Stephen Hawking là người Anh nhà vật lý lý thuyết và một trong những nhà khoa học nổi tiếng nhất từ ​​trước đến nay. Ông đã đóng góp đáng kể vào các lĩnh vực vũ trụ học và lực hấp dẫn lượng tử, và từ năm 1979 đến năm 2009, ông giữ chức vụ Giáo sư Toán học Louisiana tại Đại học Cambridge. Luận án khoa học cuối cùng của nghiên cứu khoa học đã được xuất bản, nó là một trong những chủ đề trọng tâm trong sự nghiệp 56 năm của ông. Công việc được hoàn thành vào tháng XNUMX ngay trước khi ông qua đời.

Stephen Hawking và tác phẩm cuối cùng của ông

Tác phẩm cuối cùng đề cập đến câu hỏi liệu các lỗ đen có lưu trữ thông tin về những thứ rơi vào chúng hay không. Một số nhà khoa học cho rằng thông tin này đã bị phá hủy, nhưng những người khác lại cho rằng nó sẽ vi phạm quy luật của cơ học lượng tử. Những luật này giải thích rằng mọi thứ trong thế giới của chúng ta có thể được chia thành thông tin, ví dụ như một chuỗi các số một và số không. Thông tin này không bao giờ được biến mất hoàn toàn, ngay cả khi nó lọt vào lỗ đen. Nhưng Hawking, khi xây dựng ý tưởng về công trình của Albert Einstein, đã chỉ ra rằng lỗ đen có nhiệt độ. Và bởi vì các vật thể nóng bị mất nhiệt vào không gian, các lỗ đen cuối cùng phải bốc hơi - chúng biến mất và không tồn tại. Bản thân các lỗ đen là những vùng trong không gian nơi mà lực hấp dẫn quá mạnh đến mức không thứ gì chúng kéo lại với nhau có thể thoát ra được.

Một trong những tác giả của nghiên cứu, Malcolm Perry của Đại học Cambridge, cho biết:

“Hawking đã phát hiện ra rằng vật lý lỗ đen dường như còn có độ không chắc chắn lớn hơn cơ học lượng tử. Lỗ đen là các vật thể thực và nằm ở trung tâm của nhiều thiên hà. Nếu một vật có nhiệt độ, nó cũng sẽ có một đặc tính được gọi là entropy".

Malcolm Perry nói rằng ông đã nói chuyện với Hawking về bài báo viết trước khi ông qua đời. Anh ta không biết rằng giáo sư bị ốm.

"Rất khó để Stephen giao tiếp. Tôi đã được kết nối với một diễn giả để giải thích nơi chúng tôi đến. Khi tôi giải thích điều đó với anh ấy, anh ấy đã nở một nụ cười rất tươi, ”Giáo sư Perry giải thích.

Entropy của một lỗ đen

Bài báo mới chỉ ra về mặt toán học rằng entropy của một lỗ đen có thể được phát hiện bởi các hạt ánh sáng (photon) bao quanh chân trời sự kiện của một lỗ đen. Đường chân trời sự kiện là một ranh giới hoặc điểm không quay trở lại, nơi không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của lỗ đen - kể cả ánh sáng. Lớp gỉ ánh sáng xung quanh lỗ đen được gọi là "lông mềm".

Giáo sư Perry cho biết thêm:

"Điều này cho thấy 'tóc mềm' có thể đại diện cho entropy. Nhưng chúng ta không biết liệu entropy của Hawking có thực sự gây ra bất cứ điều gì có thể bị ném vào lỗ đen hay không. Vì vậy, nó thực sự chỉ là một bước nhỏ trên con đường cho đến nay. "

Khám phá quan trọng nhất của Hawking

• Với nhà toán học Oxford, Roger Penrose, ông đã chỉ ra rằng nếu có một vụ nổ Big Bang, ông phải bắt đầu từ một điểm thập phân - điểm kỳ dị
• Các lỗ đen phát ra năng lượng được gọi là bức xạ Hawking và giảm dần trọng lượng. Nó được gây ra bởi các hiệu ứng lượng tử gần rìa của một lỗ đen, một khu vực được gọi là chân trời sự kiện
• Ông dự đoán về sự tồn tại của các lỗ đen nhỏ trong vụ nổ Big Bang. Những lỗ đen nhỏ này sẽ là Cực kỳ nóng, mất khối lượng cho đến khi biến mất - có khả năng kết thúc cuộc sống của nó trong một vụ nổ lớn.
• Vào những năm XNUMX, Hawking đã xem xét liệu các hạt và ánh sáng đi vào một lỗ đen có bị phá hủy nếu lỗ đen bốc hơi. Ban đầu Hawking nghĩ "thông tin" này là mất khỏi không gian. Nhưng nhà vật lý người Mỹ Leonard Susskind không đồng ý. Những suy nghĩ này đã xảy ra được gọi là nghịch lý thông tin. Năm 2004, Hawking thừa nhận rằng thông tin phải bảo quản.
• Với nhà vật lý James Hartl, ông đã cố gắng mô tả lịch sử của vũ trụ bằng một biểu thức toán học. Nhưng lý thuyết lượng tử cho thấy sự khác biệt giữa không gian và thời gian là không rõ ràng. Do đó, đề xuất cho thấy rất ít thông tin về những gì đã xảy ra trước vụ nổ Big Bang.

Bức xạ Hawking

Giờ đây, Giáo sư Perry và các tác giả còn lại phải tìm ra cách thức thông tin liên quan đến entropy của một lỗ đen được lưu trữ vật lý trong "sợi lông mềm". Hơn nữa, thông tin này thoát ra từ lỗ đen khi nó bốc hơi như thế nào. Nghiên cứu dựa trên nghiên cứu trước đó được xuất bản vào năm 2015, cho thấy rằng thông tin có thể không đến được lỗ đen, nhưng được lưu giữ ở biên giới của nó.

Giáo sư Marika Taylor, một nhà vật lý lý thuyết tại Đại học Southampton, cho biết:

"Các tác giả cần đưa ra một số giả định không tầm thường, vì vậy các bước tiếp theo sẽ là chỉ ra liệu những giả định này có hợp lệ hay không."

Trước đây, Giáo sư Hawking cho rằng các photon có thể được phát ra từ các lỗ đen do các dao động lượng tử, một khái niệm được gọi là bức xạ Hawking. Thông tin từ lỗ đen có thể thoát ra theo cách này, nhưng nó có thể ở dạng hỗn loạn, vô dụng.

Phim tài liệu này cho thấy cuộc đời của nhà khoa học tuyệt vời này: