدیكی خورشید بگذرد، خمیدگی فضا ـ زمان در نزدیكی خورشید موجب می‌شود كه این مسیر اندكی به طرف خوردشید خمیده شود همان گونه كه مسیر توپ گلف به طرف توپ بولینگ، اندكی منحرف می‌شود. شاید هم مسیر نور ستاره به نحوی خمیده شود كه نور در نهایت با زمین برخورد كند. خورشید خیلی نورانی‌تر از آن است كه بتوانیم نور ستاره را در كنارش ببینیم مگر در حالت كسوف. اگر ما ستاره را در این حالت ببینیم و متوجه نباشیم كه خورشید مسیر نور ستاره را منحرف می‌كند، برداشتی نادرست خواهیم داشت از اینكه نور از كجا به طرف ما می‌آید و ستاره دقیقاْ در كجای آسمان جا دارد. ستاره‌شناسان، با استفاده از این پدیده، جرم اجسام آسمانی را با اندازه‌گیری مقدار انحراف مسیر نور ستارگان دور، حساب می‌كنند. هر چه جرم این «خم‌كننده» زیادتر باشد، خمیدگی مسیر نور بیشتر خواهد بود.
تا اینجا ما از گرانش، با در نظر گرفتن آنچه كه در مقیاس بزرگ مشاهده می‌كنیم، گفتگو كردیم. البته این مقیاسی است كه در آن گرانش در ستارگان، كهكشانها و حتی تمام جهان آشكار می‌شود و این همان مقیاسی است كه هاوكینگ در دهه ۱۹۶۰، با آن سروكار داشت اما، گرانش را می‌توان در مقیاسهای بسیار كوچك، حتی تا سطح كوانتومی نیز مورد توجه قرار داد. در حقیقت، اگر ما به گرانش در این سطح توجه نكنیم، هرگز نمی‌توانیم به یگانگی آن با سه نیروی دیگر كه دوتای آنها تنها دراین سطح عمل می‌كنند، دست یابیم. روش مكانیك كوانتومی برای در نظر گرفتن نیروی گرانش بین ماه و زمین آن است كه این نیرو را با تبادل گراویتونها (بوزونها یا ذرات پیام‌رسان نیروی گرانش)، بین ذرات تشكیل دهنده این دو كره در نظر بگیریم.
● اگر روزی زمین فشرده شود!
به خاطر بیاورید كه از نیروی گرانش بر روی زمین چه احساسی دارید. فرض كنید كه می‌خواهید برای گذراندن تعطیلات به فضا بروید. در زمان غیبت شما، واقعه عجیبی در زمین روی می‌دهد: زمین فشرده می‌شود و به نصف اندازه اصلیش می‌رسد. در این حال، زمین هنوز همان جرم قبلی را دارد، ولی اكنون فشرده شده است. پس از پایان این مسافرت به زمین باز می‌گردید، فضاپیمای شما مدتی سرگردان می‌ماند، تا محلی را كه قبل از فشرده شدن، از آن پرواز كرده بود، پیدا كند. در این مسیر كه شعاع آن، برابر شعاع سابق زمین است، خود را با همان سنگینی قبل از پرواز، احساس می‌كنید. كشش جاذبه زمین در آنجا تغییری نكرده است زیرا در جرم شما و جرم زمین، نسبت به سابق تفاوتی وجود ندارد. فاصله شما از مركز گرانی (گرانیگاه) زمین نیز همان فاصله قبلی است(نیوتن را به یاد آورید!). ماه نیز مانند گذشته دور زمین می‌گردد. اما هنگامی كه فضاپیمای شما در همان مكانی كه از آن پرواز كرده بودید فرود می‌آید (با شعاع بسیار كمتر و نزدیكتر به مركز گرانش زمین)، گرانش در سطح جدید زمین چهار برابر مقداری است كه قبل از فشردگی زمین به یاد دارید. شما خود را بسیار سنگینتر احساس می‌كنید.
اگر واقعه بسیار شگفت‌انگیزتری روی دهد چه می‌شود؟ چه می‌شود، اگر زمین تا اندازه یك نخود فشرده شود، یعنی تمام جرم زمین كه میلیاردها تن است، در فضایی آنقدر كوچك تمركز یابد؟ گرانی در سطح این كره نخودی آنقدر شدید می‌شود كه سرعت گریز از آن، بیشتر از سرعت نور خواهد بود. زمین به یك سیاهچاله تبدیل می‌شود. حتی نور هم نمی‌تواند از آن بگریزد. با وجود این، در شعاعی از فضای خارج آن، جایی كه سطح زمین قبل از فشردگی بوده، كشش گرانی زمین هنوز همان است كه امروز احساس می‌كنیم. كره ماه مثل قبل، روی مدار خود در حركت خواهد بود.
تا آنجا كه ما می‌دانیم، چنین داستانی روی نخواهد داد. سیاره‌ها به سیاهچاله تبدیل نمی‌شوند. اما احتمال آن زیاد است كه این واقعه برای بعضی از ستارگان، روی دهد. اكنون همین داستان را، در باره یك ستاره بازگو می‌كنیم. از ستاره‌ای شروع كنیم كه جرمی در حدود ده برابر جرم خورشید دارد. شعاع ستاره تقریباً ۳ میلیون كیلومتر یعنی قریب ۵ برابر شعاع خورشید است. سرعت گریز از این ستاره حدود ۱۰۰۰ كیلومتر در ثانیه و عمر آن نزدیك به ۱۰۰ میلیون سال است و در این مدت زمان، زندگی و مرگ و كشاكش نیروها با یكدیگر ادامه دارد. در یك سوی این كشاكش، گرانش است: جاذبه هر ذره موجود در ستاره، برای جذب ذرات دیگر. این گرانش بود كه در آغاز پیدایش ستاره، ذرات گازی را به سوی هم كشید تا نخستین بار، ستاره تشكیل شود. این كشش حتی اكنون كه ذرات به هم نزدیكتر شده‌اند، زیادتر شده است. تیم گرانش، در این مسابقه، سعی در رمبیدن(كولاپس) ستاره دارد.
طرف مقابل این كشاكش، نیروی فشار گاز در ستاره است. این فشار از گرامای حاصل از همجوشی هسته‌های هیدروژن، و تشكیل هسته هلیوم ناشی می‌شود. این انرژی گرمایی، موجب درخشندگی ستاره می‌شود و فشار كافی برای مقاومت در برابر گرانش و جلوگیری از رمبیدن ستاره ایجاد می‌كند. كشاكش نیروها، ۱۰۰ میلیون سال ادامه دارد. آنگاه سوخت ستاره تمام می‌شود. دیگر هیدروژن، برای تبدیل به هلیوم موجود نیست. پاره‌ای از ستارگان، هلیوم را نیز با همجوشی هسته‌ای به عناصر سنگینتر تبدیل می‌كنند ولی این عمل فقط مدت كوتاهی به عمر ستاره اضافه می‌كند. زمانی كه دیگر فشاری برای مقابله با نیروی جاذبه موجود نباشد، ستاره منقبض می‌شود. در این حال، گرانش در سطح ستاره، مانند آنچه قبلاً در مورد داستان فشردگی زمین دیدیم، به تدریج افزایش می‌یابد. لازم نیست كه ستاره، برای آنكه به یك سیاهچاله تبدیل شود، به اندازه یك نخود در آید. زمانی كه شعاع این ستاره كه جرم آن ده برابر خورشید بود به ۳۰ كیلومتر برسد، سرعت گریز از آن ۳۰۰ هزار كیلومتر در ثانیه یعنی برابر سرعت نور خواهد بود. موقعی كه نور نتواند از آن بگریزد، ستاره به سیاهچاله تبدیل می‌شود. (به دلایلی كه جای بحثش اینجا نیست، ستاره‌هایی كه جرم آنها از ۸ برابر خورشید كمتر باشد، احتمالاً پس از طی این مراحل، به سیاهچاله تبدیل نمی‌شودند. تنها ستارگانی كه جرم آنها بیشتر باشد، سیاهچاله به وجود می‌آورند.)
