轉:
3月14號物理學家霍金去世,相信你的朋友圈一定被刷屏了沉帮,昨天在咱們評論區(qū)也有很多讀者刷屏锈死,讓我說說霍金。
霍金是偉大的物理學家嗎穆壕?他最牛的成就是什么待牵?我們到底該怎么緬懷他?
今天我就選了幾個典型的喇勋、多數人關心的問題說說我的看法缨该,爭取讓你了解的霍金,比從朋友圈知道的能更深刻一些〈ū常現在開始贰拿。
霍金是牛頓和愛因斯坦之后最偉大的物理學家嗎蛤袒?
“偉大”是個不好測量的指標,“名望”比較容易測量膨更。有一次霍金跟同事在大學餐廳吃飯妙真,兩人邊吃邊聊,這時候一個人走過來跟霍金打了個招呼又走了荚守。同事問霍金“那是誰隐孽?”霍金說“那是名望”。名望差不多等于你不認識但是認識你的人的總數健蕊。霍金應該是牛頓和愛因斯坦之后最有名望的物理學家踢俄。
霍金的名望……是不是有很大一部分是來自《時間簡史》這本書缩功?是不是還因為他坐輪椅的形象?
外形對人的吸引是短暫和膚淺的都办,暢銷書作家也都是浮云嫡锌。我敢打賭,再過多少年琳钉,人們還會繼續(xù)談論霍金 —— 因為霍金有真東西势木。
你能不能具體說說霍金的科學成就,我聽說過“宇宙奇點”和“黑洞輻射”歌懒±沧溃可以說霍金是新物理學的開創(chuàng)者嗎?
很難說霍金開辟了新的物理學疆域及皂,他的主要工作基本都是在已有的框架之內的單點突破甫男。
比如說宇宙學,早在霍金學習物理之前验烧,有關宇宙起源的大爆炸理論就已經有了板驳。霍金開始物理研究的時候碍拆,還有一個與大爆炸理論并列的“穩(wěn)恒態(tài)理論”若治。也就是說,有些科學家相信宇宙起源于一次大爆炸感混,有些科學家不信端幼。
霍金曾經發(fā)表論文說明穩(wěn)恒態(tài)理論有問題,但是最終殺死穩(wěn)恒態(tài)理論弧满、證明大爆炸理論正確的還是有關微波背景輻射的天文觀測静暂,不是霍金的論文。不論如何谱秽,霍金出手參與之后洽蛀,就沒人相信穩(wěn)態(tài)理論了摹迷,大家都認可了宇宙起源于大爆炸。
霍金在宇宙學中的第一個過硬的工作是和彭羅斯一起郊供,使用廣義相對論峡碉,在大爆炸理論的框架之內,從數學上證明宇宙應該起源于一個“奇點” —— 一個密度無限大驮审、體積無限小的點鲫寄。這個工作只是階段性、純理論性的小試身手疯淫,因為奇點內一切物理定律都會失效地来,這是物理學家無法接受的。
不過霍金后來把量子力學也考慮進來熙掺,證明宇宙起源的這個“奇點”的“奇性”是可以去除的未斑,提出一個“無邊界”宇宙模型,這個工作就厲害多了币绩。
“黑洞輻射”是霍金的一個特別值得贊美的洞見蜡秽。傳統(tǒng)上我們認為黑洞就是一個……“黑”洞,一切物質掉進去就再也出不來缆镣,黑洞的質量只會增加不會減少芽突。但是霍金考慮到量子力學的效應,就發(fā)現“黑洞不是這么黑的”董瞻。
想要理解這一點寞蚌,我們首先得知道“真空不是這么空的”。量子力學要求真空中隨時都在發(fā)生正反粒子的產生和湮滅钠糊。也就是說睬澡,突然之間,平白無故地就產生一個正的粒子和它的反粒子眠蚂,然后這兩個粒子馬上又合在一起消失不見煞聪,整個過程稍縱即逝。
考慮到這一點逝慧,霍金說昔脯,如果正反粒子的產生和湮滅是正好發(fā)生在黑洞的邊緣,那會出現什么情況笛臣?有一種巧合云稚,一對粒子剛剛產生還沒有來得及湮滅的時候,正好其中一個粒子 —— 因為距離黑洞稍微近了一點 —— 被拉近了黑洞沈堡,而另一個粒子 —— 因為距離黑洞稍微遠了一點 —— 被留在了黑洞之外静陈,而且還跑遠了。
當然這里面還有一些物理細節(jié)我們就不詳細討論了。關鍵在于鲸拥,因為黑洞的存在拐格,現在世界上憑空多了一個粒子!而這個粒子是有能量的刑赶。那它的能量是從哪里來的呢捏浊?只可能是黑洞提供的!
也就是說撞叨,在這個過程中金踪,黑洞損失了能量。根據 E=mc^2牵敷,損失能量就是損失質量胡岔,所以黑洞的質量會因為這個過程而減少。整個過程就好像是黑洞輻射出來一個粒子一樣 —— 當然真實情況是黑洞釋放了一個真空中憑空產生的粒子枷餐。
這個過程就叫“霍金輻射”。因為霍金輻射尖淘,黑洞會被慢慢蒸發(fā)掉。
霍金還研究了黑洞的很多性質著觉,比如說兩個黑洞合并的話饼丘,總面積不會減少肄鸽,后來這個理論……
你說的這些確實挺有意思帜平,可是這到底有多大意義呢裆甩?我聽說物理學家的終極追求是一個“統(tǒng)一理論”,霍金對這個統(tǒng)一理論有什么貢獻嗎叨叙?
