霍金的传奇一生
霍金研究了引力和黑洞:看起来更好)率先使用拓扑学来证明广义相对论的方程式导致了奇点。黑洞利用弯曲时空背景下的量子场理论。霍金的主要工作是在20世纪60年代末70年代初黑洞研究的发展过程中。在统一20世纪物理学的两个基本理论——爱因斯坦的相对论和普朗克的量子力学方面。公众对霍金的印象是他是一个研究宇宙的宇宙学家。
史蒂芬·威廉·霍金于1942年1月8日出生在英国牛津,同一天伽利略在去世前300年去世。
霍金毕业于牛津大学和剑桥大学,在剑桥大学获得博士学位。
1963年,21岁的他被诊断出患有肌萎缩侧索硬化症,也就是运动神经元疾病。当时,医生诊断他患有绝症,他只能活两年。
1965年,23岁的他获得了博士学位并留在剑桥大学做研究。
科学的贡献
霍金研究了引力和黑洞。他的主要贡献有两个:奇点定律(1970)和霍金辐射(1974)。
奇点定理:罗杰·彭罗斯(彭罗斯,看起来更好)率先使用拓扑学来证明广义相对论的方程式导致了奇点,间接证明了大爆炸奇点的存在。
霍金辐射:受贝肯斯坦熵的启发,黑洞利用弯曲时空背景下的量子场理论,像一个热力学黑体一样辐射。这是广义相对论和量子力学相结合的第一个例子,非常重要。
霍金的主要工作是在20世纪60年代末70年代初黑洞研究的发展过程中。证明了广义相对论的奇异性定理和黑洞面积定理。在统一20世纪物理学的两个基本理论——爱因斯坦的相对论和普朗克的量子力学方面,已经迈出了重要的一步。
公众对霍金的印象是他是一个研究宇宙的宇宙学家,但他对观察宇宙并不感兴趣,只是用望远镜观察了几次。他的方法是基于推测和理论的结合来得出有预见性的结论(这可能就是为什么很多人不相信的原因)。
霍金认为他一生的贡献是证明,在经典物理学的框架下,黑洞的不可避免性和大爆炸的奇点,黑洞变得越来越大;但在量子物理学的框架下,他指出,由于辐射,黑洞变得越来越小,大爆炸的奇点不仅被量子效应压平,而且被从那里开始的整个宇宙压平。
霍金的童年故事
年轻的霍金也喜欢普通的孩子,喜欢玩具,痴迷于玩具火车,甚至买了自己的钱电动火车。十几岁的时候,霍金还喜欢制作飞机和轮船的模型,甚至试图发明一些游戏,比如制造不同颜色零件的工厂、运输产品的公路和铁路以及股票市场。霍金和他的一个同学共同编写了游戏规则。在编写这些游戏时,年轻的霍金的目标是“建立一个我可以控制的具有动作能力的模型”,而这些游戏和制作都来自于探索和控制事物的需求。这种需求驱使霍金“探索事物”,甚至在后来的宇宙学研究中也是如此。
在学校期间,霍金被安排在一个很好的班级。虽然他从未进入班级上半,但他仍然受到同学们的尊敬,同学们给他起了一个绰号——爱因斯坦。霍金有一些他班上最好的学生,他们喜欢听音乐,尤其是古典音乐,如莫扎特,贝多芬,也去音乐厅听音乐。他们还经常讨论科学和宗教问题,比如宇宙的起源,宇宙的运作是否需要上帝的角色。
霍金在中学
在初二的时候,一个数学老师来上课。他的教学是鼓舞人心的,这激发了霍金对数学和物理的兴趣。虽然他的父亲鼓励他学习科学,但他想让他学习生物学,这与他父亲的专业类似。
回忆起高中时的学习,霍金说:“当我还是个孩子的时候,我对所有的科学都一视同仁。在13岁或4岁之后,我知道我要做物理研究,因为它是最基础的科学。化学更有趣,有很多意想不到的事情发生,比如爆炸等等。但物理学和天文学有望解决我们从何而来以及我们为什么在这里的问题。我想探索宇宙。'
由此可见,年轻的霍金“探索宇宙奥秘”的雄心壮志,虽然不是很大,但一定对他后来的研究产生了影响。
