追逐宇宙,离宇宙“最近”的人,霍金,它的一生是怎样的?

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霍金,作为世界上最聪明的人之一,逝世之后,整个科学界都为之哀悼。

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图解:斯蒂芬·霍金在美国国家航空航天局

这位著名的物理学家享年76岁,他的一生几乎都在与一种罕见的渐进性神经退行性疾病作斗争。尽管剩下的时间不多,但霍金从未放弃,和许多科学家合作花了数十年的时间来研究宇宙的起源和命运,成为了整个科学界最为出色的人物之一。

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图解:霍金的艺术签名

霍金通过多种方式参与科学传播,写了一些关于自己理论的书,通熟易懂;他也出现在一些电视剧中,比如大家知道的星际迷航,辛普森一家,飞出个未来。

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图解:霍金与弦理论学者大卫·葛罗斯、爱德华·威滕在印度塔塔基础研究院的2001年弦理论会议合照。

我承认写一本关于他的文章是不那么容易的,他的工作范围广泛,没有限制。

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图解:2006年,坐在轮椅上的霍金。

当然,最著名的理论是关于黑洞的。

1970年,他提出了黑洞第二定律,根据该理论,黑洞的边界只会增加不会减少。然而,仅仅4年之后,霍金就撤回了他的理论,并提出一个新的理论,霍金辐射,指出黑洞就像一个热胀冷缩的物体,根据这个新的猜想,黑洞会产生辐射,而且在 10^66到10^100 年的可变时间内会慢慢蒸发。

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图解:大麦哲伦云面前的黑洞(中心)的模拟视图。请注意引力透镜效应,从而产生两个放大,以星云最高处扭曲的视野。银河系星盘出现在顶部,扭曲成一个弧形。

霍金一生都在致力于解决霍金信息悖论,它起源于一项事实,量子力学系统可以用不同变量来表示,而黑洞只能用大量的动量和电荷来表示。如果说黑洞可以吞噬和摧毁所有进入到它内部的东西,信息本身也将会被摧毁,然而这违反了信息保存原则。这位英国物理学家的理论首先排除了量子力学和广义相对论之间的协调。

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图解:位于M87中心的超大质量黑洞,推估质量达太阳的数十亿倍。这是人类史上第一张直接对黑洞观测的天文影像,由事件视界望远镜所拍摄,发表于2019年4月10日。

霍金提出了几种解决方案,近几年的是2015年提出的。根据这种解决方法,黑洞在消除的同时会用一种混乱的方式保存信息,保存的信息将会通过霍金辐射重新释放到宇宙中。

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图解:黑洞(中)在大麦哲伦星云前面的模拟图。请注意引力透镜的影响,产生了放大的,但高度扭曲的星云的两个影像。在顶部的银河系盘面扭曲成一个弧形。

继续讨论关于黑洞的话题,物理学家假设在宇宙之处存在小的黑洞,不是恒星坍塌形成的,但会受到时空的影响。这种黑洞将会超级热,比目前经典的黑洞会产生更强的霍金辐射。这个发现有很大可能证实霍金理论。然而,由于这些黑洞的温度很接近绝对零度,目前是没有检测这种辐射的可能性。

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可惜的是霍金辐射目前仍停留在理论阶段,还没被直接观察到。然而以色列理工学院的物理学家杰夫·施泰因豪尔的黑洞模拟实验首次间接证明了这一理论,该实验观察到了声波的放射。

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霍金在宇宙的演化方面也有相当的研究,试图用量子力学去解释宇宙之初,认为大爆炸不只是与黑洞相反的一个奇点。在原始奇点的量子波动导致宇宙诞生之前,时间概念本身是毫无意义的。

用霍金最著名的言论结束作为结尾:

不要只注意脚下,记得仰望星空。注意你看到的,思考宇宙为何存在。

保持好奇心,无论生活看起来多么困难,只要你不放弃,总会成功的。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. lanottestellata-小木偶

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