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三分钟了解霍金生前的学术贡献

柴知道  · 公众号  ·  · 2018-03-14 12:39

正文


你所认识的霍金


是一个影响世界的 畅销科普作家


是一个身患渐冻症,却智商超群的 励志物理学家


但是,作为一名理论物理学家的霍金


做出了哪些重要的学术成果——你了解吗?




在霍金做出的众多贡献中,最主要的是以下两个:


1,奇点定理


2,霍金辐射



嗯,虽然完全看不懂在说什么,但是听起来感觉很厉害的样子。


那么,在具体介绍每一个研究成果之前,


你必须要先了解一个概念——黑洞。


根据爱因斯坦的广义相对论,人们计算发现:


宇宙中会存在一种特殊的时空区域,其质量如此之大,引力是如此之强,以至于它里面的物质,甚至连光,都跑不出去,所以人类也没有办法直接看到它。



人们给它起了一个形象的名字——就叫黑洞。


不过,凭借间接的观察测算,科学家们还是确认了,


这个由广义相对论计算出来的东西,的确是真实存在的。



终于可以进入正题了~


我们的主角霍金,这两项贡献都和黑洞密切相关。


首先第一个——奇点定理:


这个“奇点定理”,通过数学运算证明了:


黑洞里必然有一个体积无限小,密度无限大的“奇点”。



这个奇点,如此的违反直觉,难以理解。


但却是霍金通过严密的数学计算得出的,无法回避的存在。



不仅如此,霍金和彭罗斯还进一步推论,


我们的宇宙也是从这个奇点开始,逐渐膨胀成为我们现在的宇宙的。


这——也就是我们熟悉的宇宙大爆炸理论。


奇点定理,说白了, 就是从爱因斯坦广义相对论出发,进行的一些重要的数学推演。


这项研究,对于人类理解黑洞和宇宙,有着重要的意义。


霍金的第二个主要贡献,叫“霍金辐射”。


霍金结合量子力学的相关原理,提出了一个惊人的设想:


黑洞,这个一毛不拔,吞噬一切的家伙,其实也在不断向外辐射出粒子!



在霍金描绘的图景里,黑洞像是在“蒸发”一样,一点点损失着能量,直到最后一刻。


他大胆地将“广义相对论”与"量子力学"相结合,


通过一系列漂亮的数学证明,从能量的角度,令人信服地完善了“黑洞”理论。


这个理论性预测也因此被命名为“霍金辐射”。


以上,奇点定理、霍金辐射就是霍金上世纪70年代所作出的,对学界影响最大的两个学术贡献。


说到这,我们不得不补充一点。


就是近一个世纪的理论物理学研究,其实就是在两个底座上盖双塔大楼。


一个底座,是爱因斯坦建立的相对论。


另一个,是普朗克等人创立并发展的量子力学。



在这两个颠覆性的伟大的底座之上,这一个世纪以来的理论物理学家们,一点儿一点儿地修建起辉煌的理论大厦。







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