Sống phần lớn cuộc đời trong cảnh tật nguyền vì căn bệnh thoái hóa thần kinh hiếm gặp, thiên tài vật lý Stephen Hawking vẫn để lại cho nhân loại những khám phá vĩ đại và những công trình có tính lan tỏa, làm thay đổi thế giới. Năm Hawking 21 tuổi, người ta chẩn đoán ông mắc bệnh thần kinh vận động và khi đó các bác sĩ cho rằng ông chỉ sống thêm được 2 năm nữa. Ấy nhưng ông đã chiến đấu để sống, sáng tạo để sống và công hiến cho khoa học thêm 50 năm nữa.
Ông không chỉ là một nhà khoa học vĩ đại mà còn là một người đàn ông phi thường. Cuộc sống của ông đã truyền cảm hứng cho mọi người trên khắp thế giới.


Vị thứ cuối lớp và căn bệnh khắc nghiệt

Hawking sinh tại Oxford, Anh. Gia đình ông có một cuộc sống thanh đạm trong ngôi nhà chung lớn, huyên náo và tồi tàn. Tuy vậy, gia đình lại rất đề cao giá trị của việc học hành. Cha ông muốn con trai mình học trường Westminster danh giá, nhưng Hawking lại bị ốm vào đúng ngày thi lấy học bổng, và đành tiếp tục học ở St Albans. Cũng thật may, ở đó Hawking tạo được một nhóm bạn thân thường cùng chơi bài, làm pháo hoa, các mô hình phi cơ và tàu thuyền, cũng như thảo luận về Cơ đốc giáo và năng lực ngoại cảm. Từ 1958, với sự giúp đỡ của thầy dạy toán Tahta, họ lắp ráp một máy tính với các linh kiện lấy từ đồng hồ, một máy tổng đài điện thoại cũ và các thiết bị tái chế khác.

Thuở nhỏ ông không hề là một học sinh xuất sắc do ông không chú tâm lắm vào chuyện học. Đến 9 tuổi, vị thứ của ông chỉ đứng ở cuối lớp, lên các lớp trên có sự tiến bộ hơn nhưng không nhiều. Mặc dù vậy, nhưng cả giáo viên và bạn bè đều thấy được tố chất thiên tài của ông, và đặt cho ông biệt danh “Einstein”. Theo thời gian, ông ngày càng chứng tỏ năng khiếu đáng chú ý đối với các môn khoa học tự nhiên, và nhờ thầy Tahta khuyến khích, quyết định học toán tại đại học; trong lúc cha ông lại khuyên ông học y vì lo ngại rằng không có mấy việc làm cho một sinh viên ngành toán ra trường. Theo nguyện vọng của cha, 17 tuổi, Hawking tới học dự bị ở trường cha ông từng học là University College (thuộc Đại học Oxford). Khi đó tại trường không có ngành toán, Hawking quyết định học vật lý và hóa học. Trong 18 tháng đầu tiên ông thấy chán học và cô đơn: ông ít tuổi hơn phần lớn sinh viên, và thấy việc học hành “dễ một cách kỳ cục”. Song thói quen học hành không ấn tượng khiến ông rất khó khăn ở các kì thi cuối kỳ. Trong khi đó, ông cần phải có một bằng danh dự hạng nhất để đăng ký học tại ngành vũ trụ học tại Đại học Cambridge. Kỳ thi diễn ra căng thẳng, tại buổi vấn đáp khi được yêu cầu mô tả kế hoạch tương lai của mình, ông trả lời “Nếu các vị trao cho tôi hạng Nhất, tôi sẽ tới Cambridge. Nếu tôi nhận hạng Nhì, tôi sẽ ở lại Oxford, vì vậy tôi hi vọng các vị cho tôi hạng Nhất”. Kết quả ông được hạng Nhất ngoài mong đợi. Berman bình luận rằng giám khảo “đủ thông minh để nhận ra rằng họ đang nói chuyện với ai đó thông minh hơn nhiều phần lớn số người còn lại”.

