霍金做出了哪些學術貢獻?

你所認識的霍金,是一個影響世界的暢銷科普作家

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

做出了哪些重要的學術成果——你了解嗎?

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在霍金做出的眾多貢獻中,最主要的是以下兩個:

1,奇點定理

2,霍金輻射

嗯,雖然完全看不懂在說什麼,但是聽起來感覺很厲害的樣子。

那麼,在具體介紹每一個研究成果之前,

你必須要先了解一個概念——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,引力是如此之強,以至於它裡面的物質,甚至連光,都跑不出去,所以人類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。

終於可以進入正題了,

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。

但卻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。

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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,直到最後一刻。

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,奇點定理,霍金輻射。

就是霍金上世紀70年代所作出的,對學界影響最大的兩個學術貢獻。

值得一提的是,

就在2014年,霍金髮表的最新研究,嘗試了對黑洞的重新定義:

霍金稱,黑洞恐怕並不像我們曾經想像的那樣,存在一個平滑的邊界面,也不會完全吞噬一切物質,信息和能量,而只是會暫時禁錮物質,之後還是會把他們放出來的。

這番言論在學界引起了廣泛討論,至於是否會真的推翻以往的黑洞理論,可能未來會有一個答案。

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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,

其實就是在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,一點兒一點兒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,最最最基本的規律。但他們面對的,卻是最「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,也仍是一個待解決難題。

理論物理學家們,就是在這樣的情況下

憑藉自己的思想,穿越廣袤的宇宙,在尋找世界的真相。

也許,在不遠的將來,

就像當年,人類藉助牛頓定律,將阿波羅11號送上月球一樣

前沿的物理學研究,會讓我們揭開宇宙的秘密,給我們通往未來的鑰匙。

謹以此獻給,

史蒂芬·霍金 博士

以及每一位,為了人類科學作出貢獻的人

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