奇点定律
1.年,霍金和彭罗斯一起研究出来了奇点定律,他们用计算证明了,当时空满足某些特性时,就必定存在奇点,而且时空至少有起点和终点。
2.用通俗的语言来说,奇点就是时空中的一个洞,也就是说,霍金和彭罗斯证明了我们的宇宙其实是坑坑洼洼的洞的。
3.奇点定律有很多版本,而霍金和彭罗斯的版本是最接近真实情况的。他们的版本中根据物理假设和数据推导,假设了宇宙肯定有开始,或者肯定有结束,或者既有开始又有结束。
4.年至今已经过去了50年,物理学有了很大的进步,现在有很多科学家认为他们的版本违背了热力学第三定律,可能多年后,科学界的统一认识就会变成宇宙既没有开始,也没有结束了。
霍金辐射
5.霍金辐射,是指黑洞不是一成不变的,而是会慢慢挥发,最后消失的。
6.黑洞是指当一颗质量足够巨大的恒星,在生命的最后时刻,他的内部核反应不足以抵挡外部物质收缩的压力时,最终会被压成一个连光都射不出来的致密物质,这个物质就是黑洞。
7.因为黑洞的特质,导致它只有质量、带电量和转动的角动量可以被测量,其余的特质,比如年龄,就完全不可测,而且靠近黑洞的物质会被吸入其中,再也逃不出去。
8.但黑洞和著名的热力学第二定律是有冲突的,热力学第二定律是说,一个封闭系统内的熵总是增大的。而当黑洞吞噬了其他物质的时候,那些物质的熵却无法被测量到,那些熵哪去了?如果消失了,那总体的熵不就减少了吗?因此矛盾就产生了。
9.黑洞太过神秘,所以理论至今尚不成熟,而热力学第二定律是经过了无数次验证真实有效的,因此解决方法只能是承认热力学第二定律是对的,也就是说必须承认黑洞有熵可以测量。
10.有熵就代表了有温度,而任何有温度的物体,都会向外放射电磁波。而这个黑洞外放的,可以被测量的电磁波,就是“霍金辐射”。
11.但是这个说法又违背了另一个黑洞的特质,即黑洞中是连光都逃不出去的,那么又怎么会向外辐射电磁波呢?
12.对此霍金的解释是:真空中会随机产生虚粒子对,也就是随机产生一个带有正能量的粒子和一个带有负能量的粒子。一般来说,他们产生后会立即在真空中相互抵消掉。
13.虚粒子对已经被实验证实真实存在了,之所以叫“虚粒子对”,是因为他们产生的时间极短,根本无法被测到。
14.如果在黑洞的边上恰好产生了一对虚粒子,又恰好其中一个被黑洞吞掉了,那另一个就会变成实粒子,就会被测到正能量,而被吞掉的那个就具有了负能量。
15.而从黑洞外面看,因为有一个带有正能量的粒子从黑洞射出,所以就好像黑洞在向外辐射能量;又因为黑洞吸入了带有负能量的粒子,所以黑洞的总能量会慢慢减少,看起来就像是在慢慢的蒸发一样。
16.按照霍金的理论,黑洞不会永恒存在,而是会慢慢的蒸发、消亡。整个过程很慢,一个几倍太阳质量的黑洞,蒸发完大概需要10^60年,而宇宙诞生至今才只有年。
17.因此至今也没人测到过霍金辐射,这也是霍金一直没得诺贝尔奖的原因。
总结
18.霍金是20世纪很伟大的科学家,但他最伟大的地方是通过写《时间简史》、《果壳中的宇宙》和《大设计》这三本畅销书,让宇宙学理论成为了全世界广为人知,也让自己变成了20世纪最知名的科学科普者。
19.霍金和彭罗斯的奇点定律之所以脱颖而出,是因为他们使用了数学证明。而随着科学的进步,未来的科学知识只会更加紧密的和数学绑定在一起,未来的科学进展,在没有数学证明下是难以站得住脚的。
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