Kỳ 78: Stephen Hawking – Giải mã vũ trụ bên tách cà phê

Đi tìm lược sử thời gian

Thuyết lượng tử và thuyết tương đối là hai trụ cột của khoa học thế kỷ 20. Thuyết lượng tử mô tả thế giới vi mô từ phân tử, nguyên tử và các hạt hạ nguyên tử, được nhà vật lý Max Planck khám phá vào năm 1900. Sau đó, Albert Einstein đã chứng minh rằng con người có thể trực tiếp quan sát các lượng tử. Đến giữa thập niên 1920, thuyết lượng tử được diễn tả một cách hệ thống trong các định đề cơ bản của Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born và nhiều nhà khoa học khác.

Cùng trong giai đoạn đó, năm 1905, Albert Einstein lần đầu tiên đề xuất thuyết tương đối hẹp. Theo ông, không gian và thời gian không mang tính tuyệt đối, chúng là các đại lượng động lực học được định hình bởi vật chất và năng lượng trong vũ trụ. Đến năm 1915, Albert Einstein tiếp tục công bố thuyết tương đối rộng, chỉ ra sự tồn tại của hố đen – những vùng không gian và thời gian bị uốn cong đến mức ánh sáng cũng không thể thoát ra được.

Hai lý thuyết nỗ lực giải đáp câu hỏi ngàn đời: vũ trụ có nguồn gốc từ đâu, vì sao vũ trụ xuất hiện? vũ trụ tiến hoá như thế nào, số phận của nó ra sao? Trong khi thuyết lượng tử mô tả những hiện tượng ở phạm vi cực nhỏ thì thuyết tương đối mô tả cấu trúc cực vĩ của vũ trụ, cả hai không thể đều đồng thời đúng. Stephen Hawking có tham vọng tìm ra lý thuyết duy nhất có khả năng mô tả được toàn bộ vũ trụ, ông xem đó là mục đích tối hậu của khoa học.

Stephen Hawking đã xuất bản nhiều nghiên cứu giải mã vũ trụ học, lý thuyết Vụ Nổ Lớn (Bing Bang), hố đen, thuyết lượng tử hấp dẫn. Năm 1966, khi đang theo học ngành vật lý tại Đại học Cambridge, Stephen Hawking đã làm luận án trình bày cơ sở lý thuyết về sự khởi đầu của vũ trụ từ một điểm kỳ dị. Nghiên cứu của ông có tên “Các kỳ dị và Hình học của Không - Thời gian” đã giành giải Adam Prize. Năm 1968, Stephen Hawking đưa ra khái niệm “Lý thuyết kỳ dị hấp dẫn” mô tả kịch bản sự kết thúc vũ trụ. Năm 1970, ông khám phá ra một thứ mà sau này được gọi là “Định luật thứ hai của cơ học hố đen”. Năm 1973, ông phát hành cuốn sách đầu tiên “Cấu trúc Vĩ mô của Không-Thời gian”. Năm 1974, ông khám phá ra “Bức xạ Hawking” được nhìn nhận như một đột phá quan trọng trong vật lý lý thuyết. Năm 1981, ông giới thiệu công trình đề xuất rằng vũ trụ có thể không có điểm đầu hay điểm cuối. Năm 1983, Stephen Hawking hợp tác với James Hartle giới thiệu mô hình “Trạng thái Hartle-Hawking”. Mô hình này đề xuất rằng trước Bing Bang, thời gian không tồn tại và khái niệm về một sự khởi đầu của vũ trụ là vô nghĩa.

Năm 1988, ông phát hành cuốn “Lược sử thời gian”, thành công phổ biến vật lý hiện đại đến công chúng. Năm 1993, ông công bố tuyển tập các bài viết về hố đen và Bing Bang. Năm 2001, cuốn sách “Vũ trụ trong vỏ hạt dẻ” của ông tiên đoán tương lai của vũ trụ. Năm 2010, ông phát hành cuốn “Bản thiết kế vĩ đại” đặt ra những câu hỏi tối hậu về sự sống, vũ trụ và vạn vật. Nếu trả lời được những câu hỏi này, con người cũng sẽ hoàn thành được mục đích cuối cùng của nhân loại.

Trong hơn 40 năm, Stephen Hawking đã cố gắng thống nhất lý thuyết lượng tử và thuyết tương đối để giải thích tất cả các khía cạnh vật lý của vũ trụ. Với những cống hiến của mình, Stephen Hawking được coi là nhà khoa học vĩ đại của nhân loại, ngôi sao sáng nhất trong ngành vũ trụ học hiện đại.

Chiến thắng của sức mạnh trí tuệ

Cùng với những đóng góp to lớn cho khoa học, cuộc đời của Stephen Hawking là nguồn cảm hứng về ý chí và nghị lực sống phi thường, ông còn được tôn vinh là biểu tượng của sức mạnh trí tuệ con người. Ngay sau sinh nhật lần thứ 21, Stephen Hawking được chẩn đoán mắc chứng xơ cứng teo cơ một bên (ALS) không thể chữa khỏi. Đó là bệnh về thần kinh vận động khiến cho thể chất bị tàn phế nghiêm trọng. Các bác sĩ dự đoán ông có thể chết trước năm 24 tuổi. Đứng trước giới hạn về thời gian được sống, ông khởi phát một ý thức mãnh liệt trong mục đích sống của mình.

