פרופ' סטיבן הוקינג הלך לעולמו בגיל 76

עולם המדע נפרד מאחד מגדולי החוקרים בשנים האחרונות - ביום המדע הבינלאומי: פרופ' סטיבן הוקינג, האסטרופיזיקאי הבריטי, שהתפרסם בזכות מחקריו ששילבו את תורת היחסות הכללית עם מכניקת הקוונטים, הלך לעולמו בגיל 76. כך הודיעו הבוקר (יום ד') בני משפחתו. במשך עשרות שנים התמודד הוקינג עם מחלה ניוונית חשוכת מרפא.

ילדיו של הוקינג, לוסי, רוברט וטים, אמרו לאחר מותו: "נעצבנו מאוד בעקבות פטירת אבינו. הוא היה מדען גדול ואיש יוצא מן הכלל שעבודתו ומורשתו יתקיימו עוד שנים רבות". השלושה שיבחו את האומץ וההתמדה של אביהם ואמרו כי "ההומור שלו וגאונותו היוו מקור להשראה לבני אדם ברחבי העולם. הוא אמר פעם כי 'היקום לא היה מה שהוא מבלי האנשים שאתה אוהב'. נתגעגע אליו לעד", הם אמרו.

סטיבן הוקינג, בנם של ד"ר פרנק ואיזובל הוקינג, נולד באוקספורד ב-8 בינואר 1942, ולימים ציין בגאווה כי תאריך הולדתו ציין את יום השנה ה-300 למותו של גלילאו גליליי, וכי בשנת הולדתו מלאו 300 שנה להולדת אייזיק ניוטון. אביו היה רופא שהתמחה בחקר מחלות טרופיות, ואמו עבדה במשרות פקידות שונות (בין השאר כמזכירה רפואית), אך הקדישה את רוב זמנה לפעילות פוליטית במסגרת המפלגה הליברלית הבריטית. מלבד סטיבן היו לזוג שתי בנות ובן (מאומץ). משפחת הוקינג התגוררה בלונדון, אך עברה לאוקספורד כדי שתוכל איזובל ללדת את תינוקה הרחק מלונדון המופצצת מדי לילה. זמן קצר אחרי הולדתו של סטיבן חזרה משפחת הוקינג ללונדון, וב-1950 עקרה לעיר סיינט אולבנס, כ-30 ק"מ ממזרח ללונדון.

הוקינג התגלה כתלמיד מוכשר כבר בילדותו, אך נודע בעיקר כתלמיד עצלן ורשלן, חסר כל משמעת. ב-1959 התקבל ללימודי מתמטיקה ופיזיקה באוניברסיטת אוקספורד, וגם שם התרשל בלימודיו וייחד את רוב זמנו לשיט תחרותי בסירות משוטים. אחרי קבלת התואר הראשון, ב-1962, עבר ללימודי המשך באוניברסיטת קיימברידג', בכוונה ללמוד לתואר דוקטור באסטרופיסיקה בהנחייתו של סר פרד הויל. אולם ניתן לו מנחה אחר, דניס סיאמה (Sciama), שכיוון את הוקינג לחקר הקוסמולוגיה בהסתמך על תורת היחסות הכללית.

במהלך לימודיו לדוקטורט הכיר הוקינג את רוג'ר פנרוז, מתמטיקאי לונדוני שעסק בחקר הייחודיות (singularity) - נקודה שבה עצם מתמטי נעשה בלתי מוגדר, אף שהוא מוגדר היטב בנקודות סמוכות. לדוגמה, לפונקציה f(x) = 1/x יש ייחודיות כאשר x=0, שכן בנקודה זו ∞±=(f(x, כלומר אינה מוגדרת. הוקינג יישם את רעיונותיו המתמטיים של פנרוז בעבודת הדוקטורט שלו, ובכך החל שיתוף פעולה פורה בין השניים. ב-1965 קיבל הוקינג תואר דוקטור, וכעבור זמן קצר נעשה עמית לפיסיקה תיאורטית במכללת גונוויל וקיז (Gonville and Caius) בקיימברידג'.

