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霍金留給我們的遺產

斯蒂芬·霍金是科學界最耀眼的明星,他的見解塑造了現代宇宙學,影響了全球數百萬的讀者,他剛剛去世,終年76歲。

霍金的孩子露西,羅伯特和蒂姆在一份聲明中說:「我們深愛的是,我們親愛的父親今天去世了。

「他是一位偉大的科學家,也是一位非凡的人,他的工作和遺產將會持續影響多年。

「他的勇敢堅韌和幽默影響了全世界的人們。

「他曾經說過,"如果這個宇宙不是你所愛的人的家園,那它就沒什麼重要的。』我們將永遠懷念他。「

霍金教授的見解塑造了現代宇宙學,影響了全球數百萬讀者。

霍金的直覺和幽默感,與殘疾的身體和合成的聲音一樣突出,象徵著人類心靈的無限可能。

霍金21歲時被診斷出患有運動神經元疾病,醫生預測他只能活兩年。但是,霍金活了半個多世紀。那些生活在死亡陰影中的人,往往是生活最好的人。對霍金來說,他疾病的早期診斷,他在醫院所目睹的一個熟悉的男孩因白血病死亡,引發了一種新的目的感。「儘管我的未來烏雲密布,但令我驚訝的是,我發現自己比以前更享受現在的生活。我開始在研究中取得進展。「他認真地開始他的職業生涯,說:「我的目標很簡單。對宇宙的完整理解,它為什麼如此?以及它為什麼存在?「

霍金為我們對世界的認識做出了許多重大推進,在此曆數他留給我們的重要理論遺產,來紀念這位偉大的科學家。

1970年:引力坍塌的奇點

致力於愛因斯坦重力理論的物理學家注意到,宇宙中可能存在奇點——即時空似乎無限彎曲的點。但奇點是否真實還不清楚。倫敦伯貝克學院的潘羅斯(Roger Penrose)證明,黑洞內確實會形成奇點。後來,彭羅斯和霍金將同樣的想法應用於整個宇宙,並表明從愛因斯坦的理論,可以推斷出我們遙遠的過去的奇點——就是大爆炸。

1971-72:黑洞力學

黑洞有一套自己的規律,與更為人熟悉的熱力學定律對應。霍金提出了第二條定律,即規定黑洞的總表面積永遠不會變小,至少就經典(而不是量子)物理學而言。它也被稱為「霍金區域定理」。這給物理學家製造了一個難題,定理推定黑洞是熱的,與經典物理學矛盾,後者認為黑洞無法散熱。此外,霍金研究了黑洞的「無毛髮」定理,指出黑洞可以用三個數字來表徵——它們的質量、角動量和電荷。有問題的毛髮是那些落入黑洞時,消失的其他信息。

1974-75:黑洞如何消失

沒有什麼可以擺脫黑洞,至少物理學家們曾這樣認為。霍金利用量子理論證明,黑洞應該散發熱量並最終消失。這個過程對於普通的黑洞來說極為緩慢。對於與我們的太陽質量相同的黑洞來說,蒸發的時間要比宇宙的時間長。但是越小的黑洞蒸發速度越快,並且在接近生命盡頭時,會以驚人的速度釋放熱量。在最後的十分之一秒里,黑洞可能會爆發出百萬噸級氫彈的爆炸能量。

1982年:星系是怎樣出現的

宇宙學的一個流行理論認為,在宇宙大爆炸發生後不久,這個羽翼未豐的宇宙經歷了一段時間的快速膨脹。霍金是第一個發現在膨脹期間量子波動(物質分布的微小變化)如何令星系在宇宙中發展的人之一。宇宙結構首先會發生可見的微小變化,由於重力作用,物質聚集在一起。由最近的天空圖可以看到大爆炸的微弱餘輝,揭示了霍金所展示的各種變化。

1983年:宇宙的波函數

霍金花費了大量時間試圖發展量子引力理論。他將他的歐氏量子引力思想運用到黑洞中,在1983年與芝加哥大學的吉姆哈特勒合作提出了「宇宙的波函數」,理論上它可以用來計算我們周圍看到的宇宙的性質。

霍金的一系列激進發現使他在1974年當選為皇家學會會員,年僅32歲。五年後,他成為劍橋的盧卡斯教授,這是英國最崇高的學術席位,艾薩克·牛頓便曾擔任此職。霍金在此席位上工作了30年,後來成為理論宇宙學中心的研究主任。

《時間簡史》使霍金成為明星。該書於1988年首次發行,在「星期日泰晤士報」暢銷書排行榜上佔據了前所未有的237周,進入吉尼斯世界紀錄。《時間簡史》共售出1000萬冊,並被翻譯成40種不同的語言。

在宇宙學方面,霍金是一位高聳入雲的人物。他獲得了阿爾伯特愛因斯坦獎,沃爾夫獎,科普利獎章和基礎物理獎。然而,他從未獲得諾貝爾獎。

他在2010年出版的《大設計》一書中,宣稱宇宙不需要上帝來設計。「我認為大腦是一台電腦,當它的組件失效時便會停止工作。破碎的計算機沒有天堂或來世; 這是一個害怕黑暗的人的童話故事。」他說。

他還談到了死亡,這是一場比醫生想像的更遙遠的地平線。「過去49年來,我一直過著可能早逝的生活。我不害怕死亡,但也不急於死亡。我有很多想先做的事情」他說。

他的確做到了許多。


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