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唯一可與愛因斯坦相媲美的科學家,卻一生與諾貝爾獎無緣

【軍武次位面】 作者:紅色星空

2018年3月14日,當代科學界的傳奇人物斯蒂芬·威廉·霍金去世,享年76歲。早在語文課本故事《輪椅上的霍金》中,我們就認識了這位遠在英國的物理學家。他不斷探索的科學精神和勇敢頑強的人格力量深深的激勵著我們,身殘志堅的人生經歷也感動了每一位關注者。霍金最廣為人知的成就就是對宇宙與黑洞的研究,同時他也是全世界最著名的科普作家。霍金的研究幫助他獲得了科普利獎、沃爾夫物理獎以及愛因斯坦獎章,甚至還獲得總統自由勳章,然而霍金的一生總與諾貝爾獎無緣,這是為什麼呢?

霍金對待人生非常開朗,成為科學界脫口秀擔當,還曾經客串《生活大爆炸》

要了解霍金,首先要了解他的工作。1916年,德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這個解表明,如果將大量物質集中於空間一點,其周圍會產生奇異的現象,即在質點周圍存在一個界面,一旦進入這個界面,即使光也無法逃脫。這種「不可思議的天體」被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為「黑洞」。黑洞的發現嚇到了無數人,黑洞的引力是如此的巨大,以至於連光都跑不出去,對這種未知事物的擔憂一直伴隨著人們,直到霍金的出現。

2017年麻省理工將多台射電望遠鏡提供的數據集成在一起,為黑洞的事件視界(最外層的邊界範圍)合成的首張圖像。這個黑洞的「景象」在《星際穿越》中出現。

霍金提出黑洞不是只進不出的,它會向外部輻射粒子,這個理論被稱為霍金輻射。在傳統的廣義相對論中,黑洞是只進不出的。但在量子力學中,宇宙的任何角落都是有很多粒子與反粒子在瞬間產生又湮滅。只不過因為這種事情只發生在微觀世界,所謂無法產生影響宏觀世界的事件。而在黑洞邊界上,這種湮滅與重生也是存在的,不過不同的是,如果一個粒子被黑洞吸引進去了,那麼與它相對應的反粒子就會直接變成真粒子而存在。等於是黑洞製造出了真實的粒子,這就代表黑洞不是只進不出的,而且黑洞還有可能消失!霍金的發現帶來了極大的震撼。

黑洞可以「噴發」出物質,這極大的顛覆了傳統認知

除了霍金輻射外,他的另一項成就在於建立起了無邊界的宇宙模型,這個模型對解釋宇宙大爆炸有著很大的幫助,也為霍金斬獲了眾多獎項,除了諾貝爾獎。當然這不是因為霍金的成就不夠高,而是因為他的發現至今無法證實。以楊振寧為例,他提出的規範場論為量子電動力學、弱相互作用和強相互作用提供了一個統一的數學形式化架構——標準模型。與霍金相比,他的理論已經發揮出了很大的作用。雖然霍金輻射是非常重大的發現,然而人類目前沒有能力去證實他的理論。就像是引力波,雖然愛因斯坦就猜想它存在了,可是直到去年人們才發現它的存在。如果有一天人類有能力探索黑洞了,相信霍金的名字會再度被傳唱。

霍金的模型中宇宙是無限的。圖為離銀河系最近的仙女星系,仙女星系會在40億年之後與銀河系合併(好可怕,只剩下40億年的活頭了)

實際上,相比於提出力學理論的牛頓,提出狹義與廣義相對論的愛因斯坦,提出量子力學的普朗克、海森堡、薛定諤、狄拉克等人,霍金的成就還要遜色一籌。在科學界的普遍共識中,他的地位差不多與楊振寧等人相當,然而霍金的名聲要遠大於楊振寧。這有三點原因,一是霍金的宇宙研究非常吸引眼球,引起了很多人的關注;二是霍金是一名優秀的科普作家,他的著作《時間簡史》《果殼中的宇宙》等用前所未有的通俗的語言讓更多人了解真正的科學;三是他身殘志堅的精神感染與鼓舞著很多人,2014年的流行活動「冰桶挑戰」所針對的漸凍人症正是他身患的絕症。作為堅定的無神論者,霍金一定不希望人們把他神話,在此小編希望人類能夠早日團結起來攻破科學難關,這也是他一直期盼的事情。

霍金最後的預言:2600年地球將不再適宜居住,希望人類在此之前移民火星

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