霍金在爱因斯坦诞辰日离世,探索宇宙的脚步从未停下

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据中国新闻网14日转引外媒报道,知名物理学家史蒂芬·霍金去世,享年76岁,他的家人已经确认这一消息。在139年前的这一天,另一位同样伟大的科学家爱因斯坦来到这个世界。

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斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking),1942年1月8日出生于英国牛津,英国剑桥大学著名物理学家,现代最伟大的物理学家之一、20世纪享有国际盛誉的伟人之一。

在霍金做出的众多贡献中,最主要的是以下两个:

1,奇点定理

2,霍金辐射

嗯,虽然完全看不懂在说什么,但是听起来感觉很厉害的样子。

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那么,在具体介绍每一个研究成果之前,

你必须要先了解一个概念——黑洞。


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根据爱因斯坦的广义相对论,人们计算发现,

宇宙中会存在一种特殊的时空区域,其质量如此之大,引力是如此之强,以至于它里面的物质,甚至连光,都跑不出去,所以人类也没有办法直接看到它。

人们给它起了一个形象的名字——就叫黑洞。

不过,凭借间接的观察测算,科学家们还是确认了,

这个由广义相对论计算出来的东西,的确是真实存在的。

终于可以进入正题了,

我们的主角霍金,这两项贡献都和黑洞密切相关。

首先第一个——奇点定理,

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这个“奇点定理”,通过数学运算证明了:

黑洞里必然有一个体积无限小,密度无限大的“奇点”。


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这个奇点,如此的违反直觉,难以理解。

但却是霍金通过严密的数学计算得出的,无法回避的存在。


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不仅如此,霍金和彭罗斯还进一步推论,

我们的宇宙也是从这个奇点开始,逐渐膨胀成为我们现在的宇宙的。

这——也就是我们熟悉的宇宙大爆炸理论。

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奇点定理,说白了,就是从爱因斯坦广义相对论出发,进行的一些重要的数学推演。

这项研究,对于人类理解黑洞和宇宙,有着重要的意义。


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霍金的第二个主要贡献,叫“霍金辐射”。

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霍金结合量子力学的相关原理,提出了一个惊人的设想:

黑洞,这个一毛不拔,吞噬一切的家伙,其实也在不断向外辐射出粒子!

在霍金描绘的图景里,黑洞像是在“蒸发”一样,一点点损失着能量,直到最后一刻。

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他大胆地将“广义相对论”与"量子力学"相结合,

通过一系列漂亮的数学证明,从能量的角度,令人信服地完善了“黑洞”理论。

这个理论性预测也因此被命名为“霍金辐射”。


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以上,奇点定理,霍金辐射。

就是霍金上世纪70年代所作出的,对学界影响最大的两个学术贡献。


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值得一提的是,

就在2014年,霍金发表的最新研究,尝试了对黑洞的重新定义:

霍金称,黑洞恐怕并不像我们曾经想象的那样,存在一个平滑的边界面,也不会完全吞噬一切物质,信息和能量,而只是会暂时禁锢物质,之后还是会把他们放出来的。

这番言论在学界引起了广泛的讨论,至于是否会真的推翻以往的黑洞理论,可能未来会有一个答案。

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说到这,我们不得不补充一点。

就是近一个世纪的理论物理学研究,

其实就是在两个底座上盖双塔大楼。

一个底座,是爱因斯坦建立的相对论。

另一个,是普朗克等人创立并发展的量子力学。

在这两个颠覆性的伟大的底座之上,

这一个世纪以来的理论物理学家们,一点儿一点儿地修建起辉煌的理论大厦。

我们今天的主人公——霍金就是其中之一。

理论物理学家,探究的是我们身处的这个世界,最最最基本的规律。但他们面对的,却是最“棘手”的研究对象。人类不可能直接观测无法发出光线的黑洞,或体积无限小的奇点。而霍金辐射的探测,也仍是一个待解决的难题。

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理论物理学家们,就是在这样的情况下,

凭借自己的思想,穿越广袤的宇宙,在寻找世界的真相。

也许,在不远的将来,

就像当年,人类借助牛顿定律,将阿波罗11号送上月球一样

前沿的物理学研究,会让我们揭开宇宙的秘密,给我们通往未来的钥匙。

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谨以此献给,

史蒂芬·霍金 博士

以及每一位,为了人类科学作出贡献的人

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本文转载自“知乎专栏”

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