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霍金做出了哪些學術貢獻使他被稱為愛因斯坦之後最偉大的科學家?

你所認識的霍金,是一個影像世界暢銷科普作家,是一個身患漸凍症,卻智商超群的勵志物理學家。但是作為一名理論物理學家的霍金,作出了那些重要的學術成果你知道嗎?

霍金做出了哪些學術貢獻使他被稱為愛因斯坦之後最偉大的科學家?

在霍金做出的眾多貢獻中,最主要的是一下兩點:1.奇點定理。2.霍金輻射。

那麼在具體介紹每個研究成果之前,你必須要了解一個概念,黑洞。根據愛因斯坦的廣義相對論,人們計算髮現,宇宙中會存在一種特殊的時空區域,其質量如此之大,引力如此之強,甚至連光都跑不出去,所以人們也沒有辦法直接看到它。人們給它起了一個形象的名字就叫黑洞。

不過憑藉間接的觀察測算科學家們還是確認了這個由廣義相對論計算出來的東西的確是真實存在的。

霍金做出了哪些學術貢獻使他被稱為愛因斯坦之後最偉大的科學家?

下面進入正題。我們的主角霍金這兩項貢獻都和黑洞密切相關。首先第一個,奇點定理。這個「奇點定理」,通過數學運算證明了,黑洞里必然有一個體積無限小,密度無限大的「奇點」。這個奇點,如此的違反直覺,難以理解。但確是霍金通過嚴密的數學計算得出的,無法迴避的存在。不僅如此,霍金和彭羅斯還進一步推論,我們的宇宙也是從這個奇點開始,逐漸膨脹成為我們現在的宇宙的。這也就是我們熟悉的宇宙大爆炸理論。

奇點定理,說白了就是從愛因斯坦廣義相對論出發,進行的一些重要的數學推演,這項研究對於人類理解黑洞和宇宙有著重要的意義。

霍金做出了哪些學術貢獻使他被稱為愛因斯坦之後最偉大的科學家?

霍金的第二個主要貢獻叫「霍金輻射」。霍金結合量子力學的相關原理,提出了一個驚人的設想,黑洞,這個一毛不拔吞噬一切的傢伙,其實也在不斷向外輻射出粒子。在霍金描繪的圖景里,黑洞像是在「蒸發」一樣,一點點損失著能量,知道最後一刻。他大膽地將「廣義相對論」與量子力學相結合,通過一系列漂亮的數學證明,從能量的角度,令人信服地完善了「黑洞」理論。這個理論性預測,也因此被命名為「霍金輻射」。

以上,奇點理論,霍金輻射,就是霍金上世紀70年代所提出的,對學界影像最大的兩個學術貢獻。

說到這,我們不得不補充一點。就是近一個世紀的理論物理學研究,其實就是兩個底座上蓋雙塔大樓。一個底座是愛因斯坦建立的相對論,另一個,是普朗克等人創立並發展的量子力學。在這兩個顛覆性的偉大的底座之上,這一個世紀以來的理論物理學家們一點點地修建起輝煌的理論大廈。我們今天的主人公霍金就是其中之一。

理論物理學家,探究的是我們身處的這個世界最最基本的規律,但他們面對的確實最「棘手」的研究對象,人類不可能直接觀測無法發出光線的黑洞或體積無限小的奇點。而霍金輻射的探測,也仍是一個待解決的難題。

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