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霍金在物理学领域的主要贡献

2017-04-18  网摘文苑

斯蒂芬·威廉·霍金,1942年1月8日出生于英国牛津,获得英国荣誉勋爵、大英帝国司令勋章、英国皇家学会会员、英国皇家艺术协会会员等荣誉,他是英国剑桥大学著名物理学家,是现代最伟大的物理学家之一,也是20世纪享有国际盛誉的伟人之一。

霍金在物理学领域的主要贡献

许多年以来,他一直坐在轮椅上,这是因为在他21岁时不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽雷氏症,演讲和问答只能通过语音合成器来完成。轮椅虽然束缚了这位科学家的身体,但却束缚不了他的大脑,就如他本人所说,一个人如果身体有了残疾,绝不能让心灵也有残疾。

霍金是继爱因斯坦之后最伟大的物理学家之一,在物理学领域贡献巨大,主要贡献有:

霍金在物理学领域的主要贡献

  1. 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,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。

  2. 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,黑洞的表面犹如地狱的入口,是一个有去无返的单向膜。1974年霍金发表了《黑洞在爆炸吗?》一文,这是20世纪引力物理在爱因斯坦之后的最伟大论文,在论文中他把量子理论效应引进了黑洞研究,证明了从黑洞视界附近会蒸发出各种粒子,这种粒子的谱犹如来自黑体的辐射,随之黑洞质量降低,温度就会升高最终导致黑洞的爆炸。在这被称为霍金辐射的场景中,量子理论、引力理论和统计物理得到了完美的统一。黑洞理论是科学史上非常罕见的例子,它首先在数学形式上被详尽的研究,后来才在天文学的许多观测上证实了它的普遍存在。现在,人们的共识是,每个星系的中心都是一颗极其巨大的黑洞。

  3. 无边界宇宙理论。霍金在80年代初创立了量子宇宙学的无边界学说,他认为时空是有限而无界的,宇宙不但是自洽的也是自足的,它不需要上帝在宇宙初始时的第一推动,宇宙的演化甚至创生都单独地由物理定律所决定,这就把上帝从宇宙的事物中完全摒除出去。量子宇宙学的主要预言之一是关于宇宙结构的起源,若干年前宇宙背景辐射探测者对太空背景温度起伏的观察证实了这个预言。

霍金的生平是非常富有传奇色彩的。在科学成就上,他是有史以来最杰出的科学家之一,他拥有许多荣誉学位,是英国皇家学会会员。他因患有渐冻症,多年以来被禁锢在一把轮椅上,身残志不残,他克服了残废之患而成为国际物理界的巨星。他不能写字,甚至口齿不清,但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上,但他的思想却自由遨游在广袤的时空中,解开了诸多宇宙之谜。

霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才,也因为他是一个令人折服的生活强者。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引着每一个人。

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