高中毕业后,霍金去了牛津大学,并如他父亲所愿,获得了奖学金。霍金学习物理很容易,后来他在剑桥大学获得了理论物理学博士学位。你为什么选择理论物理?霍金后来说:“理论物理学有两个基本领域一个是非常大的规模,宇宙学;另一个是研究非常小的尺度,都是基本粒子。”,最后,他决定要学习宇宙学,因为“有一个定义明确的宇宙学理论,爱因斯坦的广义相对论”。广义相对论是宇宙学研究的理论基础。
霍金身残志坚的故事
在他的研究中,霍金发展了一种奇怪的疾病,称为运动神经元疾病。这种疾病使本来就不灵活的霍金变得更加笨拙,而且病情迅速恶化。霍金非常苦恼,他认为自己活不长了。然而,霍金并没有放弃正常的工作、学习和生活,他在这个时候结婚了,在他成为三个孩子的父亲五年后。
生病的霍金依然如故,而且更加勤奋。他梦见自己被处决了,所以他希望,“如果我被赦免,我会做很多好事。”他想,‘我要牺牲我的生命来拯救别人’,做一些善良的事情来回报社会对他所做的一切。艰苦的工作使霍金获得了巨大的成功,他也因在黑洞方面的工作而在物理学上成名。黑洞是一个小而大的物体,也就是说,它的密度非常大。这种天体是一种理论上可以推断出来的天体。
两百年前,一位法国科学家提出了黑洞的问题。他认为,一颗符合一定条件的恒星会引力地吸收自身的光,使其看起来像是一团“黑暗物质”。然而,这种科幻小说的预言并没有被认真对待。当爱因斯坦建立广义相对论时,一位德国科学家用广义相对论来预测黑洞的存在。他发现一个质量相当于太阳大小的黑洞直径只有2.95公里。黑洞的直径只有0.9厘米,大约相当于地球的质量。到了20世纪30年代末,当一位美国科学家正在研究恒星的演化时,人们又对黑洞进行了研究。他认为,当一颗恒星燃烧殆尽时,它会在重力的影响下无休止地坍缩,最终形成一个黑洞。
霍金的科学成就
20世纪60年代,一系列天文学的新发现启发了天体物理学的研究。霍金刚刚从对黑洞的研究中走出来。霍金将热引入了黑洞的研究,极大地加深了对黑洞的理解。在这一点上,霍金认为,可能存在一个“迷你黑洞”。这样的黑洞很小,有时小到质子或中子。根据现代物理学的理论,当一个物体如此小时,它应该遵守量子力学的定律。霍金的进一步研究表明黑洞可以蒸发;黑洞越小,蒸发越快。一个10亿吨(质子大小)的黑洞需要100亿年才能蒸发,而最后0.1秒释放出的能量相当于100万亿吨氢弹的爆炸。也就是说,为了在太空中发现并利用这些“迷你黑洞”,我们是否应该进行仔细的天文观测?
霍金对大爆炸理论的研究做出了巨大贡献。他认为,宇宙起源于一个“奇点”,在这里爆炸产生了粒子和能量,而粒子之间的相互作用产生了星云,演化成今天的世界。宇宙今天还在膨胀,将来可能还会继续膨胀,或者收缩到形成时的程度。这看起来似乎很有趣,但这就是今天人们对宇宙的知识水平。1978年,霍金因在天体物理学方面的研究而获得爱因斯坦奖。
1980年,他成为三一学院卢卡斯讲座教授。牛顿是这门课的教授。尽管身体残疾,他还是经常旅行、说话和写作。他的《时间简史》已售出数千万册,并被翻译成40多种语言。由于霍金传奇般的奋斗,他的《时间简史》也被搬上银幕。人们看到黑洞和基本粒子的图像,利用计算机键盘和电脑合成后听霍金的声音,人们的深度为现代物理学和理论宇宙的惊讶,感叹人类的智慧,更欣赏斯蒂芬·霍金在忍受巨大的痛苦继续攀登科学高峰显示伟大的精神。
我们常说上帝对每个人都是公平的。霍金有身体上的缺陷,但他的头脑是聪明的!