פרופ' סטיבן הוקינג צילום: רויטרס

הוא החל לחקור את גרמי השמים (התיאורטיים בלבד עדיין) שנודעו בשם חורים שחורים, וחתר, עם פנרוז, לניסוח התיאוריה המתארת אותם במונחים מתמטיים. פנרוז כבר הוכיח כי במרכזו של כל חור שחור חייבת להימצא ייחודיות, ומכאן פנו השניים לבדוק את אפשרות קיומה של ייחודיות אחרת – בראשית המפץ הגדול. אחת ההשלכות החשובות ביותר של תורת היחסות הכללית, שהוכרה כממשית בעקבות גילוי התפשטות היקום ע"י אדווין הבל בסוף שנות ה-20, היא שהיקום החל את דרכו מנקודה של אפס ממדים וצפיפות אינסופית, ומכאן ואילך הוא הולך ומתפשט. הוקינג ופנרוז הוכיחו כי נקודה זו הייתה ייחודיות, כהגדרתו המתמטית של המושג.

ב-1968 הצטרף הוקינג למכון לאסטרונומיה תיאורטית של קיימברידג', והמשיך לפתח עם פנרוז את התיאוריה המתמטית-פיזיקלית של חורים שחורים. הוקינג פנה עתה מנקודת המרכז הייחודית של החור השחור אל שטח הפנים שלו, הקרוי אופק האירועים, וב-1970 הוכיח כי שטחו של אופק האירועים מסוגל רק לגדול, אבל לא לקטון. הדבר נראה לו כאנלוגי במובנים מסוימים לחוק השני של התרמודינמיקה, הקובע כי הגודל הפיסיקלי הקרוי אנטרופיה יכול, במערכת סגורה, רק לעלות ולא לרדת, וב-1973 החלו הוקינג ופנרוז לעשות שימוש בתרמודינמיקה כאנלוגיה לתופעות שונות בחקר חורים שחורים.

יעקב בקנשטיין, שהיה אז תלמיד מחקר באוניברסיטת טקסס, בהנחייתו של ג'ון וילר , קידם את הרעיון הלאה וקבע כי שטח אופק האירועים הוא אמת מידה לאנטרופיה של חור שחור, פשוטה כמשמעה. הוקינג התקומם כנגד הרעיון, שכן היה ברור לו (ולכל אחד אחר מלבד בקנשטיין, באותה עת) כי אנטרופיה קשורה לטמפרטורה, ולחור שחור לא יכולה להיות טמפרטורה, שהרי דבר אינו יכול לצאת מתוכו, גם לא קרינה, מעצם הגדרתו. פרץ מאבק אקדמי חריף שנמשך עד 1977, שאז הודה הוקינג בלב ולב כי בקנשטיין צדק, "אבל לא מהסיבות הנכונות".

הוקינג הוסיף והסביר כיצד עשוי חור שחור לפלוט קרינה בכל זאת, בהסתמך על תוצאי מכניקת הקוונטים. לפי עקרון האי-ודאות , השוכן בלב תיאוריה זו, במרחב נוצרים כל הזמן זוגות וירטואליים של חלקיק והאנטי-חלקיק המתאים לו, ומתאיינים מיד – שבים ונעלמים כלעומת שבאו (משום כך הם מתוארים כווירטואליים). אבל אם הדבר קורה בקרבת אופק האירועים של חור שחור, ייתכן שאחד משני החלקיקים יימשך לתוך החור ומשנהו יישאר מחוצה לו, ויהפוך מחלקיק וירטואלי לממשי. למשקיף מן החוץ, הדבר יראה כאילו החלקיק הממשי נפלט מתוך החור השחור כקרינה אנרגטית. כיום היא נקראת "קרינת הוקינג", אם כי אחדים מקפידים לכנותה "קרינת בקנשטיין-הוקינג". מכאן הגיע הוקינג למסקנה המרעישה שכל חור שחור עתיד להתנדף ברבות הימים, או להתפוצץ, והייחודיות שבמרכזו תיעלם.

