عالِم

Stephen Hawking

1942–2018 · علم الكونيات, الفيزياء النظرية, الفيزياء الفلكية
فيزيائي نظري وعالم كونيات بريطاني، قدم إسهامات ثورية في نظرية الثقوب السوداء، وتنبأ بإشعاع هوكينغ وطور فهم الانفجار العظيم والأمواج الثقالية. جمعت أعماله بين النسبية العامة وميكانيكا الكم، مرسيةً بذلك أسس علم الكونيات الكمومي.

سيرة

درس في أكسفورد وكامبريدج. ورغم إصابته بمرض العصبون الحركي المتقدم، شغل منصب أستاذ لوكاس في كامبريدج. مؤلف الكتاب الأكثر مبيعاً 'تاريخ موجز للزمان'. حصل على العديد من الجوائز، منها جائزة وولف وميدالية كوبلي، لكنه لم يحصل على جائزة نوبل لأن إشعاع هوكينغ لم يؤكد رصدياً بعد.

اكتشافات رئيسية

💡 عُرف هوكينغ بحماسته العلمية: تحدى زملاءه برهانٍ ودي على اشتراك في مجلة بأن إشعاع الثقوب السوداء لن يُكتشف أبداً، لكنه عندما ظهرت أدلة غير مباشرة اعترف بخسارته بسرور ودفع الرهان.
"وصف هدفه بأنه بسيط: فهم الكون فهماً كاملاً، لماذا هو على ما هو عليه، ولماذا هو موجود أصلاً."
المفاهيم
الثقب الأسودالموجات الثقاليةالانفجار العظيم
قوانين
إنتروبيا بيكينشتاين-هوكينجإشعاع هوكينغالمبدأ الهولوغرافيمبرهنة هوكينغ للمساحةمبدأ الرقابة الكونيةالقانون الأول لميكانيكا الثقوب السوداء
العلماء
Robert Woodrow WilsonRalph AlpherEdwin HubbleFred HoyleKip ThorneHenri PoincaréFritz ZwickyJacob Bekenstein

مقالات ذات صلة

أفقان ومقياس حرارة واحد: كيف تمحو الحقول الكمومية فرق درجات الحرارة
إناءان يحتويان ماءً بدرجتي حرارة مختلفتين يفصل بينهما حاجز رقيق. ما دام الحاجز سليمًا، يعيش كل إناء حياته الخاصة: في أحدهما الماء ساخن، وفي الآخر جليدي. لكن بمجرد إزالة الحاجز، تبدأ درجات الحرارة في التعادل، وفي النهاية يصل الإناءان إلى حالة واحدة. تقريبًا بنفس الطريقة يتصرف أفقا ثقب أسود عندما توجد بينهما حقول كمومية.
غلاف أشعة سينية يكشف انفجار مستعر أعظم في الميكروكويزار SS 433
إلى الشمال من الميكروكويزار SS 433، في نطاق الأشعة السينية اللينة، ظهر قوس. خافت، ضبابي، لكنه يعيد بإصرار رسم ملامح كانت معروفة بالفعل من رصد الموجات الراديوية. درس علماء الفلك طيفه، فرأوا غازًا مسخنًا إلى أحد عشر مليون كلفن. غاز لا يمكن أن تصل حرارته إلى هذا المستوى لا بالنفاثات ولا برياح قرص التراكم. هذا الغاز هو موجة صدمة متجمدة.
ظل الجاذبية في فجر الكون
الكوازار W2246–0526 هو منارة أُضيئت عندما كان عمر الكون 1.3 مليار سنة فقط. يصل ضوؤه إلينا بعد رحلة استغرقت 12.8 مليار سنة، لكن حتى من هذه المسافة الهائلة، تمكن علماء الفلك من رصد ما ظل عصيًا على المراقبة لعقود: ظل الجاذبية لثقب أسود.
شبكة عصبية تتعلم مطال سعة رغوة السبين
في عام 2008، أنفقت مجموعة من الفيزيائيين شهورًا من وقت الحاسوب الفائق لحساب كمية واحدة فقط في نظرية الجاذبية الكمية. يتعلق الأمر بمطال القمة لرغوة السبين، وهو رقم يحدد احتمال انتقال كمي محلي للزمكان. هذه الحسابات ثقيلة جدًا لدرجة أنها ما زالت تشكل عنق زجاجة للاتجاه بأكمله.
