霍金的去世对普通人的生活产生了怎样的影响?

1942 65438+10月8日,英国理论物理学家斯蒂芬·威廉·霍金(1942.01.08-2018 . 03 . 14)诞生了。霍金的父亲是研究热带疾病的医学研究者,母亲是物理学家的女儿。他们都毕业于牛津大学,为霍金和他的哥哥姐姐提供了良好的学习环境。

1952-1957年,霍金在圣奥尔本斯上学,他对课堂上学到的东西很熟悉。三科成绩全校最好,也显示了对数学的理解和天赋;他对化学也很感兴趣;他还写了一篇获奖的神学论文。1958年,他和同学、数学老师一起设计制造了一台叫做“逻辑旋转计算器(LUCE)”的原始计算机。

从65438年到0959年,霍金获得了牛津大学的奖学金。他的父亲希望他把方向定在医学和生物学上,但他根据自己的兴趣学习数学和物理。第一年,我旁听了数学课的研究课,通过了数学学院的考试。第二年末,他获得了牛津大学物理学奖——布莱克威尔·布克物理学习优秀奖,还以舵手的身份参加了院系间的划船比赛。

离开牛津后,霍金继续在剑桥大学应用数学和理论物理系学习了四年。此时,相对论和量子论是现代物理学的两个独立分支,牛顿的经典物理学也是物理教学的基础。霍金在丹尼斯·希阿姆的指导下开始研究宇宙学和广义相对论。从1963到1,霍金出现了说话和行走困难的症状,诊断结果是他患有运动神经疾病,这是一种肌肉系统退化的紊乱状态,也被称为肌萎缩侧索硬化症(ALS)。医生认为他的身体会迅速恶化,虽然大脑不会受到影响,但估计存活时间只有两年半。

霍金并没有因为健康而停止对学术或个人生活的追求。1965年7月,霍金在医生的预期寿命后结婚。霍金生病时的活动仅限于轮椅,说话能力也在恶化,但他每天都从剑桥校区附近的出租屋上学。他带着残疾的身体坚持研究,有着惊人的学术生涯,这使他受到普遍的尊重。

霍金对理论物理的贡献受到了广泛的赞扬。有人甚至称他为“继爱因斯坦之后最伟大的理论物理学家”。他最著名的作品是对黑洞的研究。所谓“黑洞”就是这样一个特殊的天体,它的边界(视界)是封闭的,所有外界物质和辐射都可以进入,但边界内没有任何东西可以逃逸。美国物理学家惠勒用一个“黑洞”来描述高密度质量,引力场如此巨大,无论是策略还是包括光在内的能量都无法逃脱。

很快,霍金成为宇宙学研究圈的活跃成员。1965年,英国皇家学会在伦敦召开的会议上,剑桥大学宇宙学教授弗雷德·霍伊尔和他的研究生贾扬特·纳利卡做了一个关于宇宙稳态理论的报告,霍金对此提出质疑。他观察到一个方程的数学量是离散的,不能加到最终的有限总数上。他发表在《伦敦皇家学会报告》上的论文《论霍伊尔-纳利卡策略理论》,总结了他所质疑的数学发现,受到同行好评。

1966年,霍金获得物理学博士学位。罗杰·彭罗斯(1931-)用数学理论解释了时空的反常值。这些异常位于黑洞中心,是时空曲率无限大时的点。霍金扩展了彭罗斯的奇点理论来解释整个宇宙。他的博士论文《宇宙学中离群值的出现》于次年分三部分发表在伦敦皇家学会的报告中。未发表的论文《离群值与时空的几何》是博士论文的续篇,1966获得剑桥大学亚当斯奖。

