Stephen Hawking là một trong những nhà vật lý lý thuyết vĩ đại nhất thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21, người đã để lại dấu ấn không thể phai mờ trong lĩnh vực vật lý lý thuyết, vũ trụ học và đặc biệt là nghiên cứu về hố đen. Mặc dù phải đối mặt với căn bệnh xơ cứng teo cơ teo cột bên (ALS) suốt phần lớn cuộc đời, ông vẫn không ngừng đóng góp những khám phá đột phá cho khoa học và trở thành biểu tượng của nghị lực con người.
Thời niên thiếu và con đường đến với vật lý
Stephen William Hawking sinh ngày 8 tháng 1 năm 1942 tại Oxford, Anh Quốc, đúng vào kỷ niệm 300 năm ngày mất của nhà thiên văn học Galileo Galilei. Cha ông, Frank Hawking, là một nhà nghiên cứu y học, còn mẹ ông, Isobel Hawking, làm việc như một thư ký tại một trạm nghiên cứu y tế. Gia đình Hawking được biết đến là một gia đình trí thức với niềm đam mê khoa học và tri thức.
Thời thơ ấu, Stephen đã thể hiện sự tò mò mãnh liệt về cách thức vận hành của vạn vật. Ông thường tháo rời đồng hồ và các thiết bị khác để tìm hiểu cơ chế hoạt động của chúng, mặc dù không phải lúc nào cũng có thể lắp chúng lại. Tại trường Đại học Oxford, Hawking theo học ngành Vật lý, nơi ông tốt nghiệp với tấm bằng hạng nhất vào năm 1962.
Sau đó, ông tiếp tục học lên cao học tại Đại học Cambridge, chuyên về vũ trụ học. Chính tại Cambridge, Hawking đã gặp người vợ đầu tiên của mình, Jane Wilde, và cũng là nơi ông nhận được chẩn đoán về căn bệnh ALS vào năm 1963, khi mới 21 tuổi. Các bác sĩ dự đoán ông chỉ còn sống được khoảng hai năm nữa, nhưng Hawking đã sống thêm hơn 50 năm sau chẩn đoán này, một điều kỳ diệu trong y học.
Đóng góp khoa học đột phá
Lý thuyết về vũ trụ và Big Bang
Một trong những đóng góp quan trọng đầu tiên của Hawking là công trình nghiên cứu về lý thuyết Big Bang. Cùng với nhà toán học Roger Penrose, ông đã chứng minh rằng nếu Thuyết tương đối rộng của Einstein là đúng và vũ trụ đang giãn nở, thì vũ trụ phải bắt đầu từ một điểm kỳ dị (singularity) – một điểm có mật độ vô hạn và thể tích bằng không.
Công trình này, được công bố vào năm 1970, đã củng cố lý thuyết Big Bang và đặt nền móng cho sự hiểu biết hiện đại của chúng ta về nguồn gốc vũ trụ. Hawking sau đó đã phát triển ý tưởng về “vũ trụ không biên” cùng với nhà vật lý Jim Hartle, đề xuất rằng vũ trụ không có điểm bắt đầu hay kết thúc trong không gian-thời gian.
Bức xạ Hawking và nghiên cứu về hố đen
Có lẽ đóng góp nổi tiếng nhất của Stephen Hawking là lý thuyết về “Bức xạ Hawking” liên quan đến hố đen. Trước công trình của ông, các nhà vật lý tin rằng không có gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát khỏi hố đen. Tuy nhiên, vào năm 1974, Hawking đã chứng minh rằng hố đen thực sự phát ra bức xạ nhiệt do hiệu ứng lượng tử.
Lý thuyết này đã tạo ra một cuộc cách mạng trong hiểu biết của chúng ta về hố đen. Hawking chỉ ra rằng do phát ra bức xạ, hố đen sẽ dần mất năng lượng và có thể “bốc hơi” hoàn toàn theo thời gian, một hiện tượng được gọi là “sự bay hơi của hố đen”. Điều này dẫn đến “nghịch lý thông tin hố đen” nổi tiếng: nếu hố đen biến mất hoàn toàn, thông tin về vật chất đã rơi vào nó sẽ đi đâu?
Nghịch lý này đã thách thức nguyên tắc cơ bản của vật lý lượng tử rằng thông tin không thể bị mất đi. Hawking ban đầu cho rằng thông tin thực sự bị mất, nhưng sau này ông đã thay đổi quan điểm và đề xuất rằng thông tin có thể được lưu trữ trong một dạng khác hoặc thoát ra theo cách nào đó.