חשיבותו התיאורטית של הסבר הוקינג להתנדפות חורים שחורים נעוצה בכך שהיה זה אחד ההסברים התיאורטיים הראשונים ששילבו רעיונות מתחום תורת היחסות הכללית ומתחום מכניקת הקוונטים. מקובל על החוקרים כי שני עמודי התווך הללו של פיסיקת המאה ה-20 אינם ניתנים למיזוג אלא באמצעות פריצת דרך מחשבתית שתהיה שקולה כנגד זו שהביאה להולדתם מלכתחילה, ופיסיקאים תיאורטיים שוקדים בדרכים שונות על פיתוח "תיאוריה של הכול" שתשלב יחדיו את ארבעת כוחות היסוד של הטבע, ואת כל החלקיקים, במערכת משוואות יחידה. (אחת הדרכים היא תורת המיתרים , אך המחקר מתקדם גם בדרכים נוספות.)

פרופ' סטיבן הוקינג

ב-1981 פיתח הוקינג דגם מתימטי של היקום המבוסס על שתי התיאוריות, תוך שימוש בשיטת "סכום של היסטוריות" שהציע בשעתו ריצ'רד פיינמן. בדרך זו עלה בידו להיפטר מהשאלה כיצד החל הזמן, ומהשאלה הפרדוקסלית עוד יותר, מה היה "לפני" תחילת הזמן. משוואותיו תיארו יקום המוכל בתוך עצמו, באופן כזה שאין בו שום נקודת קצה בשום ממד מממדיו.

בשנים הבאות עסק הוקינג בתחומים שונים של הקוסמולוגיה, בין היתר באפשרות שבמפץ הגדול נוצר לא יקום אחד בלבד, אלא מספר רב של יקומים, שכל אחד מממדיהם ניצב לכל אחד מממדי היקום שלנו, ומשום כך איננו יכולים להרגיש בקיומם - רעיון ספקולטיבי בפירוש, אולם יש לו השלכות חשובות לפיתוחה של תיאוריה המסבירה את יקומנו במלואו. אך את רוב זמנו הוא מייחד לפיתוחה של תורת כבידה קוונטית – שם צנוע יותר ל"תיאוריה של הכול" – באמצעות קידום השילוב של תורת היחסות הכללית ומכניקת הקוונטים בתחומים רבים ושונים של הקוסמולוגיה. כאשר החל במפעלו זה ניבא הוקינג, ב-1980, כי ייתכן מאוד שהפיסיקה התיאורטית תגיע לסיומה - כלומר, תנסח את "התיאוריה של הכול" המיוחלת, עוד לפני סוף המאה. אלא שהתחזית לא התגשמה, נראה שהיא עדיין רחוקה מלהתגשם.

מחלת ניוון השרירים

בתחילת 1963, זמן קצר אחרי שהתקבל ללימודי דוקטורט בקיימברידג', אובחן הוקינג כחולה במחלה ניוונית חשוכת מרפא – טרשת העמוד הצידי בלשד השדרה (ALS). רופאיו הודיעו לו כי מותו צפוי בתוך שנתיים, או שלוש שנים לכל היותר. הוא שקע בדיכאון עמוק. למזלו, זמן קצר לפני כן הכיר הוקינג צעירה בשם ג'יין ויילד (Wilde), והיא עזרה לו להתגבר על המשבר הנורא. השניים התארסו, ונישאו באמצע 1965. ב-1967 נולד בנם הראשון, רוברט. ב-1969 נולדה בתם לוסי, והבן השלישי, טימותי, נולד ב-1979.