پس از آنكه سرعت گریز از ستاره از سرعت نور فزونی یافت، ما دیگر برای این سوال كه آیا ستاره به منقبض شدن خود ادامه خواهد داد یا نه، پاسخی نداریم. حتی اگر منقبض نشود، باز هم ما یك سیاهچاله خواهیم داشت. به یاد داشته باشیم كه در داستان فشردگی كره زمین، گرانی در شعاع اولیه زمین هیچ‌گاه تغییر نكرد. خواه ستاره تا سرحد یك نقطه با چگالی بی‌نهایت منقبض شود یا در شعاعی كه سرعت گریز از آن معادل سرعت نور است، باقی بماند، در هر دو حالت، مادامی كه جرم ستاره تغییر نكرده است، گرانی در این شعاع یكسان خواهد بود. سرعت گریز در آن شعاع، سرعت نور است و در سرعت نور باقی خواهد ماند. برای نور، گریز از ستاره غیر ممكن است. باریكه‌های نور مجاور كه از ستارگان دور دست می‌رسند، نه تنها منحرف می‌شودن بلكه ممكن است چند دور اطراف سیاهچاله بچرخند و بعد، از آن گریخته یا در آن سقوط كنند. اگر نور داخل سیاهچاله شود، دیگر گریزی نخواهد داشت. هیچ چیز نمی‌تواند سرعتی بیش از سرعت نور داشته باشد. چه «خاموشی» عمیقی خواهیم داشت! نه نور، نه بازتابش، نه هیچ‌گونه تابش (رادیویی، میكروویو، پرتو ایكس و غیره)، نه صدا، نه چشم‌انداز، نه كاوشگر فضایی، مطلقاً هیچ داده‌ای نمی‌تواند از آن خارج شود.
شعاع كره‌ای را كه سرعت گریز آن برابر سرعت نور باشد مرز سیاهچاله، شعاع بدون بازگشت یا افق رویداد می‌نامند. هاوكینگ و پن‌روز در اواخر دهه ۱۹۶۰، پیشنهاد جدیدی برای تعریف سیاهچاله ارائه كردند. بنابر این تعریف، سیاهچاله ناحیه‌ای از جهان یا «مجموعه‌ای از رویدادها»ست كه از یك فاصله معین، گریز از آن برای هیچ چیز ممكن نیست. در زمان ما این تعریف پذیرفته شده است. یك سیاهچاله با افق رویدادش به‌عنوان یك مرز بیرونی، شكلی مانند كره دارد. یا اگر در حال چرخیدن باشد، به یك كره كشیده شده می‌نماید كه از دیدگاه جانبی بیضی شكل است (یا می‌توانست به این شكل نمایان شود، اگر ما می‌توانستیم آن را ببینیم). افق رویداد، با مسیرهایی در فضا ـ زمان پرتوهای نوری كه درست بر لبه آن منطقه كروی شكل در جا می‌زنند، مشخص می‌شود. این پرتوها نه می‌توانند به درون كره كشیده شوند و نه می‌توانند از آن بگریزند. گرانش در این شعاع، به آن شدت نیست كه این پرتوها را به داخل بكشاند ولی به اندازه‌ای است كه از گریز پرتوها جلوگیری می‌كند. آیا ما آن پرتوها را مانند كره‌ای با روشنایی ضعیف خواهیم دید؟ خیر. اگر فوتونها بتوانند از این شعاع بگریزند، رسیدن آنها به چشمهای ما نیز، میسر نخواهد بود. برای اینكه شما چیزی را ببینید، باید فوتونهای آن به چشم شما برسد.اندازه سیاهچاله را جرم آن معین می‌كند. اگر بخواهیم شعاع سیاهچاله (شعاع تشكیل افق رویداد) را محاسبه كنیم، باید جرم خورشیدی سیاهچاله را در ۳ كیلومتر ضرب كنیم. بدینسان، افق رویداد سیاهچاله با جرم خورشیدی ۱۰، برابر با ۳۰ كیلومتر خواهد بود. (جرم خورشید ستاره، برابر با جرم ستاره رمبیده شده نسبت به جرم خورشید است، به شرط آنكه جرم ستاره، در جریان رمبیدگی و تبدیل شده به سیاهچاله، كم نشده باشد. ) روشن است كه اگر جرم سیاهچاله تغییر پیدا كند، شعاع افق رویداد و اندازه سیاهچاله نیز تغییر خواهد كرد. در باره امكان تغییر اندازه سیاهچاله، بعداْ بسیار بیشتر خواهیم گفت.
● تصوری از جهان ما
با كشیده شدن حفاظی بر افق رویداد، ستاره در تنهایی كامل قرار می‌گیرد. هر نوری كه بتابد به داخل كشیده می‌شود. پن‌روز می‌خواست بداند كه آیا ستاره به رمبیدن خود ادامه خواهد داد، یا اینكه رویداد دیگری در انتظار ستاره خواهد بود؟
او كشف كرد كه در ستاره‌ای كه به شرحی كه رفت، رمبیده می‌شود، همه ماده آن با نیروی گرانی خودش، در داخل سطح آن به دام می‌افتد. حتی اگر رمبش كاملاً كروی و هموار نباشد، ستاره به رُمبیده شدن ادامه می‌دهد. سرانجام، این سطح، با همه ماده‌ای كه هنوز در آن محبوس است، آنقدر منقبض می‌شود تا به صفر برسد. در این صورت، ستاره عضیم مورد بحث ما، با جرمی ده برابر جرم خورشیدی، پس از رمبش به ناحیه‌ای به شعاع ۳۰ كیلومتر كه افق رویداد آن است محدود نمی‌شود، بلكه شعاع نهایی و نیز حجم آن به صفر می‌رسد. ریاضی‌دانان این مرحله را تكینگی می‌نامند. در چنین تكینگی، چگالی ماده، به بی‌نهایت می‌رسد. خمیدگی فضا ـ زمان، بی‌نهایت می‌شود، و پرتوهای نور تنها در اطراف پیچیده نمی‌شوند، بلكه به طوری بی‌نهایت فشرده، به هم می‌پیچند. نسبیت عام، وجود تكینگی‌ها را پیشگویی می‌كند ولی در اوایل دهه ۱۹۶۰ كمتر كسی این پیشگویی را جدی می‌گرفت. فیزیكدانان فكر می‌كردند كه یك ستاره اگر جرمی به اندازه كافی بزرگ داشته باشد و تحت نیروی گرانش رمبیده شود، ممكن است یك تكینگی به وجود آورد. پن‌روز نشان داد كه اگر جهان از نسبیت عام اینشتین پیروی كند، باید این تكینگی به وجود آید.
● در گذشته ما یك تكینگی وجود دارد
ایده پن‌روز، آنش به ذهن هاوكینگ انداخت. هاوكینگ متوجه شده كه اگر جهت زمان را معكوس كند، به طوری كه رُمبش به انبساط تبدیل شود، همه چیز در نظریه پن‌روز به جای خود باقی می‌ماند. اگر نسبیت عام به ما می‌گوید هر ستاره‌ای كه فراسوی نقطه معینی می‌رُمبد، باید به یك تكینگی ختم شود، در این صورت نیز می‌گوید كه هر جهان در حال انبساط باید از یك تكینگی آغاز شده باشد. هاوكینگ دریافت كه اگر این نتیجه‌گیری درست باشد، باید جهان از مدلی كه دانشمندان آن را مدل فریدمان می‌نامند، پیروی كند. مدل جهان فریدمان چیست؟ تا زمانی كه هابل ثابت كرد جهان در حال انبساط است، اعتقاد به جهان ایستا (جهانی كه اندازه آن تغییر نكند)، خیلی شدید بود. زمانی كه اینشتین، در سال ۱۹۱۵ نظریه نسبیت عام را ارائه كرد، این نظریه انبساط جهان را پیشگویی می‌كرد. اما، اینشتین آنقدر از غیر واقعی بودن این نتیجه مطمئن بود كه نظریه خود را مورد تجدید نظر قرار داد. او یك ثابت كیهانی، برای متوازن كردن گرانش به آن اضافه كرد. اما، بدون این ثابت كیهانی، نظریه نسبیت عام آنچه را كه ما امروزه درست می‌دانیم پیشگویی می‌كرد: اندازه جهان در حال تغییر است. یك فیزیكدان روسی به نام الكساندر فریدمان، تصمیم گرفت كه نظریه اینشتین را بدون ثابت كیهانی به كار گیرد. با این كار، او آنچه را كه هابل در ۱۹۲۹ به اثبات آن دست یافت، پیشگویی كرد: جهان در حال انبساط است. فریدمان كار خود را با دو فرض آغاز كرد؟ (۱) جهان، در هر جهت كه به آن نگاه كنیم، یكسان است (به استثنای چیزهایی كه نزدیك هستند مثل منظومه شمسی و كهكشان راه شیری از دیدگاه ما)؛ (۲) جهان از هركجا كه به آن نگاه كنیم یكسان است.
فرض اول فریدمان را می‌توان به آسانی پذیرفت، ولی پذیرفتن فرض دوم مشكل است. هیچ‌ دلیل قاطعی برای اثبات یا رد آن وجود ندارد. هاوكینگ می‌گوید: «ما آن را تنها از نظر تواضع می‌پذیریم: بسیار جالب خواهد بود اگر انیا در هر جهت از اطراف ما یكسان باشد اما نه در اطراف هر نقطه دیگر از جهان!» شاید بتوان گفت كه جالب است ولی غیر ممكن نیست. برای باور داشتن چیزی، تواضع، دلیلی منطقیتر از غرور به نظر نمی‌رسد. با وجود این، فیزیكدانان تمایل دارند كه فرضیه دوم فریدمان را هم بپذیرند.
در مدل جهان فریدمان، همه كهكشانها از یكدیگر دور می‌شودند. هر قدر فاصله آنها از یكدیگر زیادتر باشد، با سرعت بیشتری از هم دور می‌شوند. این موضوع با مشاهدات هابل همخوانی دارد. طبق نظریه فریدمان، در هر كجای فضا كه حركت كنیم، باز كهكشانها را در حال دور شدن از خود می‌بینیم. برای درك بهتر این موضوع یك مورچه را در نظر بگیریم كه روی یك بادكنك، آهسته راه می‌رود. روی بادكنك نقاطی با فضای یكنواخت ترسیم شده است. فرض كنیم كه مورچه بعدی را كه به او امكان نگاه كردن به «بیرون»، از سطح بادكنك را بدهد، نمی‌بیند و از فضای درون بادكنك آگاهی ندارد. جهان مورچه، تنها سطح بادكنك است كه در هر جهت یكسان می‌نماید. این مورچه هر جا كه باشد و در هر جهت كه روی سطح بادكنك حركت كند، همان قدر نقطه در جلوی خود می‌بیند كه در عقب خود. اگر بادكنك بزرگتر شود، این نقاط از نظر مورچه، در هر كجای بادكنك كه باشد، دور می‌شوند. این «جهان» بادكنكی با هر دو فرض فریدمان همخوانی دارد: در همه جهات، یكسان به نظر می‌آید. در هر جای آن كه باشیم باز هم در همه جهات یكسان است.
چه چیز دیگری می‌توانیم در باره دنیای بادكنكی بگوییم؟ اندازه آن بی‌نهایت نیست. سطح آن ابعادی دارد كه می‌توانیم آن را مانند سطح زمین اندازه بگیریم. هیچ‌كس نمی‌تواند گمان ببرد كه سطح زمین بی‌نهایت است. اما این سطح نیز نه مرز و نه پایان دارد. مورچه، صرف نظر از جایی كه روی سطح بادكنك حركت می‌كند، هیچ‌گاه به مانعی برخورد نمی‌كند، پایانی نمی‌یابد و از لبه‌اش نمی‌افتد. سرانجام به نقطه‌ای كه از آنجا حركت كرده بود، باز می‌گردد.
در مدل اولیه فریدمان، فضا به همین شكل است، اما به جای دو بعد، سه بعد دارد. گرانش، فضا را به سوی گرداگرد خودش خم می‌كند. جهان از حیث اندازه بی‌نهایت نیست ولی پایان و مرزی هم ندارد. یك سفینه فضایی هیچ‌ وقت به مكانی از فضا نمی‌رسد كه در آن جهان تمام شود. ممكن است درك این مسأله مشكل باشد، زیرا ما معمولاً از بی‌نهایت این را می‌فهمیم كه «پایان ندارد». این دو مقوله، معناهای متفاوتی دارند. هاوكینگ متذكر می‌شود كه گرچه فكر فضانوردی دورادور جهان و بازگشت به نقطه مبدأ، به نظر داستان علمی تخیلی بزرگی می‌آید، اما دست كم با این مدل فریدمان، انجام آن غیر ممكن است. شما می‌بایستی از حداكثر سرعت (سرعت نور) كه مجاز نیست تجاوز كنید تا قبل از اینكه جهان به پایان عمر خود برسد، آن را دور بزنید. جهان یك بادكنك فوق‌العاده عظیم است و ما مورچه‌های بسیار ریزی هستیم.
در مدل فریدمان، زمان مثل فضا نامحدود نیست. می‌توان آن را اندازه‌گیری كرد. زمان بر خلاف فضا مرزهایی دارد:‌یك آغاز و یك پایان. انبساط آنقدر آهسته و جرم به قدر كافی در جهان موجود است كه در نهایت، جاذبه گرانشی، انبساط را متوقف كرده و موجب منقبض شدن جهان شود. كهكشانها بار دیگر به یكدیگر نزدیك می‌شوند. در پایان زمان، فاصله آنها بار دیگر به صفر می‌رسد. ممكن است جهان ما چیزی شبیه این باشد.
● سیاهچاله و آنتروپی
شبی از ماه نوامبر ۱۹۷۰ كمی پس از تولد دخترم لوسی، موقعی كه می‌خواستم به رختخواب بروم، شروع به تفكر در باره سیاهچاله كردم. به علت معلولیتی كه دارم، این كار طول می‌كشید و بنابر این به اندازه كافی وقت برای این اندیشه داشتم.»
نتیجه این تفكر، كشف چیزی آن‌قدر ساده بود كه پس از شنیدن به نظر می‌رسد به فكر هر كسی می‌توانست راه یابد. اما برای هاوكینگ، این ایده آن‌قدر جالب بود كه او را تا صبح بیدار نگه داشت. هاوكینگ یادآوری می كند كه پن‌روز راجع به آن فكر كرده بود ولی متوجه نتایج آن نشده بود.
ایده این بود كه یك سیاهچاله هیچ‌گاه نمی‌تواند كوچكتر شود زیرا سطح یك افق رویداد (شعاع-غیرقابل-بازگشت كه در آنجا سرعت، از سرعت نور فراتر می‌رود) هرگز نمی‌تواند كاهش یابد.
