تا زمانی که اینیشتین در سال ۱۹۹۵، دنیایی را که در روشن کردن آن سهم به‌سزایی داشت ترک کرد، دهه‌ها را صرف یک مطالبه‌ی آرمانخواهانه کرد: یک نظریه برای همه چیز که گرانش و الکترومغناطیس را واحد کند. حتی پس از آن که هنگام این کار، فیزیک‌دان‌ها نیروهای تازه‌ی هسته‌ای را نیز کشف کردند. استیون هاوکینگ، که در روزهای گذشته دنیای علم را به ماتم فروبرد، نیز تا آخر عمرش روی چنین چیزی کار می‌کرد. ولی او احتمالاً روی مهم‌ترین مشکل زمینه‌ی کار خود در فیزیک تمرکز کرده بود: چگونه سیاهچالهها اطلاعات موادی را که می‌بلعند، حفظ می‌کنند؟
او به وضوح روی این موضوع ناواضح بزرگ کار می‌کرد، که واقعاً یک بحران پایه‌ای در فیزیک است.
استیون گیدینگز، فیزیک‌دان کوانتوم در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا چنین می‌گوید. در آخرین پیشنهادش برای حل آن، هاوکینگ و دو تن از همکارانش راهی را برای اطلاعات مطرح کردند تا روی حاشیه‌ی غیرقابل خوانش یک سیاهچاله حک شود. با این حال، بقیه در این مورد تردید دارند.
مقاله‌ی مرتبط: زندگینامه استیون هاوکینگ در ۷۶ سالگی به آخرین صفحه خود رسید
یک سیاهچاله، میدان گرانشی است که وقتی یک ستاره تحت گرانش خود به یک نقطه‌ی بی‌نهایت کوچک در خود فرومی‌رود، از آن باقی می‌ماند. در شعاع خاصی از سیاهچاله (در افق رویداد سیاهچاله) جاذبه آنقدر قوی می‌شود که حتی نور هم نمی‌تواند بگریزد. یک روایت دیگر هم داریم. به لطف عدم قطعیت کوانتومی، خلأ پر از جنبش آشفته‌ی ماده-پادماده است که آنقدر سریع به وجود می‌آیند و از بین می‌روند که شناسایی مستقیم‌شان شدنی نیست. هاوکینگ در سال ۱۹۷۴ به این باور رسید که یک ذره در یک جفت می‌تواند وارد سیاهچاله شود، در حالی که ذره‌ی دیگری فرار می‌کند. سیاهچاله تا زمانی که ماده و انرژی‌اش تمام شود، چنین ذراتی را ساطع می‌کند تا اینکه کاملاً ناپدید شود. این “تابش هاوکینگ” ضعیف‌تر از آن است که مشاهده شود، اما دانشمندانِ اندکی در وجود آن تردید کرده‌اند.
ولی این دیدگاه هاوکینگ به یک نتیجه‌گیری آزاردهنده ختم می‌شود. تصور کنید یک دیکشنری را درون یک سیاهچاله پرت می‌کنیم که در نهایت ناپدید خواهد شد. چون تابش در حال شکل‌گیری هاوکینگ احتمالاً تصادفی است، اطلاعات دیکشنری همراه با آن نباید برگردد. این “از دست دادن اطلاعات” مکانیک کوانتوم را به چالش می‌کشد. چون در مکانیک کوانتوم “تابع موج” که هر سیستمی را (چه یک دیکشنری چه کل جهان) توصیف می‌کند، ضروری است و مسیر تکوینش قابل پیش‌بینی می‌باشد. ولی اگر اطلاعات گم شود، تابع موج معنای خود را از دست می‌دهد. اگر در مورد سیاهچالهها چنین چیزی پذیرفته شود، مثل سرطان در فیزیک کوانتوم پخش خواهد شد و چیزهایی مثل حفظ انرژی را بی‌معنا خواهد کرد.
هاوکینگ اول‌ها فکر می‌کرد مشکل با تغییر در نظریه‌ی کوانتوم حل خواهد شد. در سال ۱۹۹۷، او و کیپ تورن، نظریه‌پرداز گرانش در کالتِک، وارد یک شرط‌بندی با جان پرسکیل، همچنین از کالتک، شدند. هاوکینگ و تورن سر نابودی اطلاعات پافشاری می‌کردند تا این که در سال ۲۰۰۴ هاوکینگ نظرش را تغییر داد و شرط را باخت.