Stephen Hawking năm 1985 tại Đại học Cambridge. Ảnh: Internet

Quá trình nghiên cứu sinh tiến sĩ của Hawking thực sự khó khăn. Ban đầu ông thấy mình chưa được trang bị đầy đủ kiến thức toán học để nghiên cứu thuyết tương đối rộng và vũ trụ học; ông cũng vướng phải những khó khăn trong vận động kể từ năm cuối ở Oxford, sau một cú ngã cầu thang, tiếng nói của ông trở lên lắp bắp; gia đình ông nhận thấy sự thay đổi này khi ông nghỉ kì Giáng Sinh và đưa ông đi khám bệnh. Năm Hawking 21 tuổi, người ta chẩn đoán ông mắc bệnh thần kinh vận động và khi đó các bác sĩ cho rằng ông chỉ sống thêm được 2 năm nữa. Ấy nhưng ông đã chiến đấu để sống, sáng tạo để sống và cống hiến cho khoa học thêm 50 năm nữa.

Vào cuối thập niên 1960, năng lực thể chất của Hawking lại suy giảm một lần nữa: ông bắt đầu phải dùng nạng và thường xuyên hủy các buổi giảng. Khi dần mất khả năng viết, ông phát triển các phương pháp thị giác để bù đắp, bao gồm nhìn các phương trình theo cách hiểu hình học. Nhà vật lý Werner Israel sau này so sánh những kỳ tích đó với việc Mozart sáng tác toàn bộ bản giao hưởng trong đầu. Mặt khác Hawking lại tỏ ra độc lập một cách mãnh liệt và không bằng lòng chấp nhận giúp đỡ hay chịu nhượng bộ vì sự tàn tật của mình. Hawking ưa thích được người khác xem “trước hết như một nhà khoa học, thứ đến như một nhà văn phổ biến khoa học, và, trong mọi cách mà nó đáng kể, một người bình thường với cùng những ham muốn, nghị lực, ước mơ và tham vọng như những người xung quanh.”

Những đóng góp thiên tài cho khoa học

Cuộc đời khoa học của ông là những khám phá mới hết sức thiên tài về vũ trụ. Thuyết kỳ dị hấp dẫn và tiên đoán lý thuyết hố đen phát ra bức xạ của ông đã gây được tiếng vang trong giới học thuật. Đặc biệt Hawking là người khởi xướng nền khoa học vũ trụ dựa trên sự thống nhất giữa thuyết tương đối tổng quát và cơ học lượng tử, đồng thời diễn giải nhiều hiện tượng, sự việc thế giới một cách thú vị theo cơ học lượng tử. Dấu ấn ông để lại trong năm 1970 là “những bất thường trong suy sụp trọng lực”. Các nhà vật lý nghiên cứu thuyết hấp dẫn của Einstein trong đó nhấn mạnh tới những điểm bất thường tại những nơi thời gian bị cong vô tận, nhưng họ không thể khẳng định chắc chắn hiện tượng trên có xảy ra hay không. Nhà khoa học Roger Penrose đã chứng minh rằng những bất thường này được hình thành từ các hố đen. Penrose và Stephen Hawking đã áp dụng kết luận trên với toàn vũ trụ và chỉ ra rằng thuyết hấp dẫn của nhà bác học Einstein nhằm dự đoán sự bất thường trong quá khứ xa xôi của loài người - chính là vụ nổ Big Bang.

Năm 1971, Hawking khám phá ra Định luật thứ 2 của Cơ học hố đen. Ông chỉ ra rằng chân trời sự kiện (biên giới ngoài) của hố đen sẽ không bao giờ thu hẹp lại. Hawking sau đó cũng phát hiện ra một loại bức xạ phát ra từ hố đen, loại bức xạ này được đặt tên là “bức xạ Hawking”. Theo ông, các hố đen rất nóng, trái ngược với vật lý truyền thống nhận định hố đen không thể phát ra nhiệt.