به طور خلاصه یادآوری كنیم كه یك ستاره در حال رُمبش، به شعاعی می‌رسد كه در آنجا سرعت گریز با سرعت نور برابر است. فوتونهایی كه این ستاره پس از رسیدن به این شعاع، گسیل می‌كنند، چه می‌شوند؟ گرانی در اینجا آنقدر شدید است كه امكان گریز به این فوتونها را نمی‌دهد، ولی آنقدر شدید نیست كه آنها را به داخل سیاهچاله بكشاند. فوتونها در اینجا سرگردان می‌مانند. این شعاع افق رویداد است. پس از آن، ستاره به منقبض شدن ادامه می‌دهد، هر فوتون گسیل شده، به داخل ستاره بازگردانیده می‌شود.
آنچه هاوكینگ به آن پی برد این بود كه مسیرهای پرتوهای نور كه در افق رویداد سرگردان هستند نمی‌تواند مسیرهای پرتوهای نور باشد كه به یكدیگر نزدیك می‌شوند. مسیرهای پرتوهای نور كه به یكدیگر نزدیك می‌شوند، به شدت به هم برخورد می‌كنند، به سیاهچاله سرازیر می‌شوند و دیگر سرگردان نیستند. برای اینكه ناحیه افق رویداد كوچكتر شود (و سیاهچاله كوچكتر شود)، می‌باید مسیرهای پرتوهای نور در افق رویداد به یكدیگر نزدیك شوند. ولی اگر این طور شود، این پرتوها به داخل سرازیر می‌شوند، افق رویداد باز هم درست در همان جا كه بوده است خواهد ماند و كوچكتر نخواهد شد.
یك راه دیگر اندیشیدن در باره این موضوع، آن است كه بپذیریم سیاهچاله می‌تواند بزرگتر شود. در فصل قبل دیدیدم كه اندازه سیاهچاله به جرم آن بستگی دارد. بنابر این، هر زمان كه چیز جدیدی در سیاهچاله فرود آید، جرم آن فزونی می‌یابد و بزرگتر می‌شود. اگر چیزی از سیاهچاله خارج شود كاهش جرم امكان ندارد، یعنی سیاهچاله نمی‌تواند كوچكتر شود.
این كشف هاوكینگ به نام قانون دوم دینامیك سیاهچاله شناخته شد: ناحیه افق رویداد (مرز سیاهچاله) می‌تواند ثابت بماند یا بزرگتر شود ولی هیچ‌گاه نمی‌تواند كوچكتر شود. اگر دو یا چند سیاهچاله به هم برخورد كنند و یك سیاهچاله تشكیل دهند، ناحیه افق رویداد جدید مساوی، یا بیشتر از جمع افق رویدادهای قبلی خواهد بود. یك سیاهچاله نمی‌تواند، هر قدر هم برخورد شدیدی داشته باشد، كوچكتر شود، از بین برود یا به دو سیاهچاله تقسیم شود. كشف هاوكینگ، یادآور یك «قانون دوم» دیگر در فیزیك است: قانون دوم ترمودینامیك در مورد آنتروپی. آنتروپی، مقدار بی‌نظمی است كه در یك سیستم وجود دارد. می‌دانیم كه بی‌نظمی، همیشه زیادتر می‌شود و هیچ‌گاه كاهش نمی‌یابد. یك بازی جیك را در نظر بگیریم. در این بازی قطعه‌های بریده شده یك تصویر را طوری كنار هم قرار می‌دهند كه آن تصویر بازسازی شود. حال اگر تصویر بازسازی شده را با تكان شدیدی به هم بریزیم، تصویر خراب می‌شود و قطعات آن به طور نامنظم با هم مخلوط می‌شوند. هیچ‌كس از چنین رویدادی تعجب نمی‌كند، ولی بسیار شگفت‌انگیز خواهد بود اگر تصور كنیم كه این قطعه‌های درهم ریخته با تكانهای مجدد، در جای خود مرتب شوند و شكل اصلی را به وجود آورند. درجهان ما آنتروپی (بی‌نظمی) همیشه اقزایش می‌یابد. قطعه‌های فنجان چای شكسته شده، هرگز خودشان به صورت فنجان اولیه بازسازی نمی‌شوند. اطاق درهم ریخته شما، هرگز خود به خود نظم اولیه‌اش را پیدا نمی‌كند.
اكنون فرض كنید كه شما قطعات فنجانها را به هم چسباندید و اطاق خود را مرتب كردید، و این چیزها نظم بهتری پیدا كردند. آیا آنتروپی كل جهان كاهش یافته است؟ نه. انرژی فكری و بدنی كه شما مصرف كرده‌اید، به انرژی غیر قابل استفاده‌تری تبدیل شده است. این امر نماینده آن است كه مقدار بی‌نظمی در جهان افزایش یافته و این افزایش از افزایش نظمی كه شما به آن دست یافته‌اید، بیشتر است.
آنتروپی، در مورد سیاهچاله و افق رویداد نیز كار برد دارد. هرگاه دو سیستم به یكدیگر بپیوندند، آنتروپی سیستم به هم پیوسته، مساوی یا بزرگتر از جمع آنتروپی دو سیستم است. یك مثال آشنا، آمیختن مولكولهای گاز در یك جعبه است. مولكولهای گاز را مانند توپهای كوچكی تصور كنید كه پیوسته با هم یا به جدار جعبه، برخورد می‌كنند: فرض كنید كه جعبه با یك جداره به دو قسمت تقسیم شده باشد: نصف جعبه (یك طرف جداره) از مولكولهای اكسیژن و نصف دیگر از مولكولهای نیتروژن، پر شده است. اگر جداره را برداریم، مولكولهای اكسیژن و نیتروژن با هم آمیخته می‌شوند. به زودی یك مخلوط تقریباً همگن در سراسر دو نیمه جعبه وجود خواهد داشت، اما نظم آن از نظمی كه در آن جداره در جای خود بوده، كمتر است: آنتروپی یا بی‌نظمی افزایش یافته است (قانون دوم ترمودینامیك، همیشه معتبر نیست: احتمال بسیار بسیار كمی، مثلاً یك در میلیونها میلیون وجود دارد كه مولكولهای اكسیژن به یك سمت و مولكولهای نیتروژن به سمت دیگر جعبه، باز گردند).
فرض كنید كه یك جعبه حاوی مولكولهای مخلوط یا چیز دیگری را كه آنتروپی دارد، به داخل یك سیاهچاله مناسب پرتاپ كنیم. می‌توان تصور كرد كه از شر این مقدار آنتروپی راحت شده‌ایم و كل مقدار آنتروپی در خارج سیاهچاله، از مقدار قبلی كمتر شده است. آیا به این ترتیب قانون دوم را نقض كرده‌ایم؟ شاید استدلال كنیم كه كل جهان (در داخل و خارج از سیاهچاله) هیچ آنتروپی از دست نداده است.ولی واقعیت این است كه هرچه به سیاهچاله اضافه شود، از جهان ما رفته است. آیا رفته است؟
● گریز از سیاهچاله
یك دانشجوی فوق لیسانس در دانشگاه پرینستون، به نام جاكوب بكن‌شتاین به این نتیجه دست یافت كه با انداختن آنتروپی در یك سیاهچاله، نمی‌توان آن را از بین برد. سیاهچاله، قبل از آن نیز آنتروپی داشته و فقط آنتروپی به آن افزوده شده است. بكن‌شتاین این طور فكر می‌كرد كه سطح افق رویداد یك سیاهچاله تنها مانند آنتروپی نیست بلكه خود آنتروپی است. هنگامی كه شما سطح افق رویداد را محاسبه می‌كنید، در واقع آنتروپی سیاهچاله را اندازه می‌گیرید. هنگامی كه چیزی مثل یك قوطی پر از مولكول را به داخل سیاهچاله می‌اندازید، به جرم سیاهچاله اضافه می‌كنید، سطح افق رویداد بزرگتر می‌شود و آنتروپی سیاهچاله نیز افزایش می‌یابد. تمام این موضوعات، ما را به طرف نكته‌ای معما گونه می‌كشاند. اگر چیزی آنتروپی داشته باشد، دما هم دارد و كلاً سرد نیست. اگر چیزی دما داشته باشد، می‌باید با تابش انرژی همراه باشد. اگر چیزی انرژی تابش می‌كند نمی‌توانیم بگوییم كه هیچ‌چیز از آن به بیرون گسیل نمی‌شود. این برخلاف انتظاری بود كه از سیاهچاله داشتیم: قرار نبود از سیاهچاله چیزی بیرون بیاید!
