1,奇点定理
2,霍金辐射
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。
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
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”
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。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。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。霍金的第二个主要贡献,叫“霍金辐射”。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。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”。
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。
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。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。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。
斯蒂芬·威廉·霍金,1942年1月8日出生,曾先后毕业于牛津大学和剑桥大学三一学院,并获剑桥大学哲学博士学位。在大学学习后期,开始患“肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症”(运动神经元疾病、卢伽雷病),半身不遂。他克服身患残疾的种种困难,于1965年进入剑桥大学冈维尔和凯厄斯学院任研究员。这个时期,他在研究宇宙起源问题上,创立了宇宙之始是“无限密度的一点”的著名理论。1969年起任冈维尔和凯厄斯学院科学杰出成就研究员。1972-1975年先后在剑桥大学天文研究所、应用数学和理论物理学部进行研究工作,1975-1977年任重力物理学高级讲师,1977-1979年任教授,1979年起任卢卡斯讲座数学教授。其间,1974年当选为皇家学会最年轻的会员。1974-1975年为美国加利福尼亚理工学院费尔柴尔德讲座功勋学者。1978年获世界理论物理研究的最高奖爱因斯坦奖。霍金的成名始于对黑洞的研究成果。在爱因斯坦之后融合了20世纪另一个伟大理论──量子理论,他认为,宇宙是有限的,但无法找到边际,这如同地球表面有限但无法找到边际一样;时间也是有开始的,大约始于150亿到200亿年前。1988年获沃尔夫物理学奖。1970年:奇性定理。1971~1972黑洞面积定理。1974~1975黑洞如何消失。
斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking),男,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。霍金21岁时患有肌肉萎缩性侧索硬化症(卢伽雷氏症),全身瘫痪,不能言语,手部只有三根手指可以活动。1979至2009年任卢卡斯数学教授,主要研究领域是宇宙论和黑洞,证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发理论和无边界的霍金宇宙模型,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。[1] 获得CH(英国荣誉勋爵)、CBE(大英帝国司令勋章)、FRS(英国皇家学会会员)、FRSA(英国皇家艺术协会会员)等荣誉。2012年4月6日播出的热播美剧《生活大爆炸》第五季第21集中,史蒂芬·霍金本色出演参与了客串。2017年为英国BBC录制纪录片《探索新地球》。





