霍金究竟作出了什么贡献

或许大多人都和大话君一样，对于霍金的了解只是基于学校课本上的简短介绍，但是我相信，对自然科学稍感兴趣的同学，绝对会对他印象深刻。惊讶的不仅是他全身瘫痪，不能言语，只有三根手指可以动，更令人感叹的，是他那仅有的“先知”一般的大脑，对宇宙科学的大胆探索和预测，一次次刷新着人类的宇宙观。

“宇宙之王”的称号，当之无愧。

当然，大话君并不是一个“霍金吹”。因为宇宙科学，对于我们大多数人的认知来说，实在过于遥远，所以，对于霍金的成就，我们是没有具体概念的。那么，霍金到底对人类有实质性的贡献呢？

基本介绍

斯蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking），1942年1月8日出生于英国牛津。出生当天正好是伽利略逝世300年忌日。

霍金毕业于牛津大学（University of Oxford）和剑桥大学（University of Cambridge），并获剑桥大学博士学位。

1963年，21岁的他不幸被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症即运动神经细胞病。当时，医生曾诊断身患绝症的他只能活两年，可他一直坚强地活了下来。

1965年，23岁时他取得了博士学位留在剑桥大学进行研究工作。

科学方面

霍金的研究领域是引力与黑洞。他的主要贡献有两个：奇点定律（1970）与霍金辐射（1974）。

奇点定理：Roger Penrose（彭罗斯，似乎更牛） 一起开创性地运用拓扑学的方法，证明广义相对论方程导致奇点解，间接地证明了大爆炸奇点的存在。

霍金辐射：受Bekenstein熵的启发下，运用弯曲时空背景下的量子场论方法，证明黑洞像热力学黑体一样对外辐射。这是广义相对论和量子力学相结合的第一个典范，具有特殊的重要性。

霍金的主要工作都作于上世纪60年代末70年代初黑洞研究大发展时期，他的早期工作对引力与黑洞领域起到了非常大的促进作用。其证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理，提出了黑洞蒸发现象和无边界的霍金宇宙模型。在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。

公众对霍金的印象是一个宇宙科学家，他的研究对象是宇宙，但其实他对观测天文并不感兴趣，只有几次用望远镜观测过。他的研究方式主要是通过猜想和理论相结合做出预言性结论（这或许是令很多人不能信服的原因吧）。

霍金认为他一生的贡献是，在经典物理的框架里，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大；但在量子物理的框架里，他指出，黑洞因辐射而越变越小，大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平，而且整个宇宙正是起始于此。

科普方面

霍金作为当代理论物理的代言人，对于在公众面前宣传理论物理作用是极大的。这一影响力应该无人能出其左右。

当然，霍金在学术界的名气是与其贡献相称的。同行们将霍金视为上世纪70年代以来在引力和黑洞领域作出杰出贡献的众多学者之一。而并没有把他摆在诸如牛顿、爱因斯坦，等人之上。但是，他在公众面前的名气令人匪夷所思。其一方面来自其研究领域的普遍吸引力——你很难找到比诸如时空、宇宙这样更吸引大众的主题了，何况研究领域涉及到拿爱因斯坦这样的大牛。传言，也因为剑桥大学霍金团队以及出版商的运作，将他包装成了“伟大”的科学明星。

其代表作《时间简史》（1988），探索着宇宙的起源，凭借丰富的想象，精妙的构思，字字珠玑，阐释宇宙未来之变，神奇而美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册，被译成近40种语言。

《果壳中的宇宙》是霍金继《时间简史》后最重要的著作。霍金在书中，再次把我们带到理论物理的最前沿，用通俗的语言向我们解释宇宙的原理，谁也无法想象果核与宇宙的联系，而霍金正向我们生动，形象地讲述这些神奇。和《时间简史》一起成为全世界最畅销的科普著作之列，影响力可见一斑！

作为一位大半生困在轮椅上人，霍金至今仍然在坚持科研和写作，身残志坚，与命运抗争，这种精神绝对称得上伟大。

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霍金是这个时代这个世界上最伟大的物理学家。他也被称为不用望远镜就可以看到宇宙深处的人。霍金当初写下的时间简史在当时创下了销售记录。几乎每一个科学家，每一个热爱科学的人都拜读过他的作品。还推翻了爱因斯坦的绝对相对论，提出了一种更加合理解释物理学的理论，但是也同时提出了一种新的挑战，让人们在全新的观念中得到了蜕变，真正的认识进一步的认识到了物理学的作用。现在我们只要提到物理学，就不可能避开霍金这个人物。