Năm 1974 - 1975, ông nhìn nhận “Cách hố đen biến mất”: Không cái gì có thể thoát khỏi hố đen, ông sử dụng thuyết lượng tử để chỉ ra rằng các hố đen phát tán nhiệt và rốt cuộc là biến mất. Những hố đen kích cỡ nhỏ hơn sẽ bốc hơi nhanh hơn và trong thời kỳ gần cuối của sự tồn tại, những hố đen này sẽ phát nhiệt ở tốc độ phi thường.

Năm 1981 ông đề xuất rằng thông tin của một hố đen bị mất không thể phục hồi khi một hố đen bốc hơi. Nghịch lý thông tin hố đen này vi phạm nguyên lý cơ bản của cơ học lượng tử, và dẫn tới nhiều năm tranh cãi, trong đó có cái gọi là “Chiến tranh Hố Đen” giữa ông với Leonard Susskind và Gerard ‘t Hooft.

Năm 1982, ông quan tâm đến cách các ngân hà mở rộng. Thuyết vũ trụ học phổ quát chỉ ra rằng một vũ trụ mới hình thành đều đi qua thời kỳ phát triển nhanh ngay sau vụ nổ Big Bang. Hawking là người đầu tiên chỉ ra cách những dao động lượng tử - biến động rất nhỏ trong quá trình phân bố vật chất và chính giai đoạn phát triển nhanh chóng sẽ làm tăng số lượng của các ngân hà trong vũ trụ. Chúng bắt đầu từ một biến thể nhỏ xíu hình thành trong cấu trúc vũ trụ vì lực hấp dẫn kết nối vật chất lại với nhau. Những bản đồ về bầu trời trong thời gian gần đây đã tình cờ phát hiện những ánh hồng mờ nhạt của vụ nổ Big Bang tiết lộ các biến thể như trong cuộc nghiên cứu của nhà vật lý thiên tài Hawking.

Năm 1983: Chức năng sóng của vũ trụ. Ông áp dụng khái niệm lực hấp dẫn lượng tử Euclid vào hố đen trong quá trình nghiên cứu với nhà khoa học Jim Hartle. Về mặt lý thuyết, họ đã đưa ra thuyết “chức năng sóng của vũ trụ” có thể được sử dụng để tính toán các đặc tính của vũ trụ xung quanh chúng ta. Họ xuất bản một mô hình, được gọi là trạng thái Hartle-Hawking. Mô hình này đề xuất rằng trước kỷ nguyên Planck, vũ trụ không có biên trong khôngthời gian; trước Vụ Nổ Lớn, thời gian không tồn tại và khái niệm về một sự khởi đầu của vũ trụ do đó là vô nghĩa.

Năm 1993 ông đồng biên tập một cuốn sách về hấp dẫn lượng tử Euclid với Gary Gibbons, và công bố một tuyển tập các bài viết của ông về hố đen và Vụ Nổ Lớn. Năm 1994 ở Viện Newton thuộc Cambridge, Hawking và Penrose trình bày một loạt sáu bài giảng, được in lại năm 1996 dưới tên “Bản chất của Không gian và Thời gian”. Hawking tiếp tục việc viết sách khổ biến khoa học, ấn hành “Vũ trụ trong vỏ hạt dẻ” năm 2001, và “Lược sử thời gian”… Từ 2006 trở đi Hawking phát triển một vũ trụ học “trên-xuống”, rằng vũ trụ không phải có một trạng thái ban đầu duy nhất mà là nhiều trạng thái, và do đó là không thích hợp để hình thành một lý thuyết tiên đoán hình dạng hiện tại của vũ trụ từ một trạng thái ban đầu đặc biệt nào. Nền vũ trụ học này thừa nhận rằng hiện tại “lựa chọn” quá khứ từ sự chồng chập của nhiều lịch sử khả hữu. Khi khẳng định như vậy, lý thuyết đã đề xuất một giải pháp khả dĩ cho câu hỏi về một vũ trụ điều chỉnh chặt chẽ.