Thuyết thống nhất và M-theory
Một tham vọng lớn của Hawking là tìm kiếm một “lý thuyết của vạn vật” – một khuôn khổ lý thuyết duy nhất có thể mô tả tất cả các lực cơ bản trong tự nhiên. Ông đã làm việc trên M-theory, một mở rộng của lý thuyết dây, với hy vọng rằng nó có thể cung cấp sự thống nhất giữa thuyết tương đối rộng (mô tả lực hấp dẫn) và cơ học lượng tử (mô tả ba lực cơ bản khác: điện từ, tương tác mạnh và tương tác yếu).
Mặc dù “lý thuyết của vạn vật” vẫn chưa được hoàn thiện, công trình của Hawking đã đóng góp đáng kể vào sự hiểu biết của chúng ta về vật lý lý thuyết và vũ trụ học.
Cuộc sống với ALS và sự kiên cường phi thường
Căn bệnh ALS đã dần làm suy yếu cơ bắp của Hawking, khiến ông phải sử dụng xe lăn từ cuối những năm 1960. Đến năm 1985, sau một cuộc phẫu thuật mở khí quản do viêm phổi, ông đã mất khả năng nói. Từ đó, Hawking phải giao tiếp thông qua một máy tổng hợp giọng nói được điều khiển bằng cơ má, và sau này là bằng cử động của mắt.
Mặc dù phải đối mặt với những thách thức to lớn về thể chất, trí tuệ của Hawking vẫn sắc bén như thường. Ông tiếp tục nghiên cứu, giảng dạy, viết sách và đi du lịch khắp thế giới để thuyết trình. Sự kiên cường và tinh thần không bao giờ bỏ cuộc của ông đã truyền cảm hứng cho hàng triệu người trên toàn cầu.
Hawking từng nói: “Tôi không phải là một người khuyết tật điển hình. Tôi không nghĩ về tình trạng của mình nhiều. Tôi tập trung vào những gì tôi có thể làm được thay vì những gì tôi không thể.” Triết lý sống này đã giúp ông vượt qua mọi giới hạn và đạt được những thành tựu phi thường trong khoa học.
Phổ biến hóa khoa học và tác phẩm nổi tiếng
Ngoài những đóng góp học thuật, Hawking còn nổi tiếng với khả năng giải thích những khái niệm khoa học phức tạp cho công chúng. Cuốn sách “Lược sử thời gian” (A Brief History of Time) xuất bản năm 1988 của ông đã trở thành một hiện tượng toàn cầu, bán được hơn 10 triệu bản và được dịch ra hơn 40 ngôn ngữ.
Trong cuốn sách này, Hawking đã giải thích những khái niệm phức tạp như Big Bang, hố đen, và bản chất của thời gian và không gian một cách dễ hiểu cho độc giả không chuyên. Mặc dù nổi tiếng là một cuốn sách “được mua nhiều nhưng ít người đọc hết”, “Lược sử thời gian” đã thành công trong việc đưa vật lý lý thuyết đến gần hơn với công chúng.
Hawking cũng là tác giả của nhiều cuốn sách khoa học phổ thông khác, bao gồm:
- “Vũ trụ trong vỏ hạt dẻ” (The Universe in a Nutshell, 2001)
- “Thiết kế vĩ đại” (The Grand Design, đồng tác giả với Leonard Mlodinow, 2010)
- “Những câu trả lời ngắn gọn cho những câu hỏi lớn” (Brief Answers to the Big Questions, xuất bản sau khi ông qua đời năm 2018)
Ngoài ra, Hawking còn xuất hiện trong nhiều chương trình truyền hình và phim tài liệu, thậm chí còn có những vai khách mời trong các chương trình giải trí như “The Simpsons”, “Star Trek: The Next Generation” và “The Big Bang Theory”. Những xuất hiện này đã giúp ông trở thành một biểu tượng văn hóa đại chúng và đưa khoa học đến với nhiều người hơn.
Quan điểm triết học và tôn giáo
Stephen Hawking được biết đến với quan điểm vô thần của mình. Ông tin rằng vũ trụ được điều chỉnh bởi các quy luật khoa học mà không cần sự can thiệp của một đấng sáng tạo. Trong cuốn “Thiết kế vĩ đại”, ông viết: “Vì có một quy luật như lực hấp dẫn, vũ trụ có thể và sẽ tự tạo ra chính nó từ hư không… Sự tự phát sinh là lý do tại sao có một cái gì đó thay vì không có gì, tại sao vũ trụ tồn tại, tại sao chúng ta tồn tại.”
Tuy nhiên, Hawking không hoàn toàn bác bỏ giá trị của tôn giáo. Ông thừa nhận rằng tôn giáo đã đóng vai trò quan trọng trong việc định hình xã hội loài người và cung cấp khuôn khổ đạo đức. Ông chỉ không tin vào sự tồn tại của một Thượng đế cá nhân can thiệp vào vũ trụ.