Stephen Hawking rất thích các hoạt động xã hội, ông đặc biệt coi việc tương tác là một phần quan trọng trong cuộc sống cũng như công việc. Stephen từng là học trò của nhà vật lý Dennis Sciama - một trong những người sáng lập ngành vũ trụ học hiện đại, Dennis luôn nói rằng đi cà phê quan trọng hơn đi dự hội thảo, với cà phê, chúng ta sẽ gặp gỡ tất cả những người cần trò chuyện. Trong những năm đầu làm nghiên cứu tiến sĩ ở Khoa Toán ứng dụng và Vật lý lý thuyết tại Đại học Cambridge, Stephen Hawking tham gia những buổi thảo luận hàng ngày dành cho các thành viên nhóm nghiên cứu sinh. Nhóm gặp nhau lúc 11 giờ sáng để uống cà phê và bàn luận về các ý tưởng mới.

Trong lời kể của tiến sỹ Thiên văn học Robert Smith, những năm đầu mắc chứng ALS, Stephen Hawking vẫn chống gậy mang theo cốc cà phê đến gặp các cộng sự. Mọi người được khuyến khích chia sẻ ý tưởng của mình và cùng nhau phân tích. Mặc dù bệnh nhưng Stephen luôn tham gia đầy đủ vào các cuộc thảo luận này. Cuốn sách “Stephen Hawking: A Life In Science” của Michael White và John Gribbin cũng nhắc lại giai đoạn khi được bổ nhiệm làm Giáo sư toán học Lucasian và có văn phòng riêng tại Đại học Cambridge, Stephen Hawking vẫn giữ thói quen tổ chức những buổi cà phê lúc 11 giờ sáng với các sinh viên của mình.

Cho đến khi mất kiểm soát chức năng vận động đôi tay dẫn đến không thể viết ra các công thức dài, Stephen Hawking tiếp tục nghiên cứu vật lý thiên văn bằng cách sử dụng các đồ hình và các biểu tượng hình ảnh. Nhà vật lý Werner Israel từng so sánh khả năng tính toán phức tạp của Stephen Hawking tương đồng với việc Mozart soạn cả một bản giao hưởng trong tâm trí. Một trong những bộ phim nổi tiếng về ông mang tên “Theory of everything” có một khoảnh khắc rất đặc biệt. Trên một chuyến tàu, Stephen Hawking nhìn xuống tách cà phê và để ý các vòng xoáy quanh một tâm điểm trên miệng tách. Đối với hầu hết mọi người, quan sát này rất bình thường, nhưng với Hawking, hình ảnh đó đã khởi lên cảm hứng cho lý thuyết xác định hướng của thời gian. Trong các bài giảng, ông cũng thường dùng hình ảnh một tách cà phê rơi vỡ thành nhiều mảnh để làm ví dụ dễ hiểu cho lý thuyết mũi tên thời gian.

Stephen Hawking gây kinh ngạc cho nền y học khi ông sống đến 76 tuổi, hơn nữa còn để lại cho thế giới những công trình nghiên cứu khoa học vĩ đại. Stephen Hawking được trao vô số giải thưởng danh giá như: giải Albert Einstein, giải Wolf, Huy chương Copley, Giải thưởng Vật lý cơ bản… Ông trở thành biểu tượng cho sức mạnh vô biên của trí tuệ. Stephen Hawking đã vượt qua những hạn chế tình trạng cơ thể bệnh tật, quyết theo đuổi khát vọng làm khoa học đến cùng, để đưa ánh sáng khoa học mô tả đầy đủ vũ trụ mà nhân loại đang sống. Kho tư liệu và các di vật bao gồm cả thiết bị pha cà phê của Stephen Hawking được lưu giữ tại Bảo tàng Khoa học London, cùng nơi với kho lưu trữ của Isaac Newton và Charles Darwin.

Bộ phim “Theory of everything” cũng đã được Nhà sáng lập – Chủ Tịch tập đoàn Trung Nguyên Legend Đặng Lê Nguyên Vũ tâm huyết tuyển chọn vào Tủ phim Nền Tảng Đổi Đời nhằm truyền tải thông điệp ý nghĩa về cuộc đời phi thường của nhà khoa học Stephen Hawking. Ông từng nói: “Cuộc sống có khó khăn thế nào đi nữa, luôn luôn có một điều gì đó bạn có thể làm và thành công. Điều quan trọng là bạn không bỏ cuộc”, với sức mạnh của một trí tuệ không giới hạn, một thái độ sống đầy tích cực, ông đã sống một cuộc đời huy hoàng và trọn vẹn.

Đón đọc kỳ sau: Lược sử kinh tế cà phê.