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當代最偉大的科學家,霍金的科學成就曝光,你不能不為之震撼

斯蒂芬·威廉·霍金是當代最著名的理論物理學家,宇宙學家,科普作家。二十世紀最有科學影響力和國際盛譽的偉人之一。1959年17歲的霍金入讀牛津大學,1962年轉讀劍橋大學並獲得博士學位,畢業後留校。歷任研究員、講師和教授等職,1979年成為劍橋大學的盧卡遜數學講座。1963年,年僅21歲的霍金患上肌肉萎縮性側索硬化症(盧伽雷氏症),從此在輪椅上工作了幾十年。

年輕時的霍金

霍金是英國皇家學會的會員 ,同時也是美國國家科學院的成員,還獲得了歐洲和美洲一些主要大學和科學學會的榮譽學位。早在1974年,霍金被選為皇家學會會員時,他的提名詞中寫道:「霍金在廣義相對論領域做出了重大貢獻。這些都源於對物理學和天文學相關知識的深刻理解,尤其是對全新數學技術的掌握。繼彭羅斯的開創性工作之後,他建立了一系列相繼更強有力的定理,部分是單獨的,部分是與彭羅斯合作的,這些定理建立了所有現實宇宙模型都必須具有奇點的基本結果。霍金用類似的方法證明了黑洞定律的基本定理……」。

在維基百科中,列出了霍金主要科學成就的清單:霍金輻射,《時間簡史》,彭羅斯-霍金奇點定理,貝肯斯坦-霍金公式,霍金能量,吉本斯–霍金方法,吉本斯–霍金效應,吉本斯–霍金空間,吉本斯–霍金–約克邊界條件……。實際上,這裡列出的並不是霍金科學成就的全部,比如,霍金在1983年與詹姆斯·哈特爾共同開創了量子宇宙學,以及霍金的萬物理論等。

多年來,霍金一直呼籲加快人類移居其他星球的進程。他擔心的是有可能出現低概率、高破壞性的意外事件,比如一顆小行星撞擊我們的地球。同時,霍金也發現了許多其他的潛在威脅:人工智慧、氣候變化、轉基因病毒和核戰爭等。

霍金不但是傑出的科學家,同時也是一位多產作家,撰寫或合著了十幾本著作。這裡面有中國人熟悉的《時間簡史》,《黑洞、嬰兒宇宙及其他》,《空間和時間的本質》,《果殼中的宇宙》,《未來的魅力》,《萬物論》等。此外,霍金還與他的女兒露西合著了五本兒童小說。霍金的所有著作中,最著名的是《時間簡史》,它是有史以來最具影響力的科學著作之一。1983年初,霍金第一次與劍橋大學出版社負責天文學書籍的編輯西蒙·米頓聯繫,提出了他對一本廣受歡迎的宇宙學書籍的想法。然而米頓卻對草稿中的方程式表示擔憂,因為他覺得如果書中有太多的方程式,顧客就會望而卻步。在他看來,書中每增加一個公式,讀者就會減少一半。於是他費了很大力氣說服了霍金,最後書中只保留了一個公式(E = mc2)。《時間簡史》於1988年出版,令霍金和米頓自己都感到驚訝的是,這本書很快成為暢銷書,被翻譯成近四十種文字,傳遍全世界。在後來的20年內售出了1000多萬冊。《時間簡史》描述了宇宙的結構、起源、發展和最終命運,宇宙是天文學和現代物理學研究的對象。他談到了空間和時間等基本概念,構成宇宙的基本構件(如夸克)以及支配宇宙的基本力量(如重力)。他寫宇宙現象,如大爆炸和黑洞。他討論了現代科學家用來描述宇宙的兩大理論,廣義相對論和量子力學。最後,他談到尋求一種統一的理論,以連貫的方式描述宇宙中的一切。

時間簡史

霍金生前撰寫或合著了大約190篇論文。其內容涵蓋了宇宙和黑洞等前沿領域的許多方面。實際上,霍金專業級的科學理論主要表述在他的論文中,而不是著作中。而就在霍金去世前兩周,他還提交了最後一篇論文《從永恆的膨脹中逐漸消逝》,其中提出了為尋找多元宇宙證據進行太空探測的數學模型,以及如何利用宇宙飛船上的探測器發現這些宇宙。該論文還預測了當恆星耗盡能量時,我們的宇宙最終將如何消失在黑暗中。據英國《星期日泰晤士報》報道,「如果霍金在世的時候就發現了這樣的證據,他可能會因此獲得他所期望的諾貝爾獎」。比利時魯汶大學理論物理學教授赫圖格說:「這是斯蒂芬大膽地去星際迷航害怕涉足的地方」,「他經常被提名為諾貝爾獎得主,而且應該獲得這個獎項,現在他再也做不到了" 。

霍金至少有12個榮譽學位,同時還獲得過很多獎項,比如:亞當斯獎( 1966年),艾丁頓勳章( 1975年),馬克斯韋獎( 1976年),美國丹尼歐海涅曼獎( 1976年),休斯勳章( 1976年),阿爾伯特·愛因斯坦獎( 1978年),狄拉克獎章( 1987年),沃爾夫物理獎( 1988年),科普利獎章( 2006年),總統自由勳章( 2009年),基礎物理學突破獎( 2012年) ……。在2016年,霍金因「對科學和英國文化的貢獻」獲得終身成就獎。

霍金桃李滿天下,多年來培養了許多優秀人才,如著名物理學家布魯斯·艾倫,理論物理學家皇家學會院士加里·吉本斯;理論物理學家和弦理論家拉斐爾·布索等。但是給霍金當學生並不容易,霍金對他們要求非常嚴格。霍金曾經因為生氣而開著輪椅壓過學生的腳面。作為他的學生,與霍金會面是一段令人生畏的體驗。霍金經常有話不直說,讓學生自己領會。

霍金與中國結下了深厚的友誼,曾三次到訪中國。1985年,霍金第一次來到中國,到中國科技大學和北京師範大學訪問 ,在科大水上講演廳做天體物理的學術報告。2002年,第二次來中國,在北京、杭州作主題為「膜的新奇世界」科普報告,向公眾闡釋他的關於天體演化的「M理論」。2006年6月,第三次來到中國,在香港科技大學體育館和人民大會堂作了「宇宙的起源」的演講。

宇宙有太多的奧秘

霍金為什麼沒有獲得諾貝爾獎?在歷史上,任何一個重大的科學理論或突破,都要經過實際驗證來證明它的正確性,然後才能被大家接受。正如喬恩·洛克特所說:「霍金最好的理論還沒有經過實驗驗證,這就是為什麼他沒有獲獎的原因」,「霍金擁有科學界最傑出的頭腦而贏得了同行的讚譽,但他從未獲得諾貝爾獎,因為還沒有人證明他的想法」。

2018年3月14日,這位在科學領域作出傑出貢獻的科學家,在劍橋的家中去世,享年76歲,留下三個孩子和三個孫子。霍金的一生是痛苦、樂觀、探索與傳奇的一生,得到了全世界的關注和尊重。英國首相特里薩·梅稱他為「聰明非凡的頭腦」和「他這一代偉大的科學家之一」。蘋果的聯合創始人史蒂夫·沃茲尼亞克說:「斯蒂芬·霍金的正直和科學奉獻使他凌駕於純粹的才華之上」。霍金不但在科學領域有許多重大突破,更重要的是,他激發了全世界許多人對宇宙的好奇和關注。你不得不相信,這位「輪椅科學家」會影響今後幾代人。

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