Về triết học, Hawking ủng hộ chủ nghĩa thực chứng logic và chủ nghĩa quyết định luận khoa học. Ông tin rằng mọi hiện tượng, bao gồm cả hành vi của con người, cuối cùng có thể được giải thích bằng các quy luật vật lý, mặc dù những quy luật này có thể quá phức tạp để chúng ta hiểu đầy đủ.
Di sản và ảnh hưởng
Stephen Hawking qua đời vào ngày 14 tháng 3 năm 2018, tại Cambridge, Anh, ở tuổi 76. Tro cốt của ông được an táng tại Tu viện Westminster, giữa những nhà khoa học vĩ đại khác như Isaac Newton và Charles Darwin.
Di sản của Hawking vượt xa những đóng góp khoa học của ông. Ông đã trở thành biểu tượng của sự kiên cường của con người trước nghịch cảnh và minh chứng cho sức mạnh của trí tuệ vượt qua giới hạn thể chất. Câu chuyện cuộc đời của ông đã được kể lại trong phim tiểu sử “The Theory of Everything” (2014), với Eddie Redmayne đóng vai Hawking và giành giải Oscar cho Nam diễn viên chính xuất sắc nhất.
Trong lĩnh vực khoa học, công trình của Hawking về hố đen và vũ trụ học tiếp tục là nền tảng cho nghiên cứu hiện đại. “Bức xạ Hawking”, mặc dù chưa được quan sát trực tiếp do giới hạn công nghệ hiện tại, vẫn là một dự đoán lý thuyết quan trọng mà các nhà vật lý đang tìm cách kiểm chứng.
Hawking cũng để lại di sản thông qua Quỹ Stephen Hawking, tổ chức hỗ trợ nghiên cứu về bệnh ALS và các bệnh vận động thần kinh khác, cũng như thúc đẩy khoa học và giáo dục khoa học.
Những cảnh báo và tầm nhìn về tương lai
Trong những năm cuối đời, Hawking thường xuyên bày tỏ lo ngại về một số mối đe dọa đối với tương lai của nhân loại. Ông cảnh báo về nguy cơ của trí tuệ nhân tạo (AI), biến đổi khí hậu, và khả năng tự hủy diệt của loài người thông qua chiến tranh hạt nhân hoặc các công nghệ mới.
Về AI, Hawking từng nói: “Sự phát triển của trí tuệ nhân tạo đầy đủ có thể đánh dấu sự kết thúc của loài người… Một khi con người phát triển trí tuệ nhân tạo, nó sẽ tự phát triển và thiết kế lại chính nó với tốc độ ngày càng tăng.”
Mặc dù có những cảnh báo này, Hawking vẫn lạc quan về khả năng của khoa học trong việc giải quyết các vấn đề toàn cầu. Ông ủng hộ mạnh mẽ việc khám phá không gian và tin rằng loài người cần phải trở thành một loài đa hành tinh để đảm bảo sự tồn tại lâu dài.
Trong cuốn sách cuối cùng của mình, “Những câu trả lời ngắn gọn cho những câu hỏi lớn”, Hawking đã để lại thông điệp hy vọng: “Hãy nhớ nhìn lên những vì sao chứ không phải xuống chân bạn. Hãy tò mò, và dù cuộc sống có vẻ khó khăn đến đâu, luôn có điều gì đó bạn có thể làm và thành công. Điều quan trọng là bạn không bao giờ bỏ cuộc.”
Kết luận
Stephen Hawking không chỉ là một nhà vật lý lý thuyết xuất sắc mà còn là một biểu tượng truyền cảm hứng về sức mạnh của tinh thần con người. Từ những nghiên cứu đột phá về hố đen đến khả năng phi thường trong việc phổ biến khoa học cho công chúng, ông đã để lại dấu ấn không thể phai mờ trong lịch sử khoa học và văn hóa đại chúng.
Mặc dù phải sống với căn bệnh ALS suốt hơn 50 năm, Hawking đã không để giới hạn thể chất ngăn cản mình khám phá những bí ẩn sâu xa nhất của vũ trụ. Ông đã chứng minh rằng với quyết tâm và trí tuệ, con người có thể vượt qua mọi rào cản để đạt được những điều phi thường.
Khi nhìn lại cuộc đời và sự nghiệp của Stephen Hawking, chúng ta không chỉ thấy một nhà khoa học vĩ đại mà còn thấy một con người phi thường, người đã sống theo chính lời khuyên của mình: luôn tò mò, không bao giờ bỏ cuộc, và luôn nhìn lên những vì sao.
