霍金的成就有哪些

蝎子草2023-05-01  22

史蒂芬·霍金,是当今世界最著名的物理学家,黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人,著名的《时间简史》的作者。现任剑桥大学数学中心主席,这个职位是牛顿生前职位。

霍金的成就:

斯蒂芬·威廉·霍金的研究为今天我们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。霍金在《大设计》的开篇中说到“哲学已死”就是这个意思。

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”。

最新的科学突破是霍金的同事,伦敦玛丽皇后学院的麦克·格林(MichaelGreen)参与建构的超弦理论,简称为“弦论”,这理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,这个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……

为数众多的世界各地科学家正在太空和地球做相关的实验来证明弦论以及从实验来证明从而支持霍金的黑洞理论和量子理论。2014年1月24日,英国着名科学家斯蒂芬·霍金教授再次以其与黑洞有关的理论震惊物理学界,在日前发表的一篇论文中承认,“黑洞是不存在的”,不过“灰洞”的确存在。在这篇名为《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”,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。

霍金的最新“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。这就是着名的霍金辐射理论,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。

霍金的主要成就有:证明了奇性定理、创作了《时间简史》、提出了黑洞蒸发论、发现霍金辐射、提出无边界条件猜想等。霍金原名是斯蒂芬·威廉·霍金,出生于英国牛津,是英国剑桥大学著名物理学家、现代最伟大的物理学家之一、20世纪享有国际盛誉的伟人之一。

成就简介

奇性定理:指在现在的宇宙膨胀相的开端,时空被高度地畸变,并且具有很小的曲率半径。宇宙大爆炸有一个初始奇点,那是时间开始的地方。黑洞内部有一个奇点,那是时间终结的地方。

霍金辐射:霍金辐射,是一种关于黑洞的理论。其要旨是:黑洞会放出黑体辐射,这是由斯蒂芬·霍金在1972年建立它的数学模型的。霍金辐射的理论能说明如何降低黑洞的质量而导致黑洞蒸散的现象。

无边界条件:宇宙是一个从欧氏空间向洛氏时空的量子转变,从量子态宇宙或宇宙波函数的观点来看,欧氏空间来自绝对的无,这就实现了宇宙的无中生有的思想。

霍金是当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是当今享有国际盛誉的伟人之一,被称为在世的最伟大的科学家之一,还被称为“宇宙之王”。

霍金的故事

11959年17岁的霍金入读牛津大学的大学学院攻读自然科学用了很少时间而得到一等荣誉学位,随后转读剑桥大学研究宇宙学。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。

21985年,他因患肺炎做了穿气管手术,被彻底剥夺了说话的能力,演讲和问答只能通过语音合成器来完成。

3他因患肌肉萎缩性侧索硬化症,禁锢在轮椅上达50年之久,却身残志坚,克服了残疾之患而成为国际物理界的超新星。他不能书写,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”——无边界条件。尽管他那么无助地坐在轮椅上,他的思想却使人们遨游到广袤的时空,渐渐解开宇宙之谜。

上帝既造就天才,也造就傻瓜,这不取决于天赋,完全是个人努力程度不同的结果。霍金的故事时时刻刻提醒我,成功与否取决于努力程度,而不是天赋。 唯有努力才是成功的不二法门。他不屈不挠、不向命运低头的精神,激发我的心智,他不但是我意志力的导师,更是阅读中最能启发我的好挚友!

斯蒂芬·霍金 (Stephen Hawking) 是国际著名数学家、理论物理学家,英国剑桥大学应用数学和理论物理系终身教授。这位生于1942年的当代享有盛誉的杰出学者,被称为在世的最伟大的科学家之一。 霍金先后毕业于牛津大学和剑桥大学三一学院,并获剑桥大学哲学博士学位。在大学学习后期,开始患“肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症”(简称ALS,运动神经元疾病),半身不遂。他克服身患残疾的种种困难,于1965年进入剑桥大学冈维尔和凯厄斯学院任研究员。这个时期,他在研究宇宙起源问题上,创立了宇宙之始是“无限密度的一点”的著名理论。1969年任冈维尔和凯厄斯学院科学杰出成就研究员。1972年后在剑桥大学天文研究所、应用数学和理论物理学部进行研究工作,1975年任重力物理学高级讲师,1977年任教授,1979年任卢卡斯讲座数学教授。其间,1974年当选为皇家学会最年轻的会员。 霍金的成名始于对黑洞的研究成果。他在统一20世纪物理学的两大基础理论--爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论方面走出了重要一步。他的不朽名著《时间简史:从大爆炸到黑洞》,从研究黑洞出发,探索了宇宙的起源和归宿。他于1978年和1988年先后获得物理学界两项大奖,即阿尔伯特·爱因斯坦奖和沃尔夫奖。1989年霍金获英国爵士荣誉称号,他还是英国皇家学会会员和美国科学院外籍院士。 1985年霍金丧失语言能力,表达思想唯一的工具是一台电脑声音合成器。他用仅能活动的几个手指操纵一个特制的鼠标器在电脑屏幕上选择字母、单词来造句,然后通过电脑播放声音,通常制造一个句子要5、6分钟,为了合成一个小时的录音演讲要准备10天。 著有《空间-时间的大比例结构》(1973,合著)、《广义相对论:爱因斯坦百年评论》(1979,合编)、《超空间和超重力》(1981,合编)、《宇宙之始》(1983,合编)、《时间简史》(1988年)、《果壳中的宇宙》、《霍金讲演录》、《乔治开启宇宙的秘密钥匙》等。

霍金史蒂芬·霍金是英国著名的天文物理学家和宇宙学家

霍金的成就可以概括为:

第一,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是霍金和彭罗斯一道证明了广义相对论是不完备的

第二,黑洞理论

第三,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,而且是自足的,它不需要上帝在宇宙初始时的第一推动

对于奇性定理、黑洞面积定理、黑洞霍金辐射和无边界宇宙理论,一个人生前拥有其中的任何一项成就,就足以名垂不朽而霍金却拥有了这些理论的全部

斯蒂芬·霍金最为人所知的也许就是他在1974年发现了黑洞放射以及1983年与圣塔巴巴拉的吉姆·哈特尔(Jim Hartle of Santa Barbara)共同宣布的无边界构想而出名他出版了许多书籍,包括与G F R 艾里司(G F R Ellis)合著的《空时的大型结构》,与W 伊斯瑞尔(W Israel)合著的《广义相对论述评:纪念爱因斯坦百年诞辰》和《引力300年》他还出版了两本通俗读物:最为畅销的《时间简史》,还有后来的《"黑洞和婴儿宇宙"及其他论文》霍金教授共有12个名誉学位,在1982年获得了高英帝勋爵士头衔以及在1989年获得了大英帝国荣誉爵士头衔

他拥有众多奖章和荣誉头衔,是皇家学会成员,以及美国国家科学院院士现在斯蒂芬·霍金享受着充实的家庭生活(他有三个孩子),继续着对理论物理学研究,同时周游世界发表演讲

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