Giáo sư Hawking thử nghiệm cảm giác không trọng lực trên một chiếc máy bay, tháng 4/2007

Hawking từng khẳng định rằng mình “không tín ngưỡng theo nghĩa thông thường” và ông tin rằng “vũ trụ được vận hành bằng các định luật khoa học. Các định luật đó có thể được Chúa Trời ban bố, nhưng Chúa không can thiệp để phá vỡ chúng” . Năm 2011, Hawking tuyên bố: “Không có Chúa. Không ai tạo nên vũ trụ và không ai định vận mệnh chúng ta.”

Tại Hội nghị Zeitgeist do Google tổ chức năm 2011, Hawking nói rằng “triết học đã chết”. Ông tin rằng các triết gia “không bắt kịp với những tiến bộ khoa học hiện đại” và rằng các nhà khoa học “đã trở thành người mang ngọn đuốc khám phá trong cuộc truy tầm tri thức của chúng ta.” Ông nói rằng các vấn đề triết học có thể được khoa học trả lời, đặc biệt là những lý thuyết khoa học mới “dẫn chúng ta tới một bức tranh mới và hết sức khác biệt về vũ trụ và vị trí của chúng ta trong nó”…

Lần xuất hiện cuối cùng của Hawking là khi ông gửi thông điệp cuối cùng, về những gì xảy ra trước vụ nổ Big Bang, ở thời điểm sơ khai của vũ trụ. Trò chuyện với người đồng nghiệp, nhà vật lý Neil de Grasse Tyson, ông Hawking nhắc đến “giả thuyết không giới hạn”: “Hãy tua trở lại đủ xa (khoảng 13,8 tỷ năm về trước), và toàn bộ vũ trụ sẽ co lại bằng kích thước của một nguyên tử”. Mọi thứ khi đó tồn tại trong một điểm dị thường. Bên trong điểm vô cùng đặc và nhỏ này, các quy luật vật lý và thời gian mà con người biết đều không hoạt động. Nói cách khác, thời gian không hề tồn tại trước vụ nổ Big Bang. Thay vào đó, mũi tên thời gian càng co lại vô hạn khi vũ trụ càng trở nên ngày càng nhỏ hơn, không bao giờ đạt tới một điểm khởi nguyên rõ ràng. “Những sự kiện trước Big Bang đơn giản không được xác định, bởi vì không có cách nào để đo lường được những gì xảy ra khi đó”. Bởi vì những sự kiện này không có hệ quả có thể quan sát được nên chúng ta cũng có thể loại bỏ chúng ra khỏi lý thuyết này, và nói rằng thời gian bắt đầu từ lúc xảy ra Big Bang”.

Ngọn lửa Hawking

Khi còn sống, ông thường xuyên nhìn lên các vì sao, và khi ông mất, người ta tin là ông đang bay trong vũ trụ.

Cuộc đời của Stephen Hawking là câu chuyện kì diệu về một người đàn ông phải đối mặt với vô số những khó khăn trở ngại để trở thành một trong những nhà khoa học nổi tiếng nhất thế giới. Cách thức mà ông đối mặt với số phận khắc nghiệt đã khiến nhiều người kính phục. Người ta thường nhắc đến các quan điểm của ông, như là những cảm hứng sống, chẳng hạn: “Thành tựu lớn nhất của loài người đạt được nhờ sự giao tiếp, và thất bại lớn nhất của loài người là do không giao tiếp. Mọi chuyện không cần phải như thế. Những hi vọng lớn nhất của chúng ta có thể trở thành hiện thực trong tương lai. Với sự có mặt của công nghệ trong tầm tay chúng ta, mọi khả năng là không biên giới. Tất cả những gì chúng ta cần làm là đảm bảo rằng chúng ta sẽ tiếp tục giao tiếp”; “Sự thông minh là khả năng thích ứng với những thay đổi”; “Sự hung bạo, tính xấu nhất của con người, sẽ phá hủy nền văn minh nhân loại”…

P. Đ
(SHSDB28/03-2018)