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悼念物理學家霍金去世,享年76歲

斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日至2018年3月14日),男,出生於英國牛津,英國劍橋大學著名物理學家,現代最偉大的物理學家之一、20世紀享有國際盛譽的偉人之一。出生當天正好是伽利略逝世300年忌日。父親法蘭克是畢業於牛津大學的熱帶病專家,母親伊莎貝爾1930年畢業於牛津研究哲學、政治和經濟。

不知道有多少少年,因為《時間簡史》,驚詫於宇宙的奧秘,然後進入物理學的聖殿。也許多年以後全息原理大放光彩的時候,我們一定會想起那個第一個算出黑洞熵輻射的人。

1963年,21歲的他不幸被診斷患有肌肉萎縮性側索硬化症即運動神經細胞病。 當時,醫生曾診斷身患絕症的他只能活兩年,可他一直堅強地活了下來。霍金受到漸凍人症的影響,從上世紀70年代開始,言語難以辨別、行動必須倚賴輪椅,在醫療器材、語音合成科技等儀器協助下,讓他能持續研究黑洞,並在網路發達的今日,多次透過直播和社群網路,發布各種新興研究與想法,讓霍金不僅是該領域的權威學者、更成為全世界最知名的科普學者之一。

我的手指還能活動,我的大腦還能思維;我有終身追求的理想,我有愛和愛我的親人朋友;對了,我還有一顆感恩的心……——史蒂芬·霍金

霍金

20世紀70年代他與彭羅斯一道證明了著名的奇性定理,為此他們共同獲得了1988年的沃爾夫物理獎。他因此被譽為繼愛因斯坦之後世界上最著名的科學思想家和最傑出的理論物理學家。憑一本薄薄的《時間簡史》征服了全世界3000萬讀者。黑洞理論使量子論和熱力學在「霍金輻射」中得到完美統一,而他在20世紀80年代提出的無邊界設想的量子宇宙論,解決了困擾科學界幾百年的「第一推動」問題。

霍金曾獲得英女王贈勛(CBE)等多種榮譽的他,一生卻與諾貝爾獎無緣,學界認為,主要關鍵在於他的「黑洞」理論,天文物理眾多理論多半難以被證實,尤其有強大引力或距離地球非常遙遠的黑洞,除非有方法能深入太空,親自見證霍金提出的論點,否則純粹在計算和推估下,不僅證實過程難上加難,也難被講求實證論點的諾貝爾獎所接受。

時間簡史

在這部書中,霍金帶領讀者遨遊外層空間奇異領域,對遙遠星系、黑洞、夸克、「帶味」粒子和「自旋」粒子、反物質、「時間箭頭」等進行了深入淺出的介紹,並對宇宙是什麼樣的、空間和時間以及相對論等古老問題做了闡述,使讀者初步了解狹義相對論以及時間、宇宙的起源等宇宙學的奧妙。

《時間簡史》的主要內容可概括為以下幾個方面:

1.時間起始點——宇宙大爆炸奇點。宇宙是不斷膨脹著的,它在最初應該收縮為一點,這一時刻被稱為宇宙大爆炸時刻。宇宙在這一點的密度無窮大,這一點即為數學上所稱的奇點。

2.時間終結——黑洞。恆星由於引力作用會不斷收縮,會形成一個「黑洞」。黑洞表面引力很強,時間會在此終止。

3.上帝是如何啟動宇宙的?——宇宙的起源和命運。一種是以人擇原理來解釋的叫做紊亂邊界條件的宇宙起源;另一種解釋稱為「暴漲模型」,它認為宇宙在開始的一瞬間是以加速度膨脹,在遠小於1秒的時間裡宇宙的半徑增大了100萬億億億倍。

4.物理學的統一——終極理論。人類在尋求建立一個適用於宇宙中每一事件的、完整的、協調的統一理論,在這理論中不需要選取特定的常數去符合事實。

宇宙黑洞

「黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體」。

1973年,他考察黑洞附近的量子效應,發現黑洞會像天體一樣發出輻射,其輻射的溫度和黑洞質量成反比,這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小,而溫度卻越變越高,最後以爆炸而告終。黑洞輻射或霍金輻射(包括de Sitter空間中的霍金輻射)的發現具有極其基本的意義,

黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程:某一個恆星在準備滅亡,核心在自身重力的作用下迅速地收縮,塌陷,發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止,被壓縮成一個密實的星體,同時也壓縮了內部的空間和時間。但在黑洞情況下,由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去,連中子間的排斥力也無法阻擋。中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末,剩下來的是一個密度高到難以想像的物質。由於高質量而產生的引力,使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。

黑洞是否真的存在尚未可知,黑洞這一定義在經過漫長的時間推測後,已經慢慢被人們所接受。然而霍金今年年初發文否認黑洞的存在,取而代之提出了「灰洞」理論,這在物理學界掀起了不小的波瀾。如今,梅爾西尼—霍頓直截了當地稱「根本就不會存在像黑洞這樣的東西」,這無疑成為又一枚重磅炸彈——儘管梅爾西尼—霍頓遠不及霍金出名。當然,想以一己之力推翻既有的理論並不那麼容易,需要更多有說服力的證據加以佐證。


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