量子物理、黑洞论、外星和宇宙研究这几个当面都有突出的贡献和成就。在霍金没有提出黑洞理论之前，宇宙是非常神秘的。我们无法解释恒星在爆炸之后他们的过去和未来，霍金提出了黑洞这种高密度的天体，足以解释恒星爆炸之后，他们会演变成什么一样的存在。黑洞里面没有时间和空间的概念，没有任何感觉的存在。霍金的黑洞理论的提出彻底改变了人们对宇宙的认识，改变了人们对传统的观念，对宇宙的认知都会进一步的深刻。

霍金还提出了一种全新的无边界宇宙论，就是这个宇宙没有任何的边界。不是我们肉眼可见的一种存在，都是从无到有自己创造的，宇宙大爆炸的理论更是颠覆了人们心中的传统观念。

霍金还断言外星人确实是存在的，在地球之外还存在着更加高级的文明，更多的生命。而且现在我们可能已经发现了，但是我们没有对外进行公布。这是一个我们平常人无法理解的层面。但是在霍金看来却是非常的简单，他的智慧已经超越了绝大多数人，他已经是超越了人类的存在。

史蒂芬·威廉·霍金是本世纪享有国际盛誉的伟人之一，剑桥大学数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家。荣获英国剑桥大学卢卡斯数学教席，这是自然科学史上继牛顿和狄拉克之后荣誉最高的教席。

20世纪70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。凭一本薄薄的《时间简史》征服了全世界3000万读者。黑洞理论使量子论和热力学在“霍金辐射”中得到完美统一，而他在20世纪80年代提出的无边界设想的量子宇宙论，解决了困扰科学界几百年的“第一推动”问题。

斯蒂芬·威廉·霍金的研究为理解黑洞和宇宙本源奠定了基础，不过据他本人指出，他在动画片《辛普森一家》（The Simpsons）和科幻剧集 《星际迷航：下一代》（Star Trek：The Next Generation）中的演出也同样精彩。

霍金在《大设计》中强调，宇宙不需要一个造物主或“上帝”，以“哲学已死”开篇，这意味着人类将从愚昧的自我奴役超脱出来，其否认了纯哲学和宗教可以真正解释自然，这也表明各大宗教只是古代精神世界探索未知，追求不灭解脱的体系，而非客观真理。随着时代的进步，人类文明也当奋起直追，不甘落后，这就是为什么世代有识之士追求存在、生命和宇宙的意义。解决这些命题本来应该是哲学家的任务，可惜科学的高度发展使得哲学无法跟上。

霍金希望解开宇宙诞生之时的奥秘，1970年代时，霍金将量子力学应用于解释黑洞现象，在之后的30年中，用量子力学解释整个宇宙已经变得更加困难了。霍金想找到一套可以完美解释整个宇宙现象的理论来说明137亿年诞生直到现在的宇宙，但是多年过去了就算无限接近他仍然没有得出结论。按照他的量子力学理论，宇宙诞生是大爆炸产生的，这是一个被压缩的无限小却具有超大重力的物质（也可以理解成密度无限大）爆炸的产物。量子力学的理论范畴不能够解释这一个过程是如何进行？为什么会这样？霍金说“那必须有一套可以描述小规模重力的理论”。

霍金的同事，伦敦玛丽皇后学院的麦克·格林（Michael Green）参与建构的超弦理论，简称为“弦论”，指出所有粒子和自然力量，其实都是在震荡中的像弦一样的微小物体，解决了霍金一直想努力解答的重力问题，该理论必须建立在宇宙必须有9、10甚至是大于11个的维度中，而人类身处的三维世界可能仅仅是真正的宇宙的其中一个膜。

2014年1月24日，英国著名科学家斯蒂芬·霍金教授再次以其与黑洞有关的理论震惊物理学界，在《黑洞的信息保存与气象预报》（Information Preservation and Weather Forecasting For Black Holes）的论文中，霍金指出，由于找不到黑洞的边界，因此“黑洞是不存在的”，不过“灰洞”的确存在。这是为了解决“防火墙”问题于新理论中设定“黑洞不存在”，其并非真不存在。黑洞的边界又称“视界”，经典黑洞理论认为，黑洞外的物质和辐射可以通过视界进入黑洞内部，而黑洞内的任何物质和辐射均不能穿出视界。

霍金的“灰洞”理论认为，物质和能量在被黑洞困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。他在论文中承认，自己最初有关视界的认识是有缺陷的，光线其实是可以穿越视界的。当光线逃离黑洞核心时，它的运动就像人在跑步机上奔跑一样，慢慢地通过向外辐射而收缩。“经典黑洞理论认为，任何物质和辐射都不能逃离黑洞，而量子力学理论表明，能量和信息是可以从黑洞中逃离出来的。”霍金同时指出，对于这种逃离过程的解释需要一个能够将重力和其他基本力成功融合的理论。在过去近一百年间，物理学界没有人曾试图解释这一过程。