هاوكینگ فكر می‌كرد كه بكن‌شتاین دچار اشتباه شده است. او از سوء استفاده نامبرده در كشف اینكه افق رویداد هیچ‌گاه كوچكتر نمی‌شود، ناراحت بود. در ۱۹۷۲، هاوكینگ مقاله‌ای با همكاری دو فیزیكدان دیگر به نام جیمز باردین و براندو كارتر انتشار داد و در آن با این موضوع اشاره كرد كه با وجود همانندیهایی كه بین ناحیه افق رویداد و آنتروپی وجود دارد. سیاهچاله قاعدتاً نمی‌تواند آنتروپی داشته باشد زیرا چیزی نمی‌تواند از آن گسیل شود. بعداً معلوم شد كه او و همكارانش در اشتباه بوده‌اند.
در سال ۱۹۶۲ زمانی كه هاوكینگ دوره فوق‌لیسانس را شروع كرد، انتخاب مطالعه علم كیهان شناسی با بررسی اجسام بسیار بزرگ را به مكانیك كوانتومی یا علم ذرات بسیار ریز ترجیح داد. اما در سال ۱۹۷۳ تصمیم گرفت كه زمینه مطالعات خود را تغییر دهد و با دید مكانیك كوانتومی موضوع سیاهچاله را بررسی كند.
این اولین كوشش جدی و موفقیت‌آمیز یكی از دانشمندان قرن بیستم، برای پیوند دو نظریه بزرگ این قرن بود: نسبیت و مكانیك كوانتومی. چنان كه از قبل به خاطر داریم، این پیوند، بار سنگین و مشكلی در راه نظریه همه چیز است. در سال ۱۹۷۳، هاوكینگ در مسكو با دو نفر از فیزیكدانان روسی به نام یاكو زلدوویچ و آلكساندر ستاروبینسكی مذاكره كرد. آنها او را قانع كردند كه اصل عدم قطعیت این معنی را دارد كه سیاهچاله‌های چرخنده، ذراتی به وجود می‌آورند و آنها را به بیرون گسیل می‌كنند. هاوكینگ از نحوه محاسبه آنان در باره مقدار گسیل ذرات راضی نبود. او سعی كرد روش ریاضی بهتری برای این موضوع پیدا كند.
هاوكینگ انتظار داشت كه محاسبات او، تابشی را كه فیزیكدانان روسی پیشگویی كرده بودند، تأیید كند. چیزی كه او كشف كرد، موضوع بسیار شگفت‌انگیزتری بود: «من با شگفتی به این نتیجه ناراحت كننده رسیدم كه حتی سیاهچاله‌های غیر چرخنده می‌بایستی از خود ذراتی با آهنگ ثابت گسیل دارند». ابتدا فكر كرد كه محاسبات او باید غلط بوده باشد و ساعات زیادی را به جستجوی اشتباه خود پرداخت. او به خصوص دنبال این بود كه چرا جاكوب بكن‌شتاین به این موضوع پی نبرده بود تا از آن به عنوان استدلالی برای ایده افقهای رویداد و آنتروپی خودش استفاده كند. اما هرچه هاوكینگ راجع به این موضوعات فكر كرد. بیشتر مجبور به پذیرش آن شد كه محاسبات او نباید خیلی از واقعیت دور باشد. چیزی كه او را در این زمینه به یقین واداشت، شباهت دقیق طیف تابش ذرات با طیفی بود كه از یك جسم داغ انتظار می‌رفت.
فكر بكن‌شتاین درست بود: شما نمی‌توانید با انداختن ماده حامل آنتروپی به سیاهچاله، آن را مثل سطل آشغال در نظر بگیرید: آنتروپی را كاهش دهید و نظم جهان را افزایش دهید. زمانی كه مواد حامل آنتروپی به سیاهچاله ریخته می‌شوند، مساحت افق رویداد افزایش می‌یابد. آنتروپی سیاهچاله زیادتر می‌شود، پس جمع آنتروپی جهان در داخل و خارج سیاهچاله هیچ‌ كاهش نیافته است.
اما چگونه سیاهچاله امكان داشتن دما و گسیل ذرات را دارد در حالی كه هیچ‌چیز نمی‌تواند از افق رویداد بگریزد؟ هاوكینگ پاسخ این سوال را در مكانیك كوانتومی یافت.
اگر ما فضا را خلا فرض كنیم، راه درستی نرفته‌ایم. در اینجا می‌خواهیم علت آن را بیابیم. اصل عدم قطعیت به این معنی است كه ما هیچ‌گاه نمی‌توانیم با دقت كامل، به طور همزمان، مكان و سرعت یك ذره را بداینم. معنای آن از این هم بیشتر است: ما هرگز نمی‌توانیم كمیت یك میدان (به عنوان مثال: میدان گرانشی یا میدان الكترومغناطیسی) و آهنگ تغییرات آنرا همزمان، با دقت كامل تعیین كنیم. هر قدر كمیت میدان را با دقت بیشتر بدانیم، دقت ما در دانستن آهنگ تغییرات آن كاهش خواهد یافت و بالعكس، همچون الاكلنگ. در نتیجه، شدت یك میدان هیچ وقت به صفر نمی‌رسد. صفر هم از نظر كمیت و هم از نظر آهنگ تغییرات میدان، اندازه‌گیری بسیار دقیقی خواهد بود كه اصل عدم قطعیت، آن را مجاز نمی‌داند. نمی‌توان فضای خالی داشت، مگر اینكه تمام میدانها دقیقاً صفر باشند: اگر صفر نباشند، فضای خالی وجود ندارد.
به جای فضای خالی یا خلأ كامل كه اغلب ما تصور می‌كنیم در فضا هست، مقدار حداقلی از عدم قطعیت، اندكی ابهام یا نامعلومی به صورتی داریم كه نمی‌دانیم مقدار میدان در «فضای خالی» چیست. این افت و خیز در مقدار میدان، این لرزش اندك به سوی جوانب مثبت و منفی صفر را كه هرگز صفر نمی‌شود، می‌توان به طریق زیر تصور كرد:
زوجهایی از ذرات ـ زوجهای فوتونها یا گراویتونها ـ مدام ظاهر می‌شوند. دو ذره به صورت یك جفت در می‌آیند و سپس از هم جدا می‌شوند. پس از فاصله زمانی بسیار كوتاه غیرقابل تصوری، آن دو ذره بار دیگر به هم می‌رسند، و یكدیگر را منهدم می‌كنند حیاتی كوتاه ولی پر ماجرا دارند. مكانیك كوانتومی به ما می‌گوید كه این واقعه همیشه و همه جا در فضای «خلأ» روی می‌دهد.
