没能等到2020年的诺贝尔奖,但霍金如同掉落黑洞,信息永存

2020年诺贝尔物理奖揭晓,来自英国牛津大学的Roger Penrose因证明黑洞是广义相对论的一项理论预言而获得物理奖的一半奖金;另一半则授予德国马克斯·普朗克学会的Reinhard Genzel和美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的Andrea Ghez,以表彰他们在银河系中心发现了超大质量的致密物体(超大质量黑洞)。

霍金的贡献

作为物理界大神,霍金的名字可谓家喻户晓,他在宇宙学和黑洞方面的贡献让世人对神奇的宇宙有了更深刻的理解。在学术贡献方面主要有涉及宇宙起源的“奇点定理”,以及与黑洞相关的“霍金辐射”。

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霍金先生

所谓“奇点”,在物理上是存在而又不存在的一个极小点,是广义相对论的一个预测结果。这是空间和时间具有无限曲率的一点,空间和时间在该处完结。由于宇宙处于不断膨胀中,所以如果倒退宇宙进化过程,那么宇宙最初必然是起源一个奇点。目前任何的物理理论(包括奇点定理)都在奇点附近失效,所以无法描述奇点附近会发生什么。宇宙起源于奇点的“大爆炸”,这是目前宇宙起源论的最主流说法。

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黑洞示意图

“霍金辐射”则是霍金另一个主要贡献,运用弯曲时空背景下的量子场论方法,证明黑洞像热力学黑体一样对外辐射。其主要内容是指光子变成的两个正反虚粒子,在靠近黑洞视界时候,可能会有一个掉落黑洞视界之内,而没有掉落的那颗在宇宙中失去了湮灭的伙伴,可以从虚粒子转化为实粒子,从而长留宇宙。虚粒子转化实粒子的质量来自黑洞,从因此宏观看来就相当于黑洞蒸散。有了霍金的理论,不但可以解释了“黑洞熵”的难题,而且也可以说明黑洞的质量有可能会减小,符合“能量守恒”定律。

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黑洞辐射研究

当然,霍金不仅仅是在学术研究上的贡献,在科普上霍金的贡献可谓前无古人。作为天文物理学的“代言人”,霍金让很多的人喜欢上了物理的研究,让更多的人了解了现代物理理论。1988年发行的《时间简史》,至今全球销售量达到2500万册,翻译为40多种语言,创下世界纪录,长期雄踞科学类畅销书的榜首。

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时间简史

然而上天是无情的,不知道是否因为霍金发现了太多天机,他的遭遇确实非常坎坷,甚至连话都无法说,上天不让他“泄露天机”。

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天机不可泄露

霍金的遭遇

早在1963年的时候,年仅21岁的霍金就患上了卢伽雷氏症(肌肉萎缩性侧索硬化症),全身僵化瘫痪,不能言语,仅3个手指可以动。当然,这个过程不是一下子的,而是慢慢发展的。一开始只是手脚不灵活,需要拄着拐杖走,到后面就只能坐轮椅了,但是还能手还能控制轮椅。直到70年代末,霍金说话才开始模糊不清,1985年因患肺炎做了穿气管手术,从此彻底被剥夺了嘴巴说话的权利,只能靠语音合成器发出声音。期间,霍金还生下了3个儿女,幸运的是三个儿女都没有遗传霍金的疾病,都能健康长大。

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霍金和他的轮椅

不过霍金面对疾病并没有妥协投降,而是与病魔抗争了几十年,霍金主要的研究贡献都是在患病后创立的。与一般的天文学家不同,霍金几乎不进行天文观测(一生只进行过数次),他主要是靠直觉和惊人的大脑推理出来的!比如闻名世界的“霍金辐射”就是他睡觉时候突然来了灵感而创造出来的,当然,从灵感到完整理论,霍金花了整整三年时间。

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霍金先生飞机上体验失重

霍金与诺贝尔奖

霍金虽然声名赫赫,获得过很多荣誉和勋章,但是没有获得过诺贝尔奖。其中重要的一个原因就是霍金的贡献都是理论,而且目前还未能实证证明,而诺贝尔奖的一个基本条件就是“实证”。只要未能实证的,都可能存在错误的机率,所以诺贝尔奖是不允许这种“可能”存在的。

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获得诺贝尔奖的华裔

爱因斯坦获得诺贝尔奖的原因是发现光电效应,而不是创立相对论,就是因为相对论目前的实证还未足够。霍金最著名的“霍金辐射”确实是诺贝尔奖级的发现,完美解决很多物理上的困扰问题,但是迄今为止人类未能发现“霍金辐射”(太难辨别了),所以一直未能得到诺贝尔奖。

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彭罗斯阶梯

2020年诺贝尔物理奖在10月6日揭晓,获奖的三位研究都与黑洞相关。其中获得一半诺贝尔奖的罗杰·彭罗斯(Roger·Penrose)已经89岁,和霍金不仅是对手,更是老搭档了,其中两人合作完美地证明了“奇点定理”,从此再也没人怀疑奇点的存在,转而开始研究奇点的性质。

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2020年诺贝尔物理奖公布

本次诺贝尔奖中罗杰·彭罗斯获奖理由是发现黑洞形成是广义相对论的一个预言,他证明黑洞的形成是一个稳定的过程,并认为黑洞的中心隐藏着一个奇点,所有已知自然法则在这里都不再适用。由此可见,彭罗斯的获奖原因与黑洞及奇点有关,如果霍金能多活几年,获得诺贝尔奖的机率还是挺高的。

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人类首张黑洞照片

没有获得诺贝尔奖也不重要了,斯人已往。霍金先生在2018年3月14日去世,在他去世后13个月,人类首张黑洞照片公布,遗憾的是霍金先生没有看到。不过没有关系,如同掉落黑洞的物质信息不会消失一样,伟大的霍金先生也会信息永存,精神永存!

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页面更新:2024-03-12

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