هاوکینگ بیشتر اوقات آخر عمر خویش را صرف فهمیدن این موضوع کرده بود که چگونه یک سیاهچاله می‌تواند اطلاعات را برگرداند. با این حال او روی نظریات مبدأ بیگ‌بنگ نیز کار می‌کرد. سه سال پیش او آخرین کار خو را درباره‌ی سیاهچالهها با مالکوم پری، فیزیک‌دان نظری و همکار هاوکینگ در دانشگاه کمبریج، شروع کرد. اندرو استرومینگر، نظریه‌پرداز دانشگاه هاروارد نیز همکار آن‌ها بود. پری می‌گوید: “همین دو هفته پیش بود که او را دیدم. قطعاً در وضعیت خوبش نبود ولی ذهنش واضحاً روی مسأله تمرکز داشت”.
مقاله‌ی مرتبط: شما می‌توانید از یک سیاهچاله جان سالم به در ببرید، ولی شاید پشیمان شوید!
در طی مقالات اخیر، دانشمندان به ارکان یک نظریه‌ی سیاهچاله به نام قضیه‌ی بدون مو (no-hair theorem) حمله کردند. به صورت گسترده‌ای این گونه تفسیر می‌شود که فقط سه پارامتر –جرم، اسپین و بار الکتریکی که احتمالاً صفر است- برای توصیف یک سیاهچاله کافی هستند. مثل سرهای طاس، سیاهچاله‌های با جرم و اسپین مشابه –بدون مو- جزئیات دیگری ندارند که بتوان آن‌ها را از هم تشخیص داد. همان گونه که نظریه‌پرداز، جان آرچیبلد تصریح کرد، این یکسانی سیاهچالهها یعنی آن‌ها هیچ چیزی ضبط نمی‌کنند.
اما اگر سختگیرانه صحبت کنیم، استرومینگر می‌گوید، این قضیه بیان می‌دارد که فقط دو سیاهچاله‌ی مشابه می‌توانند با مشتی روابط ریاضی به نام دیفئومورفیسم، به هم تبدیل شوند. این، تناسب فضا-زمان را دوباره برچسب می‌زند. گروه نامحدودی از دیگر دیفئومورفیسم‌ها برای دهه‌ها می‌شود که نادیده گرفته شده‌اند که نشان می‌دهند افق رویداد یک سیاهچاله شاید با بی‌نهایت ‘بار’ مزین شده باشد، کمی شبیه بارهای الکتریکی. این بارها می‌توانند سبب تمایز سیاهچالهها از هم شوند و اطلاعات سقوط کرده را کد کنند. استرومینگر می‌گوید “استیون بسیار خوشبین بود”.
با این حال، این بارها شاید اطلاعات کافی کد نکنند یا شاید زیاد منحصر به فرد نباشند. یک نظریه‌پرداز که به احترام هاوکینگ خواست نامش فاش نشود می‌گوید راه‌حل‌های گوناگون او برای مسأله‌ی اطلاعات سیاهچاله قرار بود بهترین کار بعدی‌اش باشد. این نظریه‌پرداز مشکل دیگری را نیز به کار آخر هاوکینگ وارد می‌داند. اگر سیاهچاله اطلاعات را حفظ کند، پس نتیجه‌گیری نظریه‌ی گرانش اینیشتین (که می‌گوید راهی برای گفتن این نیست که شما در حال سقوط به یک سیاهچاله هستید) باید غلط باشد.
همه هاوکینگ را به خاطر کارهایش برای حل مسائل مهم، با وجود رنج بردن از بیماری دژنراتیو عصبی (ALS) تحسین می‌کنند. ماریکا تیلور که از ۱۹۹۵ تا ۱۹۹۸ دانشجوی هاوکینگ بوده با کنایه می‌گوید، شاید معلولیت هاوکینگ باعث شد برخلاف اینیشتین در سال های آخر منزوی نشود. او مجبور بود برای ارائه‌ی نظریاتش به همکارانش متکی باشد و همین امر باعث شد ارتباطات عمیقی با آن‌ها داشته باشد. “بدون این که واقعاً روی پاهایش بایستد، خانواده‌ی فیزیک او به طور باور نکردنی‌ای برایش مهم بودند”.
