一文读懂史蒂芬·霍金:先后发表黑洞理论、奇性定理等相关巨著

核心提示:英国当地时间2018年3月14日凌晨3时46分,著名天体物理学家史蒂芬·霍金去世,享年76岁。

英国当地时间2018年3月14日凌晨3时46分,著名天体物理学家史蒂芬·霍金去世,享年76岁。

霍金的家人在周三凌晨发表声明,证实他已在剑桥的家中死亡。霍金的孩子Lucy , Robert 和Tim 在一份声明中说:“我们亲爱的父亲今天去世了!我们感到深深的悲痛!”

霍金出生于1942年1月8日,是英国物理学家与宇宙学家,生前曾任职剑桥大学理论宇宙学中心研究主任。霍金做出过很多重要贡献,最主要的是他与罗杰·彭罗斯共同合作提出在广义相对论框架内的彭罗斯–霍金奇性定理,以及他关于黑洞会发射辐射的理论性预测(现称为霍金辐射)。

霍金患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症,病情会随着岁月逐渐愈加严重。生前已多年保持全身瘫痪的状态,不能发声,必须依赖语音合成器来与其他人通话。霍金曾经有过两次婚姻,育有3名子女。

霍金生前撰写了多本阐述自己理论与一般宇宙论的科普著作,广受大众欢迎。其中《时间简史:从大爆炸到黑洞》曾经破纪录地荣登英国《星期日泰晤士报》的畅销书排行榜共计237周。

霍金曾经谈起过死亡:在过去的 49 年里,我一直生活在过早死亡的预期中。我不害怕死亡,但我并不急于这样做。我还有太多的事情想先做。

怀着悲痛的心情,我们简单梳理了一代伟人史蒂芬·霍金的成长史,以及霍金对业界的主要贡献等。

一、霍金的科学成就:创立无边界宇宙理论

1985年,第一次来到中国,到中国科技大学和北京师范大学访问。在科大水上讲演厅做天体物理的学术报告。

1988年,霍金的科普著作《时间简史:从大爆炸到黑洞》发行,从研究黑洞出发,探索了宇宙的起源和归宿,该书被译成40余种文字,出版逾1000余万册,但因书中内容极其艰深,在西方被戏称为“读不来的畅销书”,有学者曾指这种书之所以仍可以如此畅销,是因为书本尝试解答过去只有神学才能触及的题材:时间有没有开端,空间有没有边界。

2001年10月,又一部作品《果壳中的宇宙》 出版发行。该书是《时间简史》的姐妹篇,以相对简化的手法及大量图解,诉说宇宙起源。

2002年,第二次来中国,在北京、杭州作主题为《膜的新奇世界》科普报告,向公众阐释他的关于天体演化的“M理论”。

霍金亦试图通过通俗演讲,将自己的思想与整个世界交流,除了常在英国及美国发表演说,他90年代曾两次到访日本。

霍金曾指,大众会好奇一位残障人士,为何会想到这么多宇宙论,令他成了大众媒体的宠儿。事实上,他在《星际迷航(Star Trek)》中的电视系列剧《星际迷航:下一代》中饰演过自己,与爱因斯坦及牛顿一起打桥牌;他亦曾在美国卡通片《辛普森一家》中“演出”,拯救剧中的女孩。

2006年,他在香港透露正与女儿合撰写一套类似于《哈利波特》、但主题是理论物理学而非魔法的小说。

2006年6月,第三次来中国,他带来的仍然是自己关于宇宙学最新的研究,在香港科技大学体育馆主持一个题为"宇宙的起源"的演讲时,轰动一时,被戏称为受到“摇滚巨星”级的接待。2006年6月19日上午,在人民大会堂向北京的公众讲述《宇宙的起源》。

2012年4月6日播出的热播美剧《生活大爆炸》第五季第21集中,史蒂芬·霍金本色出演参与了客串。

约两周前,霍金参加节目,被问,“每个人都想知道,大爆炸前宇宙是什么样的?”他给出答案:“宇宙的边界就是它没有边界,大爆炸前宇宙什么都没有。”

霍金的成就很多,其中几个著名的理论有几个。

第一,奇性定理。爱因斯坦创立的广义相对论被科学界公认为最美丽的科学理论。但是霍金和彭罗斯一道证明了广义相对论是不完备的。他们指出,如果广义相对论是普遍有效的,而宇宙间的物质分布满足非常一般的条件,那么宇宙时空中一定存在一些奇点。在奇点处经典物理的定律失效。人们通常谈论的奇点是宇宙产生元初的大爆炸奇点和黑洞中的奇点。爱因斯坦早先否认过奇点的存在,他甚至还写过论文以论证黑洞(那时还没有这个生动的称呼)的不可能性。霍金和彭罗斯的奇性定理表明了对引力的量子化是不可避免的。

第二,黑洞理论。人们知道,在经典引力论的框架里,黑洞只能吞噬物质,而不能吐出物质。黑洞的表