ممكن است كه اینها ذرات «واقعی» كه بتوانیم وجود آنها را با یك آشكارساز ذرات، تشخیص دهیم نباشند، ولی نباید تصور كرد كه آنها ذرات خیالی هستند. حتی اگر آنها فقط ذراتی «مجازی» باشند، می‌دانیم آثار آنها را روی ذرات دیگر تشخیص دهیم.
بعضی از این زوجها، زوجهای ذرات ماده یا فرمیونها هستند. در این حالت، یكی از ذرات زوج، پاد‌ذره دیگری است. «پاد ماده» را كه در بازیهای خیالی و داستانهای علمی تخیلی با آن آشنا هستیم، صرفاً تخیلی نیست. می‌دانیم كه مقدار كل انرژی در جهان، همیشه ثابت و بدون تغییر است. انرژی نمی‌تواند از جایی به طور ناگهانی به جهان وارد شود. چگونه ما می‌توانیم مسأله این زوج تازه به وجود آمده را با این اصل سازگار كنیم؟ این زوجها، با «وام گرفتن» انرژی، به طور بسیار موقتی به وجود آمده‌اند. آنها به هیچ‌وجه دایمی نیستند. یكی از ذرات این زوج انرژی مثبت و دیگری انرژی منفی دارد. تراز انرژی آنها برابر است. به مقدار انرژی كه در جهان وجود دارد، چیزی اضافه نشده است.
استیون هاوكینگ استدلال كرد كه زوج ذره‌های بسیاری به طور غیر منتظره، در افق رویداد یك سیاهچاله به وجود می‌ایند و از بین می‌روند. بنابر تصور او، ابتدا یك زوج از ذرات مجازی ظاهر می‌شود. قبل از آنكه این زوج به یكدیگر برسند و یكدیگر را منهدم كنند، ذره‌ای كه انرژی منفی دارد از افق رویداد عبور كرده، وارد سیاهچاله می‌شود. آیا این بدان معنی است كه ذره با انرژی مثبت باید همتای بدبخت خود را، با هدف برخورد و منهدم كردن دنبال كند؟ نه. میدان جاذبه در افق رویداد یك سیاهچاله به قدر كافی قوی است كه با ذرات مجازی، حتی با ذرات بدبخت با انرژی منفی كار شگفت‌انگیزی می‌كند: میدان جاذبه می‌تواند آنها را از « مجازی» به « واقعی» تبدیل كند. این تبدیل، تغییر قابل ملاحظه‌ای در زوج به وجود می‌آورد. آنها دیگر مجبور نیستند با یكدیگر برخورد كرده و یكدیگر را منهدم كنند. آنها می‌توانند هر دو مدت بسیار طولانیتری، جدا از هم وجود داشته باشند. البته ذره با انرژی مثبت نیز می‌تواند در سیاهچاله بیفتد، ولی مجبور به چنین كاری نیست. او از مشاركت آزاد است، می‌تواند بگریزد. برای یك مشاهده كننده از دور، به نظر می‌آید كه از سیاهچاله بیرون آمده است. در حقیقت این ذره، نه از بیرون،‌بلكه از نزدیك سیاهچاله می‌آید. در این ضمن همتای او انرژی منفی به سیاهچاله وارد كرده است. تابشی كه به این ترتیب از سیاهچاله گسیل می‌شود، تابش هاوكینگ نامیده می‌شود. با تابش هاوكینگ، كه دومین كشف مشهور او در زمینه سیاهچاله‌ها بود، استیون هاوكینگ نشان داد كه اولین كشف مشهور او، قانون دوم دینامیك سیاهچاله (كه مساحت افق رویداد هیچ‌گاه نمی‌تواند كاهش یابد)، همیشه استوار نیست. تابش هاوكینگ این معنی را می‌دهد كه یك سیاهچاله می‌تواند كوچك شده و در نهایت كاملاً از بین برود، چیزی كه یك مفهوم واقعاً اساسی است.
چگونه تابش هاوكینگ یك سیاهچاله را كوچكتر می‌كند؟ سیاهچاله، به تدریج كه ذره‌های مجازی را به واقعی تبدیل می‌كند انرژی از دست می‌دهد. اگر هیچ چیز نمی‌تواند از افق رویداد بگریزد، چه‌طور ممكن است چنین چیزی روی بدهد؟ چه‌طور سیاهچاله می‌تواند چیزی از دست بدهد؟ به این سؤال می‌توان پاسخ زیركانه‌ای داد: زمانی كه ذره‌ای با انرژی منفی این انرژی منفی را با خود به سیاهچاله می‌برد، انرژی سیاهچاله را كمتر می‌كند. یعنی منفی « منها» است كه مترادف كمتر است.بدینسان، تابش هاوكینگ از سیاهچاله انرژی می‌رباید. انرژی كمتر، كاهش جرم را به دنبال دارد. معادله اینشتین E = mc۲ را به خاطر بیاوریم. در این رابطه، E انرژی، m جرم و c سرعت نور است. هنگامی كه انرژی (در یك سوی این رابطه) كاهش می‌یابد (كه در مورد سیاهچاله‌ها این‌طور است)، یكی از كمیتهای طرف دیگر باید كمتر شود. چون سرعت نور ثابت است، جرم باید كاهش پیدا كند. بنابر این موقعی كه ما می‌گوییم انرژی از سیاهچاله ربوده شده است، مثل این است كه جرم از آن ربوده شده است.
به‌خاطر داشته باشیم و به یاد آوریم كه نیوتن درباره گرانی چه چیزی به ما آموخت: هر تغییر در جرم جسم، مقدار كشش گرانشی آن را كه بر جسم دیگر اعمال می‌كند، تغییر می‌دهد. اگر جرم زمین كمتر شود (جرمش كمتر شود نه آنكه كوچكتر شود) كشش گرانش آن در مدار حركت ماه كاهش می‌یابد. اگر سیاهچاله جرم از دست بدهد، كشش گرانشی آن در جایی كه افق رویداد (شعاع بدون بازگشت) وجود دارد، كاهش می‌یابد. سرعت گریز در این شعاع كمتر از سرعت نور می‌شود. در این حال شعاع افق رویداد كوچكتر از شعاعی می‌شود كه در آن سرعت گریز برابر با سرعت نور بوده است. در نتیجه افق رویداد منقبض شده است. این، تنها راه توجیه كوچكتر شدن سیاهچاله است.
اگر تابش هاوكینگ از یك سیاهچاله بزرگ را كه در نتیجه رُمبش یك ستاره به وجود آمده است اندازه‌گیری كنیم، ناامید خواهیم شد. دمای سطح سیاهچاله‌ای به این بزرگی، كمتر از یك میلیونیم درجه بالاتر از صفر مطلق خواهد بود. هر قدر سیاهچاله بزرگتر باشد، دمای آن كمتر است. استیون هاوكینگ می‌گوید، «سیاهچاله‌ای با جرم ده برابر خورشید، ممكن است چند هزار فوتون در ثانیه گسیل دارد، ولی این فوتونها طول موجی به اندازه سیاهچاله خوهاند داشت و انرژی آنها آنقدر كم خواهد بود كه آشكارسازی آنها ممكن نیست». مطلب را می‌توان این‌طور بیان كرد: هرقدر جرم زیادتر باشد، سطح افق رویداد بزرگتر، هرچه سطح افق رویداد بزرگتر باشد، آنتروپی بیشتر است. هرچه آنتروپی بیشتر باشد دمای سطح و آهنگ گسیل كمتر است.