بصمات الهندسة الكمومية في ظل الثقب الأسود
ظل الثقب الأسود ليس مجرد صورة ظلية داكنة. إنه بصمة الهندسة الكاملة للزمكان، بما في ذلك أدق التأثيرات الكمومية. عندما ينظر علماء الفيزياء الفلكية إلى صور أفق الحدث، لا يرون قرصًا أسود، بل طبقات متراكمة من الفضاء المنحني، والمادة الغريبة، والرغوة الكمومية. الثقب الأسود الكلاسيكي لشفارتزشيلد له أفق واحد، خلفه التفرد.
التصحيحات الكمومية لثقوب فان دير فالس السوداء: العالمية والطوبولوجيا
الثقب الأسود في فضاء دي سيتر المضاد ليس فراغاً، بل هو أقرب إلى قدر فيه سائل يغلي. لهذا السائل طوران: ثقوب سوداء صغيرة وكبيرة، مثل البخار والماء. عند ضغط معين، يندمجان في نقطة حرجة، تماماً كما يفقد الماء عند 374 درجة مئوية و218 ضغطاً جوياً الفرق بين السائل والغاز.
الاستماع إلى المرايا السوداء عبر الإشعاع الثقالي
الثقب الأسود العادي هو آكل مثالي: كل ما يعبر أفقها يختفي إلى الأبد. لكن في العقود الأخيرة، هذه الصورة تتصدع. مفارقة المعلومات، التفردات، جدران النار (firewalls) — يبحث المنظرون عن مخرج، وأحد المرشحين للاستبدال هو المرآة السوداء. هذا جسم له نفس الجاذبية الخارجية، لكن بأفق لا يمتص بل يعكس. الضوء، الجسيمات، وحتى موجات الجاذبية ترتد عنه كما ترتد عن سطح مرآة مثالية.
الإنتروبيا مصدرًا للجسيمات: من البتات إلى المادة
في عام 1989، صاغ جون ويلر فكرة جريئة: «it from bit» — كل شيء موجود من المعلومات. لفترة طويلة، بقيت هذه الفكرة استعارة جميلة، لكن الفيزيائيين الآن وجدوا آلية ملموسة تحول البتات إلى جسيمات. اتضح أن إنتروبيا التشابك، وهي مقياس الترابط الكمي، يمكن أن تلعب دور القائد الذي يوجه نشوء المادة. نموذج المرآة المتحركة، وهو حدود تحاكي أفق الحدث، سمح باشتقاق صيغ صريحة.
نبض القلب مقابل الضجيج: كيف نميّز الفوضى عند الثقب الأسود
في عام 2019، قدّم تلسكوب Event Horizon للبشرية أول صورة لظل ثقب أسود. ومنذ ذلك الحين، يحلم علماء الفيزياء الفلكية بالمزيد: رؤية كيفية تحرك المادة داخل قمع الزمكان نفسه. ومن الألغاز المطروحة: الفوضى. تتنبأ النظرية بأن مدارات الجسيمات حول الثقب الأسود قد تكون منتظمة مثل نبضات القلب، أو فوضوية مثل الضجيج.
الولادة المغناطيسية للثقوب السوداء البدائية: المادة المظلمة من الكون المبكر
كان الكون بعد الانفجار العظيم متجانسًا تقريبًا بشكل مثالي. "تقريبًا" لأن الاضطرابات الصغيرة في الكثافة، التي مدّدها التضخم الكوني، أصبحت بذورًا للمجرات. ولكن ماذا لو كانت هذه الاضطرابات نفسها قادرة على توليد ليس فقط النجوم، بل أيضًا الثقوب السوداء؟ ليس الثقوب العادية، بل البدائية، وهي أجسام نشأت في اللحظات الأولى عندما كان الكون حارًا وكثيفًا.