אחרי קבלת התואר דוקטור ב-1965 איבד הוקינג את השליטה באצבעותיו, ומאז לא היה מסוגל עוד לכתוב בעצמו, או להקליד במכונת כתיבה. מאוחר יותר באותה שנה הידרדרה יכולת הדיבור שלו, ורק הקרובים לו ביותר יכלו להבינו. למרות זאת המשיך בעבודתו, וב-1966 זכה בפרס החשוב הראשון שלו מבין רבים מאוד, פרס אדמס למתמטיקה מטעם אוניברסיטת קיימברידג'. ב-1967 לא היה מסוגל עוד ללכת, ועבר לכיסא גלגלים. ב-1973 יצא לאור ספרו החשוב ביותר, "מבנה המרחב-זמן בקנה מידה גדול", שאותו חיבר יחד עם עמיתו ג'ורג' אליס – ספר מדעי מסובך וקשה לקריאה גם לאנשי מקצוע.

ב-1974 נעשה הוקינג עמית החברה המלכותית – אחד הכיבודים הגבוהים ביותר שיכול מדען בריטי לזכות בהם. באותה שנה הידרדר מצבו, ולא היה עוד ביכולתו לקום ממיטתו או לאכול בכוחות עצמו: הוא נזקק מאז לטיפול סיעודי רצוף. למרות נכותו, הוא הרבה במסעות בעולם, והשתתף בכנסים בארצות רבות בעולם (בישראל ביקר שלוש פעמים). ב-1977 קיבל הוקינג תואר פרופסור בקיימברידג', וכעבור שנתיים קיבל את הקתדרה למתמטיקה ע"ש לוּקָס, שבה החזיק לפניו, בין היתר, אייזיק ניוטון. הוא המשיך לצבור פרסים חשובים, ובהדרגה נעשה שמו מפורסם בעולם הרחב. הוא ניצל את פרסומו, בין השאר, לניהול מאבקים מרובים למען זכויות הנכים, בעירו קיימברידג' בפרט ובבריטניה בכלל.

ב-1981 השתתף הוקינג בכנס שנערך בווטיקן, וניצל דווקא את הבימה הזאת כדי להכריז על "משפט העדר הגבולות" שלו, המתאר יקום שאין לו התחלה (או סוף) בזמן, ולפיכך אין לו צורך בבורא. נראה שעל רקע זה החלה הידרדרות היחסים בינו לבין אשתו ג'יין האדוקה בדתה. מחלתו של הוקינג התייצבה, אך מצבו הכלכלי נעשה יותר ויותר קשה. הטיפול בו היה יקר מאוד, ומשכורתו לא היתה גבוהה; הוא החליט לכתוב ספר מדע פופולרי כדי להרוויח מעט כסף, בתקווה שכך יעלה בידו לממן את שכר הלימוד של ילדיו באוניברסיטה.

בעת שהיה הספר קרוב להשלמתו, בקיץ 1985, ביקר הוקינג במרכז האירופי למחקר גרעיני ליד ז'נבה. בעודו שוהה שם חלה בדלקת ריאות, והובהל לבית חולים; למזלו, הרופא שקיבל אותו ראה תוכנית טלוויזיה עליו ימים ספורים לפני כן, וידע מה טיב מחלתו. אלמלא כן, אפשר שלא היה מצליח לייצב אותו. אלא שהטיפול המתאים למצבו היה פִּיּוּם קנה – חיתוך קנה הנשימה והשתלת מתקן לנשימה מלאכותית בצוואר - ששלל מהוקינג כל יכולת דיבור, לצמיתות. בשלב זה נאלצה אשתו לשלוח מכתבי בקשה למוסדות שונים בתקווה לקבל עזרה כספית.

מלבד הכספים, שניתנו בנדיבות מקרנות שונות, קיבל הוקינג עזרה באותה עת גם ממהנדס מחשבים אמריקני שיצר למענו תוכנה לדיבור מסונתז: העברת סמן על צג מחשב שמוצגות בו מילים רבות (באמצעות מתג שהפעיל בשלוש האצבעות המסוגלות עדיין לתנועה רצונית בידו הימנית), מצרפת מילים למשפטים ומשמיעה אותם דרך רמקול המחשב. התוכנה התיישנה מאז הותקנה לראשונה במחשב, שהוצמד לאחר זמן לכיסא הגלגלים שלו, אך הוקינג ממשיך להשתמש בה. עם זאת, הוא איבד בינתיים את השליטה באצבעותיו, ועתה הוא מניע את הסמן בעזרת עינו: מראה הקבועה במשקפיו (ראו בתמונה) קולטת את תזוזות האישון, ומניעה לפיהן את הסמן.