با این حال، هاوكینگ، خیلی زود، در سال ۱۹۷۱ نظر داد كه نوع دیگری از سیاهچاله وجود دارد: سیاهچاله‌های خیلی ریز كه جالبترین آنها به انداز هسته اتم است. این سیاهچاله‌ها به‌طور قطع منفجر می‌شوند و تابش می‌كنند. به یاد داشته باشیم كه هر قدر سیاهچاله كوچكتر باشد، دمای سطح آن بیشتر است. هاوكینگ در مورد این سیاهچاله‌های بسیار ریز می‌گوید: « این سیاهچاله‌ها را به زحمت می‌توان سیاه نامید: آنها در حقیقت داغ و سفیدند.»
● گامی بلند
سیاهچاله‌های آغازین كه هاوكینگ آنها را Primordial Black Holes می‌نامد، از رُمبش ستارگان پدید نمی‌آیند. آنها بقایای جهان نخستین‌اند. ما اگر می‌توانستیم، ماده را به اندازه كافی بفشریم ممكن بود یكی از آنها را درست كنیم ولی توانایی آن را نداریم. اما در جهان بسیار نسختین، فشار آنقدر زیاد بوده كه امكان آن وجود داشته است. بعضی از مواقع تنها مقدار كمی ماده فشرده شده است. در هر حال، اكنون یك سیاهچاله بدوی، نسبت به زمان آغاز پیدایش آن بسیار كوچكتر است، زیرا در طول زمان طولانی مقداری از جرم خود را از دست داده است.
تابش هاوكینگ، برای سیاهچاله‌های بدوی پیامدهای حاد و بنیادی دارد. به تدریج كه جرم كمتر و سیاهچاله كوچكتر می‌شود، دما و آهنگ گسیل ذرات در افق رویداد زیادتر می‌شود. سیاهچاله خیلی سریعتر، جرم از دست می‌دهد. هر قدر جرم كاهش می‌یابد، دما زیادتر می‌شود- یك دور تسلسل! هیچ‌كس نمی‌داند كه عاقبت آن چیست؟ هاوكینگ حدس می‌زند كه سیاهچاله كوچك، در یك حركت واپسین و انفجار گونه عظیم، ذرات گسیل داشته و ناپدید می‌شود. قدرت این شبه‌انفجار، معادل میلیونها بمب هیدروژنی است. آیا یك سیاهچاله بزرگ هیچ‌گاه منفجر خواهد شد؟ قبل از اینكه به این مرحله برسیم، جهان مدتها پیش به پایان رسیده است.
فكر اینكه یك سیاهچاله می‌تواند كوچكتر شده و در نهایت منفجر شود، چنان در جهت مخالف نظریات كسانی بود كه در ۱۹۷۳ در زمینه سیاهچاله تحقیق می‌كردند، كه هاوكینگ در باره كشف خود، سخت دچار تردید شد. هفته‌ها او این فكر را پنهان نگه داشت و محاسبات آن را در فكر خود مرور كرد. اگر برای او باور كردن این واقعیت سخت بود، پیشگویی عكس‌العملی كه دنیای دانش می‌توانست در این زمینه داشته باشد، ترسناك به نظر می‌آید. هیچ دانشمندی، از چشم‌انداز مسخره شدن خوشش نمی‌آید. از طرف دیگر، هاوكینگ می‌دانست كه اگر اندیشه او درست باشد، انقلابی در علم اختر فیزیك به راه خواهد انداخت.
هاوكینگ ابتدا این فكر را با همكاران نزدیكش مطرح كرد. پذیرش آن متفاوت بود. یك فیزیكدان كمبریج، نزد دنیس سیاما كه هاوكینگ رساله دكترای خود را زیر نظر او انجام داده بود، رفت و با حالت شگفت‌زده به او گفت، « شنیدید؟ استیون همه چیز را تغییر داد». سیاما، با پشتیبانی از هاوكینگ نیروی تازه‌ای به او بخشید و توصیه كرد كه هرچه زودتر، اكتشافات خود رامنتشر كند.
در اوایل ۱۹۷۴، هاوكینگ پذیرفت كه كشف عجیب و غریب خود را به صورت مقاله‌ای، در آزمایشگاه رترفورد- آپلتون در جنوب آكسفورد ارائه دهد. هنگامی كه به آنجا سفر می‌كرد، هنوز واهمه داشت و برای اینكه اداعای او زیاد گستاخانه نباشد، یك علامت سؤال در جلوی عنوان مقاله «آیاسیاهچاله منفجر می‌شود؟» قرار داد. این كنفرانس كوتاه كه با نشان دادن اسلایدهایی از معادلات همراه بود با سكوت محترمانه ولی ناراحت كننده و چند پرسش روبه‌رو شد. استدلالهای هاوكینگ، برای خیلی از شنوندگان كه در زمینه‌های دیگر تخصص داشتند، مشكل و نامفهوم بود. اما برای همه آشكار بود كه او چیزی را پیشنهاد می‌كند كه با نظریه پذیرفته شده، كاملاً در تضاد است. آنهایی كه حرفهای او را فهمیدند، در برابر دیدگاههای غیر منتظره قرار گرفتند و آمادگی بحث و مجادله با او را نداشتند. چراغها به‌طور ناگهانی خاموش شد. گرداننده كنفرانس، یكی از استادان برجسته دانشگاه لندن، بلند شد و اعلام كرد: « استیون، معذرت می‌خواهم ولی این حرف‌ها مهمل محض است».
هاوكینگ، این « مهملات» را ماه بعد در مجله علمی معتبر انگلستان نیچر منشر كرد و ظرف چند روز همه فیزیكدانان جهان در باره آن به بحث پرداختند. تعدادی از آنها، این نظریه را مهمترین كشف فیزیك نظری در سالهای اخیر دانستند. سیاما، این مقاله را « یكی از زیباترین مقاله‌ها در تاریخ فیزیك» نامید. دیدگاهها روشنتر شد. هاوكینگ از واكنشهای ذرات مجازی برای تشریح چیزی كه از نظریه نسبیت برمی‌خواست، یعنی سیاهچاله‌ها، استفاده كرده بود. او، گامی در راستای پیوند نظریه‌های نسبیت و مكانیك كوانتومی برمی‌داشت ...
● نابغه و خدا
چهار سال پس از آن‌كه هاوكینگ‌ها خانه خود را در لیتل سنت ماری‌لین خریده و تعمیر كرده بودند، استیون هاوكینگ، دیگر قادر به بالا رفتن و پایین آمدن از پله‌ها نبود. خوشبختانه اكنون او یك فیزیكدان مهم شده بود و كالج كایوس بیش از سابق، در زمینه مسكن به آنها كمك می‌كرد. كالج، به هاوكینگها یك آپارتمان وسیع در طبقه همكف یك ساختمان آجری، متعلق به كالج در وست‌رود پیشنهاد كردند كه از در عقب كینگز‌كالج چندان دور نبود. این آپارتمان، سقفهای بلند و پنجره‌های بزرگ داشت و برای اینكه برای رفت و آمد با صندلی چرخدار مناسب باشد به تغییرات محدودی نیاز داشت. خانه، به استثنای یك محوطه پاركینگ سنگفرش شده در قسمت جلو، در میان باغهایی واقع شده بود كه توسط باغبانهای كالج نگهداری می‌شد. برای فرزندان هاوكینگ، این خانه‌، برای گذرانیدن دوران كودكی بسیار مناسب بود.