博士毕业后,霍金在剑桥大学获得了一个研究员的职位。1968年加入大学天文研究所,与彭罗斯一起继续研究宇宙的异常和起源。他们扩展了拓扑学和几何学的方法来计算广义相对论。证明了如果广义相对论是对宇宙的精确描述,那么在时间的开端一定存在奇点。霍金-彭罗斯理论从数学上证明了大爆炸理论,即宇宙始于一个黑洞的爆炸。1970年,他们在伦敦皇家学会的报告上发表了一篇论文《引力坍缩和宇宙学异常》,这是对黑洞理论的一大贡献。

1971年,霍金在《物理评论》上发表论文《坍缩黑洞的引力辐射》,提出黑洞光滑水平线的表面积永远不会减小。一条平滑的水平线是黑洞的表观极限,任何电磁能量都无法到达这个极限之外。1973在《数学物理通讯》发表论文《黑洞机制四定律》。在这篇论文中,他和美国物理学家詹姆士·巴尔图斯以及英国物理学家布兰登·卡特试图解释为什么黑洞不遵循热力学定律。两年之内,霍金否定了这两种观点,并用相反的观点进一步发展了理论。

从65438年到0973年,霍金离开了天文研究所,成为剑桥大学应用数学系和理论物理系的研究员。同年,他与南非宇宙学家乔治·伊莉斯合著了《大尺度时空的结构》,并向相关专家介绍了经典宇宙论。虽然没有收录黑洞理论的最新发现,但销量高达654.38+0.6万,创造了剑桥大学出版社历史上物理学学术书籍的最大销量。

霍金用电子理论、广义相对论和热力学的规则来研究和反思他早期的黑洞理论。他成功地证明了一个令人惊讶的结论:黑洞正在发出一种辐射(后来被命名为“霍金辐射”),这意味着逃逸的引力和能量最终将导致黑洞的收缩和消失。这一发现与他早期的观点相矛盾,即黑洞平滑水平线的表观范围永远不会减小。这一研究结论发表在论文《黑洞不黑》,获得1974引力研究基金奖。霍金发表在《自然》上的论文,黑洞膨胀?》,更完整的介绍了这个证明,这篇论文被Hiama称为史上最精彩的物理学论文之一。因此,英国皇家学会授予他研究员资格。

霍金的研究朝着一个明显的矛盾前进:它被称为“信息悖论”。根据霍金的理论,从黑洞逃逸的射线是“无毛的”,这意味着它没有携带黑洞中任何物质的任何信息,因此无法分辨它是否来自另一个重力、电荷和角动量相同的黑洞。当足够多的辐射从黑洞中逃逸出来时,黑洞就会坍缩,关于黑洞的信息就会消失。这个悖论违背了物理学的基本原理——信息在宇宙演化过程中会被保存下来。1976年,霍金在他的论文《引力坍缩的可预见性的坍缩》中进一步讨论了信息悖论。他认为,由强烈引力引起的黑洞坍缩产生了奇点,量子理论的定律在这些点上是无效的。他的信息悖论受到了许多物理学家的批评,因为这意味着科学不再能够完全了解过去和预测未来。

早在18年底,拉普拉斯就根据牛顿引力理论预言了黑洞的存在。现代意义上的黑洞模型是史瓦西、《奥本海默》等人根据爱因斯坦的广义相对论提出的。认为具有一定质量的宇宙物质在自身引力作用下会变得越来越致密(坍缩),在引力半径内坍缩时会成为黑洞,黑洞内没有任何东西可以逃逸。

1974年,霍金在不违背原理论的情况下,提出黑洞按照量子论并不是完全“黑”的,它不仅会放出物质,甚至会剧烈爆炸。这为实际观测黑洞的存在提供了新的依据。

1980年,霍金被剑桥大学任命为17卢卡斯数学教授——这一职位由牛顿和一系列杰出的数学家担任。他出版了一本名为《理论物理学的末日临近了吗?预测20世纪末,物理学不会有大发现,包括现代物理学的两大支柱——量子理论和广义相对论之后的大理论。