الثقب الأسود كجسر: خلف التفرد ينفتح عالم من الجاذبية المضادة
قبل مئة عام، تنبأت معادلات أينشتاين بالثقوب السوداء، لكن الفيزياء داخلها كانت تنهار: مسارات الجسيمات تنقطع عند التفرد، نقطة الانحناء اللانهائي. كان ذلك طريقًا مسدودًا، نهاية الزمكان. الآن، يقدم الفيزيائي إسحاق بارس تحولًا جذريًا: التفرد ليس جدارًا، بل باب. خلفه تنفتح منطقة كاملة حيث تغير الجاذبية إشارتها وتبدأ بالتنافر.
صدى الاندماج: كيف أكد GW250114 قانون هوكينغ للمساحات
في قاعة المحكمة، لا تتوفر دائمًا تسجيل فيديو للجريمة. أحيانًا يُصدر الحكم بناءً على شهادات الشهود: ما كان قبل، وما أصبح بعد. هذا بالضبط ما فعله الفيزيائيون مع الإشارة GW250114، التي رُصدت في 14 يناير 2025. اندماج ثقبين أسودين هو أقوى حدث في تاريخ علم الموجات الثقالية: نسبة الإشارة إلى الضوضاء بلغت 80.
صدى الأعماق: كيف يكشف طيف السقوط عن المحاكين للثقوب السوداء
كاشف موجات الجاذبية لا يلتقط فقط هدير الاندماجات، بل أيضًا التموج الهادئ عندما يغوص نجم أو سحابة غازية في ثقب أسود فائق الكتلة. مثل هذا الغطس، كسقوط حجر في بئر، يولّد موجات على جميع الترددات دفعة واحدة، وفي هذا الطيف تتشفّر طبيعة البئر نفسها. إذا كان في القاع، بدلًا من هاوية لا قاع لها، لوح عاكس، فإن الصدى سيعود بشكل مختلف.
خطّ مسافر: كيف تفقد الفوتونات طاقتها وسط حشد من الإلكترونات
في 9 أكتوبر 2022، رصدت كواشف أرضية انفجار غاما بقوة غير مسبوقة. كان GRB 221009A شديد السطوع لدرجة أن إشعاعه أيّن الطبقات العليا من الأيونوسفير، بينما تعمّت أجهزة الأقمار الصناعية مؤقتًا. في طيف هذا الانفجار، ميّز علماء الفلك لأول مرة بشكل موثوق سلسلة من خطوط الانبعاث التي تغيّرت طاقتها مع الزمن وفق قانون أُسّي.
فقاعة النجاة داخل نجم ينهار: ولادة الغرافاستار
كرة غبار متجانسة تبدأ بالانكماش تحت ثقلها الذاتي. بداخلها، مثل فقاعة نجاة، تنتفخ منطقة ذات ضغط سالب: فقاعة دي سيتر. تتمدد، وتتباطأ عند حافة السقوط تماماً، وتتجمد عند نصف قطر شفارتزشيلد. هكذا يولد الغرافاستار: جسم مضغوط دون أفق أو تفرد.
مستعر أعظم صامت: لماذا يظل Pa 30 صامتًا في نطاق الراديو؟
في عام 1181، سجل علماء الفلك الصينيون واليابانيون ظهور "نجم زائر"، وهو نجم ساطع أضاء لمدة ستة أشهر في كوكبة ذات الكرسي ثم اختفى. اليوم، يوجد في هذا الموقع Pa 30: سديم يحتوي على مصدر مركزي حار يقذف المادة بسرعة 16,000 كم/ثانية.
جمرات الثقوب السوداء الخامدة
في عام 2017، التقط كاشفا الجاذبية LIGO وVirgo تموجات في نسيج الزمكان ناتجة عن اندماج ثقبين أسودين على بُعد 540 ميغابارسك منا. حصل الحدث على اسم GW170814. لكن ماذا بقي بعد هذا التصادم الكوني؟ إلى جانب تشوه الزمكان، ربما وُلدت ثقوب سوداء صغيرة للغاية تُعرف بـ"الفتات". وفقًا لحسابات هوكينج، هذه الأجسام ليست أبدية: فهي تتبخر، باعثةً الطاقة.