راه بین خانه و انستیتو در ده دقیقه طی می‌شد. این پیاده‌روی از عقب خانه، از چمنزارها، راههای پر از درخت، باغهایی دركنار رود كم رد می‌شد، از میان رودخانه می‌گذشت و به مركز تاریخی شهر كمبریج منتهی می‌شد. در اوایل ۱۹۷۰، استیون هاوكینگ این راه را با صندلی چرخدار می‌پیمود. او در مبارزه برای ایستادن روی پاهای خود، شكست خورده بود. دوستان او را با تأثر می‌نگریستند ولی هاوكینگ از نظر طبع شوخ و اراده راسخ، چیزی كم نداشت.
استیون و جین سعی می‌كردند كه بیماری او را در پنهانی زوایای زندگی خودشان جای دهند و نگذارند كه زندگی آنها را تحت تأثیر قرار دهد. عادت كرده بودند كه به آینده نگاه نكنند. در انظار مردم دنیا، آنها به قدری در این زمینه موفق بودند كه شنیدن صحبتهای جین در باره مشكلات وحشتناكی كه گاهی اوقات با آن روبه‌رو بودند، آنها را شگفت‌زده كرده بود. جین در باره راه پر از افتخارات شوهرش می‌گوید: « نمی‌توانم بگویم كه این موفقیت عظیم ارزش آن را داشت كه آن بدبختیها را تحمل كنیم. فكر نمی‌كنم كه بتوانم نوسانات پاندولی را كه یك طرف آن اعماق سیاهچاله و در طرف دیگر اوج جوایز پر از زرق وبرق قرار داشت، آشتی دهم». از مطالعه نوشته‌های استیون هاوكینگ در این مورد، نمی‌توان پی‌برد كه او از این اعماق آگاه بوده است. می‌توان تصور كرد كه برای او صحبت كردن بدون مقدمه در این زمینه، یعنی حداكثر كاری كه می‌توانست بكند، اقرار به شكست و باخت بود كه به عزم راسخ او برای نادیده گرفتن مشكلاتش لطمه می‌زد.
جین هاوكینگ، سخت می‌كوشید تانیازهای خانواده رو به گسترش و شوهر روی صندلی جرخدار خود را برآورده كند. او تمام وقت و انرژی خود را در راه تشویق او و اینكه با وجود بدتر شدن بیماریش بتواند به یك زندگی عادی ادامه دهد، وقف می‌كرد. سعی می‌كرد كه شوهرش بتواند به كار خود ادامه دهد و در عین حال فرزندان زندگی دوران كودكی خود را به‌طور عادی بگذرانند. تا ۱۹۷۴، او امور خانواده را تنها اداره می‌كرد! پرستاری از شوهر، نگهداری از بچه‌ها‌و خانه‌داری بدون‌كمك از خارج.
در اواخر سالهای دهه ۸۰، جین هاوكینگ هنگامی كه از آن دوران صحبت می‌كرد، توانایی خود را برای رویارویی با این مسائل، طی سالهای زیاد، مدیون ایمان به خدا می‌دانست. او می‌گفت: « بدون این ایمان، من قادر به تحمل این وضع نبودم. پیش از همه، قادر نبودم كه با استیون ازدواج كنم زیرا خوش‌بینی آن را كه در این راه موفق شوم و به زندگی ادامه دهم، نداشتم».
شوهرش، نسبت به ایمانی كه به این طرز باشكوه روحیه جین را تقویت می‌كرد، با او هم فكر نبود. اگر در رویارویی هاوكینگ با معلولیت و خطر مرگ زودرس او، جنبه‌های مذهبی یا فلسفی دخالت داشته است، او هیچ‌گاه در انظار عمومی از آن صحبت نكرده است. با وجود این، از كتاب تاریخچه زمان این‌طور برمی‌آید كه خدا هیچ‌وقت از افكار او دور نبوده است. او به بك مصاحبه كننده گفت: «مشكل است بتوانیم از آغاز جهان بدون اشاره به مفهوم خدا بحث كنیم. كار من در باره آغاز جهان در خط مرزی بین علم و مذهب قرار دارد، ولی من سعی می‌كنم كه در طرف علمی این مرز باشم. كاملاً امكان دارد كه خدا به راههایی عمل كند كه با قوانین علمی توصیف‌پذیر نباشد. اما در این مورد هركس می‌باید بنابر اعتقاد شخصی خود پیش برود». در پاسخ به سؤال در مورد اینكه آیا او فكر می‌كند علم او با مذهب در رقابت است می‌گوید: اگر این نگرش درست بود، نیوتن(كه مردی بسیار مذهبی بود) نمی‌توانست قانون گرانش را كشف كند.
هاوكینگ، منكر وجود خدا نیست ولی ترجیح می‌دهد كه « از كلمه خدا به عنوان تجسمی از قوانین فیزیك استفاده كند.
«ما مخلوقات آنقدر ناچیزی بر سیاره‌ای كوچك، از ستاره‌ای بسیار متوسط، در حوالی صدها هزار میلیون كهكشان هستیم. بنابراین مشكل است بتوان به خدایی عقیده داشت كه ما برای او اهمیت داشته باشیم و یا حتی به وجود ما توجه داشته باشد».
اینشتین با هاوكینگ در این زمینه همگرایی داشت. اشخاص دیگر احتمالاً با جین هاوكینگ موافق بوند و این اندیشه را دید نسبتاً محدودی از مفهوم خدا می‌دانستند. آنها باور این نكته را نیز مشكل می‌دانستند كه همه اشخاص عقل‌گرا و باهوش (از جمله دانشمندانی كه در میان آنها هستند) كه خدایی شخصی را تجربه كرده‌اند، به نوعی فریب خورده باشند. آنها با نقل گفته معروفی از هاوكینگ كه « اگر او (خدا) نیست، پس واقعاً بیگانه‌ای در كار است!» تعبیر می‌كردند كه چه‌طور می‌توانیم، به راستی، آن را توضیح دهیم؟ پاسخ هرچه باشد، این اختلاف فاحش در نگرش را نمی‌شد جالبتر از آنچه در دیدگاههای جین و استیون هاوكینگ وجود دارد، نشان داد. جین به یاد می‌آورد كه: «برای من اظهار نظر استیون مبنی بر اینكه او به رابطه شخصی با خدا اعتقاد ندارد، بسیار آزار دهنده بود». او در مصاحبه‌ای در سال ۱۹۸۸ گفت « استیون در قلمروهایی كندوكاو می‌كند كه برای افكار عمومی اهمیت دارد و به طریقی است كه می‌تواند آثار ناراحت‌ كننده‌ای بر مردم داشته باشد». « یكی از جنبه‌های فكر او كه همواره مرا بیشتر آزار می‌دهد و كنار آمدن با آن برای من دشورا است، این احساس بود كه چون همه چیز با عقل و فرمول ریاضی بیان می‌شود، باید این چیزها حقیقت باشد». به نظر جین در افكار استیون جایی برای امكان این موضوع وجود ندارد كه حقیقتی كه از بطن ریاضیات او آشكار می‌شود، ممكن است تمام حقیقت نباشد. یك‌سال بعد، جین طرز تفكر خود را تا اندازه‌ای تغییر داد: « به تدریج كه سن انسان بالا می‌رود، آسانتر می‌توان به دید وسیعتری دست یافت. من فكر می‌كنم كه دیدگاه استیون به علت حال و شرایط او با دیدگاه هر شخص دیگر تفاوت دارد ... او نابغه‌ای است كه تقریباً به‌طور كامل فلج شده است ... هیچ‌كس نمی‌تواند بداند كه نظر او در باره خدا و رابطه‌اش با خدا چگونه است».

برگرفته از كتاب Stephen Hawking - The story of his life and workنوشته Kitty Ferguson

منبع : شبکه فیزیکی هوپا