对于霍金的“灰洞”理论，一些科学家表示认可，也有人持怀疑态度。美国卡夫立理论物理研究所的理论物理学家约瑟夫·波尔钦斯基（Joseph Polchinski）指出，根据爱因斯坦的重力理论，黑洞的边界是存在的，只是它与宇宙其他部分的区别并不明显。其实，早在2004年霍金就曾做出过类似表示。当年7月21日，霍金在“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上指出，黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样，对其周遭的一切“完全吞噬”，事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息可能会在某个时候释放出来。

1973年，霍金称自己通过计算得出结论，黑洞在形成过程中其质量减少的同时，还不断在以能量的形式向外界发出辐射。这就是著名的霍金辐射理论，该理论提到的黑洞辐射中并不包括黑洞内部物质的任何信息，一旦这个黑洞浓缩并蒸发消失后，其中的所有信息就都随之消失了，这便是所谓的“黑洞悖论”。这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的。

30多年来，霍金试图以各种推测来解释这一自相矛盾的观点。霍金曾表示，黑洞中量子运动是一种特殊情况，由于黑洞中的引力非常强烈，量子力学在此时已经不再适用了。霍金的这种说法并没有让科学界众多持怀疑态度学者信服。现在看来，霍金终于给了这个当年自相矛盾的观点一个更具有说服力的答案。霍金称，黑洞从来都不会完全关闭自身——霍金辐射，它们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量，随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。

2016年8月16日，海法以色列理工学院的教授杰夫斯坦豪尔（Jeff Steinhauer）在出版的《自然物理学》杂志中一篇论文上证明了霍金辐射的量子效应。他制造一种声音黑洞而非光黑洞，使用的是带声音粒子即声子“视界”的长管。2014年斯坦豪尔教授发现，视界上随机产生了声子。在他最新的结果中，斯坦豪尔证明这些声子是一对相关声子中的一个，从而证明了霍金辐射的量子效应。

史蒂芬·威廉·霍金是本世纪享有国际盛誉的伟人之一，剑桥大学数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家。荣获英国剑桥大学卢卡斯数学教席，这是自然科学史上继牛顿和狄拉克之后荣誉最高的教席。

20世纪70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。凭一本薄薄的《时间简史》征服了全世界3000万读者。

黑洞理论使量子论和热力学在“霍金辐射”中得到完美统一，而他在20世纪80年代提出的无边界设想的量子宇宙论，解决了困扰科学界几百年的“第一推动”问题。

史蒂芬·威廉·霍金，1942年1月8日—2018年3月14日），出生于英国牛津，英国剑桥大学应用数学与理论物理学系物理学家，著名物理学家、宇宙学家、数学家。

霍金毕业于牛津大学、剑桥大学，1979年至2009年任卢卡斯数学教授，后为荣誉卢卡斯数学教授（牛顿曾任此职，是人类历史上最伟大的教授职位）。

霍金是继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家和当代最伟大的科学家，人类历史上最伟大的人物之一，被誉为“宇宙之王”。他的代表作品有《时间简史》、《果壳中的宇宙》、《大设计》等。

2015年7月20日，史蒂芬•霍金启动了人类历史上规模最大的外星智慧生命的搜索行动。2016年1月，史蒂芬·威廉·霍金获得卢德奖。

参考资料：

百度百科词条   斯蒂芬·威廉·霍金

霍金的成就：

1、奇性定理：补充了爱因斯坦广义相对论的不足之处。开创性地运用拓扑学的方法，证明广义相对论方程会导致奇点解，间接地证明了大爆炸奇点的存在。而爱因斯坦早先是否认奇点存在的，甚至还写过论文以论证其不可能性。

2、霍金辐射：1974年霍金发表《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。

3、提及宇宙黑洞，霍金绝对是无法绕开的一位主要贡献者。除了在学术上的高超造诣外，凭借全球知名度和身残志坚的斗志，霍金在科普传播和激励鼓舞方面也给后人竖下了榜样。

4、学术贡献：凭借奇点定理和霍金辐射，霍金提出了无边界宇宙理论。首次尝试从科学而非神学的角度，解释时间的起点和宇宙的起源，第一次把上帝从宇宙的创造物中完全摒除出去。直接证明了亚里士多德、奥古斯丁、牛顿等人曾在宇宙中为上帝杜撰的那个关于“第一推动”的神话，完全是虚幻的。

5、星际移民假说：早在2011年，霍金在接受美国视频共享网站BigThink访谈时就称地球将在两百年内毁灭，人类要想活命只能移民外星球。他预测，到2600年，世界将拥挤得“摩肩擦踵”，电力消耗将让地球变成“炽热”的火球。想要避免这样的世界末日，最好的方法就是移民到太空，探索人类在其他星球上生活的可能。

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