霍金在职业生涯中不断提出争议话题。1981年,霍金提出了他的“无界”猜想,讨论了它的宗教含义,引起了新的争论。他和美国物理学家詹姆斯·哈特勒提出,时间和空间在一定程度上是有限的,但科学规律中没有无法解释的边界或异常。他们的猜测是,在宇宙的诸多可能性中,我们现在的宇宙是概率最高的,没有必要相信造物主的存在。他们的推测在宗教界和科学界都引起了激烈的批评。

1988年,他的论文《时空中的虫洞》发表在《物理评论》上。1991年,物理手稿发表了他的论文《虫洞的阿尔法参数》。弦理论方面的论文,包括1989文章《宇宙射线构成的黑洞》,发表在《物理学》上。1995年《物理评论手稿》发表了他的论文《宇宙中黑洞电子偶的产生》。

1983-1988年,他参加了一个活动,讲解现代宇宙学的概念,比如宇宙大爆炸的思想,黑洞,霍金辐射,让普通的非专业读者也能理解。从65438年到0994年,霍金和彭罗斯在剑桥的牛顿研究所做了一系列题为“空间和时间的本质”的讲座。

2004年7月,在爱尔兰都柏林举行的广义相对论和地心说国际会议上,霍金宣布他已经解决了“信息悖论”的问题。他再次颠覆了之前的观点,证明了信息在黑洞形成和蒸发的过程中不会丢失。他最终得出结论,黑洞平滑的水平线包含了量子涨落,可以使黑洞的信息逐渐逃逸。他继续寻找这一论断的数学证明。

霍金在科学上的巨大成功使他成为残疾人的代言人。1979年,英国皇家残疾与康复学会提名他为“年度人物”。20世纪80年代,他说服剑桥大学和布里斯托尔大学为残疾学生建造宿舍。在1996中,他为《残疾人计算机资源》做了序。

在宇宙学前沿工作期间,他写了近200本书和论文,指导了30篇博士论文。

【科技园笔记】:

时间简史

自20世纪80年代中期以来,霍金花费大量时间撰写科普书籍,以便向普通读者介绍数学和科学思想。《时间简史:从大爆炸到黑洞》是他五年工作的成果。这本书已被翻译成40种语言,售出1000万册。连续四年登上《纽约时报·星期日泰晤士报》畅销书排行榜。1991年,这本书被拍成了电影。

《时间简史》的意外走红让霍金成为了媒体的公众人物,他被媒体邀请公开演讲和讨论,并建议他出版续集。1992年出版了后续著作《斯蒂芬·霍金时代简史:读者伴侣》。

1993年编辑了14宇宙学论文集《黑洞与婴儿期的宇宙》,让外行读者了解现有的理论。2001年,他的著作《宇宙是果壳》深入浅出地阐释了科学思想,这本书获得了英联邦非奇幻小说最高奖:安万特图书奖。

2002年,他出版了《站在巨人的肩膀上:物理学和宇宙学的伟大著作》,其中收录了尼克劳斯·科布尼克、开普勒、伽利略、牛顿和爱因斯坦等伟大科学人物的节选和传记,以及霍金对他们在物理学和宇宙学方面的贡献的阐述。

2005年,他出版了《学校创造了整数,改变了历史的数学突破》一书,重新诠释了数学思想史上的31符号思想,17数学家的生平事迹,以及他对这些成就的影响的评论。同年,他还出版了《时间简史》的后续简化版。

轮椅上的霍金

霍金一开始不想用轮椅,可能是因为他不承认自己的残疾。但后来病情加重,不得不使用时,他又从中获得了快感。尤其是有了电动轮椅之后,除了车技好,还超级豪爽。在街上以最高速度行驶,助手们不得不跑着试图护送他。

霍金的研究生们都练过避开他轮椅的技巧,因为当他认为某件事很愚蠢或者很烦的时候,他会坐着轮椅碾过别人的脚趾,有时甚至乐在其中。他的学生说:“霍金最大的遗憾是,他从来没有碾过撒切尔夫人。”嗯,如果这真的是他的理想,那他就再也实现不了了。