خزنة لا تُفتح إلا برمز سري
الثقب الأسود ليس مجرد سلة مهملات في الكون، بل هو أقرب إلى خزنة برمز سري. لعقود، كان يُعتقد أن أي إشارة تُرسل نحو أفق الحدث تنعكس جزئيًا إلى الخلف: فالزمكان المنحني يعمل كمرآة مشوهة، وجزء من الطاقة يعود دائمًا. بدا الامتصاص الكامل مستحيلًا بسبب الحاجز الطارد المركزي (centrifugal barrier) الذي يصد الموجة، مثل باب دوّار يصد زائرًا غير حذر.
ذاكرة الثقب الأسود السريعة: كيف يغيّر الحمل المعلوماتي الديناميكا الكلاسيكية
كل مساء في الأرشيف البلدي، يوزّع الموظف المناوب الملفات الجديدة على الرفوف. إذا وصل عدد كبير منها في يوم واحد، تنحني الأرفف، وفي الصباح يستجيب الأرشيف للطلبات بشكل أبطأ. هذه هي فكرة ذاكرة الثقب الأسود تقريبًا: فهو لا يخزّن المعلومات فحسب، بل يشعر بوزنها فيزيائيًا. وعندما يصطدم ثقبان أسودان، لا يبقى حملهما المعلوماتي شاهدًا صامتًا، بل يغيّر رقصة الاندماج نفسها.
الثقب الأسود كقاطرة: كيف تسحب الأجسام فائقة الضخامة تجمعات نجمية خلفها
في مركز المجرة NGC 1600، التي تبعد عنا 200 مليون سنة ضوئية، لاحظ علماء الفلك تجمعًا نجميًا كثيفًا. بدا كعقدة مضيئة على خلفية توهج ضبابي، وكان ذلك غير متوقع. كان يُعتقد أن التجمعات النجمية النووية لا تنجو في مثل هذه المجرات الإهليلجية العملاقة: كان من المفترض أن اندماجات الثقوب السوداء فائقة الضخامة تقذف النجوم من المركز، تاركة فراغًا فقط.
الثقوب السوداء: تمزق تفردي بدلاً من أفق الحدث
في التصور الكلاسيكي، الثقب الأسود هو منطقة من الزمكان لا يمكن لأي شيء مغادرتها، حتى الضوء. ومع ذلك، فإن الحل الدقيق لمعادلات أينشتاين، الذي يأخذ في الاعتبار في الوقت نفسه جاذبية ثقب منفرد شفارتزشيلد والتمدد الكوني للكون لدى لومتر، يقدم سيناريو مختلفًا…
الثقوب السوداء المجهرية: نتائج الكوارث الكونية
الأشعة الكونية هي جسيمات أولية تحمل طاقة هائلة، وتخترق الفراغ بين المجرات. عندما يصطدم جسيمان من هذه الجسيمات وجهًا لوجه، قد تكون كثافة الطاقة عند نقطة الاصطدام كافية لتنهار لتشكل ثقبًا أسود بحجم نواة الذرة. لا يشكل أي خطر: فكما تختفي قطرة الماء فورًا على مقلاة محمّاة، فإن الثقب الأسود المجهري يتبخر بسرعة.
الارتداد الكمومي: آلية تجانس الكون المبكر
كان الكون المبكر بعيدًا عن الكمال: بعض مناطق تتمدد أسرع من غيرها، مما يخلق تجاعيد وانحرافات في نسيج الزمكان. لكن الارتداد الكمومي — الانتقال من الانكماش إلى التمدد، الناتج عن قوانين العالم الصغير — يصلح كل شيء.
ثقب أسود يطبخ الإشعاع بوصفة الحساء: طريقة النسخة المزدوجة
طريقة «النسخة المزدوجة» في الفيزياء النظرية تشبه حيلة طهي: تخيّل أن طبّاخاً يأخذ وصفة حساء بارد، وبمضاعفة المكونات بطريقة خاصة يحصل على وصفة طبق مشوي ساخن.
الفوضى دون عشوائية: لماذا لا تزداد الإنتروبيا
مئات الطهاة في المطبخ — فوضى تامة. عادة تزداد العشوائية. في فيزياء الكم، يسمى مقياس هذه العشوائية الإنتروبيا جون فون نيومان. لنظام متعدد الجسيمات، تزداد الإنتروبيا عادةً مع عددها. لكن العلماء وجدوا استثناءً. السر في قاعدة صارمة: لا يمكن لطاهيين الدخول في نفس الممر في آنٍ واحد.