ב-1988 יצא לאור ספרו הפופולרי "קיצור תולדות הזמן", ונחל הצלחה מסחררת. הספר שהה בראש רשימת רבי המכר של "ניו יורק טיימס" במשך חודשים, והופיע במשך זמן רב בראש רשימות דומות בארצות רבות אחרות בעולם, ביניהן ישראל. בעיותיו הכספיות של הוקינג היו כלא היו, בבת אחת. הספר הפך גם לסרט תיעודי (1992), ולאחר מכן יצא ספר על הכנת הסרט, וכן הלאה... בשנים הבאות פרסם הוקינג עוד ספרי מדע פופולרי, ביניהם "חורים שחורים וגורי יקומים" ו"היקום בקליפת אגוז" (גם הם תורגמו לעברית), שנחלו הצלחה גם הם, אם כי פחות גדולה.

ב-1990 התגרש הוקינג מאשתו ג'יין, צעד שהפתיע את הקהילה האקדמית של קיימברידג' ועלה לכותרות ברחבי העולם. הוא עבר להתגורר עם האחות שטיפלה בו שנים רבות, איליין מייסון (שהתגרשה מבעלה, מהנדס המחשבים שהתקין את המחשב בכיסא הגלגלים של הוקינג), ונשא אותה לאישה ב-1995. השניים התגרשו ב-2006. המיזוג יוצא הדופן של עוצמה אינטלקטואלית כבירה עם ניוון גופני כמעט מוחלט ריתק את דמיון הציבור בעולם כולו, עוד לפני פרסום "קיצור תולדות הזמן" וביתר שאת אחר כך, והפך את הוקינג למדען הפופולרי ביותר בעולם מאז אלברט איינשטיין. כאמור, הוא מנצל את יוקרתו למאבק למען זכויות הנכים, וכן נראה שהוא פשוט נהנה ממנה. בין השאר, הוא גילם את דמות עצמו בפרק של סדרת הטלוויזיה הבריטית "ננס אדום" ובפרק של הסדרה האמריקנית "מסע בין כוכבים: הדור הבא", אישר את השימוש בדמותו המצוירת בסדרות "משפחת סימפסון" ו"איש משפחה", וקולו המסונתז שולב בלהיט "המשך לדבר" של פינק פלויד. כן הופיע בכמה סרטוני פרסומת מסחרית.

ב-2007 השתתף בטיסה המהווה חלק תקני מאימוני האסטרונאוטים, ובה צולל המטוס כמה פעמים כדי ליצור תחושת נפילה חופשית ("חוסר משקל") לנוסעיו. היתה זו הפעם הראשונה זה 40 שנה שבה היה הוקינג חופשי לנוע לרגע קט. בשנים האחרונות נתן הוקינג, למרות המגבלות מהן הוא סבל, בהרצאות רבות מסביב לעולם. רק החודש בריאיון לעמיתו האסטרופיזיקאי ניל דה-גראס טייסון בתוכנית StarTalk, שמשודרת בערוץ נשיונל ג'יאוגרפיק, חשף הוקינג את התיאוריה שלו לסוגיה, ובמשפט אחד - הוא טוען שפשוט לא היה כלום, אבל זה לא אומר שלא היה כלום. "מצב הגבולות של היקום... הוא שאין לו גבולות", סבור הוקינג. לדבריו, כדי להבין את התיאוריה הזו טוב יותר, צריך לתפוס את ה"שלט" של היקום ולהתחיל להריץ אחורה. כפי שידוע לנו היום, היקום מתרחב כל הזמן; ככל שנעים אחורה בזמן, היקום מתכווץ. אם מחזירים אחורה מספיק זמן (בערך 13.8 מיליארד שנים), היקום כולו מתכווץ לגודל של אטום אחד, הסביר הוקינג במה שהיה הראיון האחרון שלו.