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黑洞,霍金留给后世人的最大谜团探索


霍金,这个躺在轮椅上的伟人活着的时候举世瞩目,离开的时候同样惊天动地。他的勇气于坚持,鼓舞了全世界。

新华社曾报道,如果说当代科学界有谁能和爱因斯坦相提并论,答案莫过于斯蒂芬·霍金。全身仅有几个手指可以活动的他,以其对现代物理学突出的贡献和特殊的人生经历成为世人眼中当之无愧的传奇人物。

霍金这一生带给人们的影响无数,然而他留给后世人最大的谜团却是让他最早成成名的研究——黑洞。

黑洞:黑洞是宇宙空间内存在的一种天体,黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。年,史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。

霍金的“黑洞”研究之路

年以博士论文《宇宙膨胀的性质》获得博士学位,开始他的“黑洞”研究之路。毕业后,先后在牛津、加州理工和剑桥大学任教,大胆的假设和计算,让霍金的研究成果逐渐被外界接受,也使他的名气愈来愈大。

年轻时候的霍金

年3月1日,霍金在《自然》上发表论文,阐述了自己的新发现——黑洞是有辐射的。这一发现被认为是多年来理论物理学最重要的进展,他的论文也被称为“物理学史上最深刻的论文之一”。

从研究黑洞出发,霍金继续探索了宇宙的起源和归宿,解答了人类有史以来一直探索的问题:时间有没有开端,空间有没有边界。年霍金发表了自己的研究结论: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,大约始于亿到亿年前。年霍金的惊世之作《时间简史:从大爆炸到黑洞》问世。这本著作被誉为人类科学史上里程碑式的佳作。至年10月该书发行量已超过万册,译成几十种语言。

这其中,霍金年提出来的黑洞具有辐射作用是最为出名的,这一理论被后来的人称为“霍金辐射。”

年4月16日霍金在美国加州理工学院参加活动

霍金辐射: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。这是广义相对论和量子力学相结合的第一个典范,具有特殊的重要性。

而霍金本人认为,他一声的贡献是在经典物理的框架里,证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,黑洞越变越大;但在量子物理的框架里,他指出,黑洞因辐射而越变越小,大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平,而且整个宇宙正是起始于此。

争议:“黑洞”理论如何证明

霍金对于自己理论的质疑从来都是大胆而公开的,早前他也相信上帝的存在,后来自己把这个信念给否认了。

对黑洞的认识也是这样,年,霍金提出了著名的“黑洞信息悖论”:黑洞辐射中并不包括黑洞内部物质的任何信息。一旦这个黑洞浓缩并蒸发消失后,黑洞内部的信息也就不知去向。然而在近年来,霍金又推翻了这个论述,例如在他提交的“国际广义相对论和万有引力大会”的论文中,坦诚“黑洞信息悖论”是错误的,黑洞同样遵守宇宙普遍规律,是信息守恒的。而在他提交给美国康奈尔大学的另一篇论文中,提出了一个新的关于黑洞视界的解释,并尝试解决“黑洞信息悖论”。在这篇《黑洞的信息保存与气象预报》的论文中,霍金指出,由于找不到黑洞的确切边界,因此经典理论上的黑洞很有可能是不存在的。

高处不胜寒,霍金的这些关于“黑洞”的理论影响深大,却不好证明,有人甚至认为这就是霍金无法获得诺贝尔奖的最主要原因——天文物理众多理论多半难以被证实,尤其有强大引力或距离地球非常遥远的黑洞,除非有方法能深入太空,亲自见证霍金提出的论点,否则纯粹在计算和推估下,理论证实过程难上加难。

关于黑洞的一切,也成为了霍金留给世人最大的谜团!

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