أقمار دافئة حول الكواكب الشاردة
تعمل جاذبية الكوكب على ضغط القمر وعجنه بشكل إيقاعي كالعجين: من هذا "العجن" المستمر يسخن الباطن، ويمكن للمحيطات المائية أن تبقى طويلاً تحت القشرة الجليدية. في المجرة، ثمة كم هائل من الكواكب الشاردة التي قُذفت بفعل انفجار مستعر أعظم. هذه الكواكب العائمة بحرية تخلو من شمس، لكنها غالباً ما تحتفظ بأقمارها.
الثقوب السوداء البدائية كمرشحة للمادة المظلمة: طرق الكشف
الكون مليء بكتلة غير مرئية - المادة المظلمة - والتي لا تظهر إلا من خلال الثقالة. تفترض إحدى الفرضيات أن المادة المظلمة تتكون من ثقوب سوداء بدائية - أجسام تشكلت في ظروف قصوى مباشرة بعد الانفجار العظيم. قد تبلغ كتلة هذه الثقوب السوداء كتلة كويكب، ويكون حجمها أصغر من نواة الذرة.
ثقوب سوداء بدلاً من الطاقة المظلمة
في عام 1929، اكتشف إدوين هابل أن المجرات تبتعد – الكون يتوسع مثل العجين المُختمر. اليوم نعلم أنه ينمو بسرعة متزايدة، وعادةً ما يُطلق على المُسرِّع اسم الطاقة المظلمة. لكن الفيزيائيين أظهروا أن ما يدفعه ليس قوى مجهولة، بل ثقوب سوداء صغيرة وُلِدت بعد الانفجار العظيم مباشرة.
تفاعل تسلسلي للثقوب السوداء البدائية كمصدر لموجات الجاذبية
في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم، كان الكون بلازما حارة، وُجدت فيها ثقوب سوداء بدائية — أجسام كتلتها مماثلة لكتلة جبل، مضغوطة إلى حجم ذرة. وفقًا لتنبؤ ستيفن هوكينغ، فإن هذه الثقوب السوداء تتبخر ببطء، باعثة إشعاع هوكينغ — تيارًا من الجسيمات يشبه الإشعاع الحراري الصادر عن فرن صغير.
الثقب الأسود كقدر كوني: نظرية جديدة تكشف أسراره 'المطبخية'
الثقب الأسود ليس قمعًا بلا قاع، بل قدر كوني. بداخله، تخضع المادة لقوانين مألوفة لنا من سلوك الماء: في ظروف معينة يشبه البخار المغلي، وفي أخرى يشبه سائلًا يبرد. أضاف الفيزيائيون إلى الحسابات 'زنبركًا' وتريًا صغيرًا — تصحيحًا من نظرية الأوتار، يشوه القواعد على أصغر المقاييس.
الثقوب السوداء – بوابات إلى كون مرآتي: هندسة الفضاء المنحني
الثقب الأسود العادي هو مصيدة جاذبية لا يمكن لأي شيء الإفلات منها. ومع ذلك، فإن الثقب الأسود الدوّار، الموصوف بحل كير، مبني بشكل مختلف جوهريًا: في مركزه لا توجد تفردية نقطية، بل حلقة من المادة المضغوطة بلا حدود – تفردية حلقية.
الأكوان الصغيرة: لماذا تظل أسرارها بعيدة المنال
وفقًا لإحدى الفرضيات الفيزيائية، قد يكون عالمنا ثلاثي الأبعاد إسقاطًا من سطح مستوٍ. ومن هذا الكون، تنفصل أحيانًا فقاعات صغيرة مغلقة — أكوان وليدة. طويلاً ما اعتُبرت فارغة، خالية من التنوع الداخلي. اتضح أن المعلومات بداخلها متناثرة كشظايا مرآة محطمة. فكل مراقب خارجي لا يرى إلا انعكاسًا في شظيته — مما يعني أن درجة الفوضى كبيرة، والصورة الكاملة لا تُتاح لأحد.
