當前位置:
首頁 > 知識 > 霍金的賭局

霍金的賭局

斯蒂芬·霍金大概是當今世界上知名度最高的物理學家了,他研究了廣義相對論中的奇點,為黑洞的存在找到了依據,還提出了黑洞可以發出輻射這樣顛覆人們認識的理論。而除了在專業領域的這些成就之外,讓他成為家喻戶曉的公眾人物的還是他的科普著作《時間簡史》。霍金把介紹高深物理問題的科普書寫成了全世界流行的暢銷書,在公眾中間掀起了宇宙學熱潮,這個成就可以說是前無古人的。霍金還有個引人注目的特點,就是好「賭」。他跟其他科學家有好幾個科學賭局,但現在就結果來看,霍金可以說是每賭必輸,實在是一個糟糕的「賭徒」。大家都希望他在新的賭局裡能扳回一把,以洗刷這個「臭名」。

第一個真正的黑洞

1974年,霍金和加州理工大學的物理學家索恩打賭,賭天鵝座X1不是黑洞,賭注則是一年的《閣樓》雜誌。這是一本將色情、醜聞和感官刺激集於一身,比《花花公子》還色情的雜誌。

天鵝座X1是一個位於天鵝座的X射線源,它有一顆巨大的藍超巨星伴星。這顆超巨星拋出的物質被天鵝座X1吸積,螺旋落下的過程中溫度會升高到數百萬度,發出強烈的X射線。天文學家通過觀測得到藍超巨星的光譜就可以分析出它運動的速度,而根據速度就可以得出天鵝座X1的質量信息。天文學家通過這樣的方法發現,天鵝座X1的質量至少相當於3個太陽,這已經超過了中子星的質量極限,所以他們懷疑這是一個黑洞,這也是人們發現的宇宙中第一個黑洞的候選者。

其實對於霍金個人來說,是希望天鵝座X1確實是黑洞的。他一生的工作主要是圍繞黑洞展開的,所以霍金打這個賭,其實是輸了最好。

到了1990年,越來越多的觀測顯示天鵝座X1的確是一個黑洞,霍金也就心甘情願地承認自己輸了,而且確定的那一刻,他比贏了還高興。霍金認輸的方式也別具一格,他到南加州大學演講,當時索恩在莫斯科,於是霍金來到加州理工,叫人打開索恩辦公室的門,把當年的賭據翻出來印上拇指印表示認輸。當然,他也沒有忘記給索恩訂了一年的《閣樓》。

自然討厭裸奇點

1991年,霍金又和索恩以及另外一個物理學家普雷斯基打賭,賭的則是「裸奇點是否存在」,霍金主張裸奇點是不存在的。這次的賭注是100英鎊,另外輸家還要給贏家提供「可以覆蓋裸體」的T恤衫,上面要印有承認失敗的文字。

所謂奇點是宇宙中密度無窮大,或是時空的彎曲程度無限大的點,我們現有的物理理論在奇點上都將失效。如果奇點在宇宙中隨便存在,必然會擾亂我們對宇宙的觀測,可能讓宇宙變得無規律可循。幸好,普通黑洞的奇點都是包在它們自己的視界裡面的,困在這個光都無法逃出的牢籠中,奇點就不會擾亂外面的世界了。所以有的科學家乾脆提出了一個宇宙監督假設:任何一個奇點都是被視界包圍著的,也就是說奇點都穿著視界做成的「衣服」,沒有視界包圍,也就是不「穿衣服」的裸奇點是不存在的。但是也有科學家認為,理論並沒有排除裸奇點存在的可能,而大爆炸開始的奇點不就是個裸奇點么?

美國得克薩斯大學的物理學家利用超級計算機對黑洞蒸發、坍縮的過程進行了計算,發現在某些初始條件下視界的確可能消失,讓裸奇點暴露出來。很快其他科學家也得到了類似以及更精確的結果。面對日益增多的證據,到1997年,霍金終於扛不住了,只好不情願地承認自己失敗。他兌現了賭注,不過在送給兩位勝利者的T恤衫上印的是「自然討厭裸奇點」,套用了古希臘哲學家亞里士多德「自然厭惡真空」的說法。但霍金似乎還有些不服氣,認為裸奇點只有在極其特殊的條件下才可能出現,雖然在計算機模擬中可以出現,但實際中出現的概率非常小,其實還是相當於不存在。索恩對霍金的T恤衫和他認輸的態度都很不滿意,於是又進行了追加條件的賭局,賭的是「一般條件下能不能出現裸奇點?」而這個賭局至今尚未見分曉。

逃出黑洞

霍金和索恩除了經常做冤家對頭之外,也曾經聯合起來和普雷斯基打賭。1997年,他們賭黑洞中的信息能不能跑出來,賭注就是現實中的「信息」:失敗者要按照獲勝者的要求給對方買一本百科全書,黑洞中的信息能不能跑出來不確定,但百科全書裡面的信息是肯定可以讀出來的。其實,這個黑洞信息的問題就是源自霍金自己的理論:黑洞可以發出輻射。霍金和索恩認為,黑洞中雖然能有粒子跑出來,不過當初落入黑洞的物質信息已經沒了。也就是說,即使黑洞會發出輻射,這些輻射也無法告訴我們,當初落入黑洞的物質是什麼。這些信息可能被摧毀了,甚至可能泄露進了另外一個宇宙,但就是不能從黑洞中逃出來。而普雷斯基認為這與量子理論相衝突,信息不會就這樣被隨便摧毀掉,如果黑洞能蒸發,當初落入黑洞的物質的信息就應該能逃出來。

這次打賭的結果是霍金自己說服了自己。2004年,霍金的新理論表明黑洞的視界可以發生某種漲落,信息就可以趁這個時機從裡面跑出來。霍金承認他的新理論要讓科幻愛好者們失望了,因為和他當初設想的不同,信息不能通過黑洞跑到另一個宇宙去,這樣黑洞成為通往其他宇宙傳送門的設想就破滅了。霍金自己認輸了,但是他沒能說服索恩認同新觀點。另外雖然服輸了,在償還賭注時霍金還是耍了點心眼,普雷斯基要求的是一本棒球百科全書,霍金以英國不流行棒球運動買不到這本書為理由,給普雷斯基買了一本板球百科全書。

最新的賭局

2000年,霍金和密歇根大學的凱恩以100美元為賭注,賭在粒子加速器里不可能發現所謂的希格斯玻色子。希格斯玻色子是英國物理學家希格斯提出的一種粒子,人稱「上帝粒子」。之所以有這樣的綽號,是因為它在粒子物理中起到的作用非常重要,世上所有物質都是通過和希格斯玻色子相互作用才獲得了自己的質量。霍金認為,如果這種上帝粒子不存在,那才是真正有趣的事情,這樣的話粒子物理學就需要重大的改進。他的態度招致了粒子物理學家包括希格斯本人的不滿,2002年希格斯在報紙上發表了對霍金言辭尖刻的評論。

過去最強大的粒子加速器,費米實驗室的質子對撞機的確一直沒有發現希格斯玻色子,霍金可以說是領先一程。現在,隨著歐洲核子中心的大型強子對撞機的建成以及投入使用,這個賭局有希望得到個明白的結果。有趣的是,霍金本人的黑洞蒸發理論也有望通過大型強子對撞機製造出微型黑洞而得到證實。可以說大型強子對撞機不但關係到霍金賭注的100美元,還關係到諾貝爾獎的大筆獎金,但願他這次運氣好一些。


喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 大科技雜誌社 的精彩文章:

當漂白劑和氨混合後 會發生什麼?
動物中也很民主?

TAG:大科技雜誌社 |