الثقوب السوداء: الصلابة المطلقة
إذا دارت كرتان من الفولاذ إحداهما حول الأخرى، فإن جاذبيتهما المتبادلة عاجزة عن تغيير شكل أي منهما. أما كرة الماء، على العكس، فستستطيل مثل القطرة. تحليل حديث لـ الموجات الثقالية الناتجة عن اندماج ثقبين أسودين - GW250114، وهو أوضح اندماج سُجِّل - أظهر أن الثقوب السوداء أشبه بكرات من الفولاذ في صلابتها المطلقة. فهي لا تتشوه مهما اشتد جذب جاره.
ثقوب سوداء بكتلة كوكبية: شركاء النجوم الخفيون أم مفتاح المادة المظلمة؟
تخيل نجمًا يرقص رقصة الفالس مع شريك غير مرئي: تذبذباته الإيقاعية الناتجة عن جاذبية رفيقه تُسجلها الأجهزة، لكن الشريك نفسه يفلت من الرصد. عادةً ما تكون هذه التذبذبات ناتجة عن الانزياح الدوبلري (تغير تردد الضوء بسبب حركة النجم)، والذي يكشف عن وجود كوكب.
الزمن ليس نهرًا، بل شارع ذو اتجاه واحد
الزمن طريق ذو اتجاه واحد: الأحداث تندفع إلى الأمام دون إمكانية للعودة. سهم الاتجاه هذا تتحكم فيه الإنتروبيا — مقياس الفوضى، التي تزداد فقط في الكون، مثل ازدحام المرور في ساعة الذروة. يمكنك إخلاء تقاطع واحد، لكن الازدحام الكلي سيزداد كثافةً.
دوامات عند الثقوب السوداء: مفتاح المادة المظلمة
الثقب الأسود الدوّار ثقب أسود — منطقة في الفضاء بجاذبية هائلة لدرجة أن لا شيء، حتى الضوء، يمكنه الإفلات منها — يتصرف كقمع عملاق، لكنه لا يبتلع كل ما حوله فحسب، بل يلوي الفضاء نفسه، مثل تيار نهر سريع.
علم الكون2025-12-071 دarXiv:2512.06941سريع
الثقوب السوداء طويلة العمر: كيف يعمل تأثير «عبء الذاكرة» على إبطاء التبخر ويترك أثرًا في الإشارة الراديوية للكون المبكر
الثقوب السوداء البدائية الثقوب السوداء — وهي أجسام افتراضية نشأت في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم من انهيار تموجات فائقة الكثافة — وفقًا للتنبؤ الكلاسيكي لستيفن هوكينج، كان ينبغي أن تختفي منذ زمن طويل: أن تتبخر تمامًا بفعل الإشعاع الكمومي، مثل بركة ماء تختفي تحت أشعة الشمس. ومع ذلك، تظهر حسابات جديدة أن التبخر ليس بتلك السرعة.
قفزة الكم: كيف تلعب الدوامات في الضوء السائل
في الهيليوم فائق السيولة هيليوم — وهي حالة يتدفق فيها السائل دون احتكاك — تنشأ تلقائيًا دوامات كمية: قمع مجهرية تشبه الدوامات في الماء العادي، لكنها تخضع لقوانين ميكانيكا الكم.
المادة المظلمة والنجوم النيوترونية: انهيار في أبعاد خفية
النجم النيوتروني هو بقايا مضغوطة لنجم ضخم: المادة فيه مضغوطة لدرجة أن جبلًا بحجم كشتبان يمتلك كثافة هائلة. إذا تراكمت داخل هذا الجسم المادة المظلمة — تلك المادة الغامضة غير المرئية التي يُعتقد أنها تمنع المجرات من التمزق بفعل جاذبيتها — فإن هذا التراكم يصبح مميتًا في ظل ظروف معينة.
الثقوب السوداء تتصرف مثل الماء المغلي
طبق العلماء منهجًا رياضيًّا غير معتاد في معادلات انحناء الزمكان وتوصلوا إلى نوع جديد من الثقوب السوداء المشحونة. سلوكها بدا مألوفاً على نحو مدهش: هكذا تتصرف الماء في القدر حين تبدأ بالغليان. عند توليفة محددة من الضغط والحجم ودرجة الحرارة، يتلاشى الفرق بين الثقب الأسود 'السائل' و'الغازي'.