那倒沒有行楞。統(tǒng)一理論現在主要是超弦理論和 M-理論子房,這方面的頭面人物是愛德華·威滕⊥锟校活著的物理學家中边灭,史蒂文·溫伯格搞的弱電統(tǒng)一理論也是統(tǒng)一理論的重要一步⊥旨幔霍金對統(tǒng)一理論并沒有特別突出的貢獻予跌,不過他是M-理論的積極鼓吹者。
這就是為什么我剛才說霍金不是開疆拓土的那種人物善茎。實際上就拿宇宙學來說券册,現在最重要的一個理論模型是“暴漲”理論,也不是霍金的發(fā)明。
霍金是個將才烁焙,但不是帥才航邢。物理學的英雄人物實在是太多了。現在活著的物理學家中就有很多人比霍金厲害骄蝇。
那不還是說膳殷,霍金的名望是因為科普和殘疾嗎?
不是九火!霍金的工作的技術含量可能沒有別人高赚窃,但是他的工作給我們帶來了觀念的沖擊。
對智識分子來說岔激,霍金的最重要貢獻在于他用“無邊界條件”解決了宇宙起源的“第一推動”問題勒极。我們早就知道,現在宇宙中一切事物的運動受物理定律支配虑鼎,根本不需要有什么上帝辱匿。但是宇宙起源可不一樣。
如果宇宙起源于大爆炸炫彩,而大爆炸之前又什么都沒有匾七,那人們就有一個非常合法的問題:從什么都沒有,突然宇宙就起源了江兢,這到底是為什么呢昨忆?是誰點燃了大爆炸?是誰提供的這個無中生有的第一推動划址?是上帝嗎扔嵌?
霍金的無邊界條件限府,就解決了這個“無中生有”的問題夺颤。關鍵在于,“時間的開始”胁勺,也是量子力學的作用世澜。
咱們打個比方。我們知道放射性的物質會“衰變”署穗。一大堆碳-14寥裂,放在那里一段時間之后,就會有一些衰變成了碳-12案疲。那如果我們單獨只看一個碳-14原子核封恰,你知道它什么時候會衰變、又為什么會衰變嗎褐啡?
答案是沒有為什么诺舔,也不知道什么時候衰變。一個沒有衰變的碳-14,你只能知道他未來500年內衰變的概率低飒。如果過了100年许昨,它還是沒有衰變,那它就還是那個碳-14褥赊,一點都沒有變老糕档!再未來五百年它衰變的概率還是那么大。原子核衰變拌喉,不需要原因速那。
霍金從理論上說明,宇宙起源也是這樣司光。就好像原子核說衰變就衰變一樣琅坡,大爆炸也可以說開始就開始,不需要原因残家。
這就從理論上徹底排除了上帝存在的必要性榆俺。這個宇宙所有的事兒都自給自足了,根本不需要上帝參與坞淮。
對物理學家來說茴晋,霍金最大的貢獻可能是他對黑洞信息的研究。前面我們講了黑洞會因為霍金輻射而慢慢蒸發(fā)掉回窘。但是我們知道诺擅,霍金輻射出來的粒子純粹是真空中無中生有出來的,而霍金證明啡直,它跟黑洞內部有什么東西無關烁涌。這就有一個問題。
黑洞里的信息酒觅,哪去了撮执?
任何一個物理過程,如果你知道當前的所有信息舷丹,你就能推算以后的信息抒钱,信息不會消失。即便考慮到量子力學颜凯,物理學家也能說明谋币,波函數信息不會消失。
那么任何物體一旦掉進黑洞症概,它的所有信息就進入黑洞了蕾额。可是現在霍金證明了黑洞會被慢慢蒸發(fā)彼城,而且蒸發(fā)過程中釋放的輻射又跟黑洞內部的信息無關 —— 那豈不是說诅蝶,掉入黑洞的那些信息逼友,從此就在世界上徹底消失了嗎秤涩?
這個問題刺激了無數物理學家≈钠颍現在有各種解釋,但是還沒有達成統(tǒng)一意見筐眷。也許新的物理學就會從這里產生黎烈,或者至少,這個問題能被用來判斷各種新物理理論的有效性匀谣。
我明白了照棋,你是說,霍金這兩個研究帶來的觀念更新武翎,比提出一個新的理論框架更值得贊賞烈炭。
沒錯!其實物理學家很擅長提出各種理論框架宝恶。很多物理學家都有自己的“統(tǒng)一理論”的版本符隙,都用到復雜的數學,都很有技術含量垫毙。但是在有明確觀測或者實驗驗證之前霹疫,你不知道哪個對。公眾的印象可能覺得能用理論預言新物理是超能力综芥,但事實上是很多理論物理學家都在做預言丽蝎,最后真正證實的很少,就好像中獎一樣膀藐。
在我看來提出新觀念比提出新理論高級得多屠阻。特別是你提出的這個新觀念還能被人認可,經得起考驗额各,那就非常了不起国觉。
將來任何一個無神論者想要向人說明上帝不存在,他就不可能不提到霍金的“無邊界條件”臊泰。任何一個物理學家想要研究“信息”蛉加,他就繞不過去霍金輻射蚜枢。
霍金在黑洞方面的很多工作會被物理學家記住缸逃。物理學不可一日無黑洞,黑洞不可一日無霍金厂抽。比如說需频,霍金還證明,兩個黑洞合并的話筷凤,它們的總面積……
好昭殉,你說的有道理苞七。那霍金為什么沒得諾貝爾獎呢?
諾貝爾獎要求必須有充分的實驗或者觀測證據才行挪丢,也就是說諾貝爾獎要求你的研究結論必須肯定是對的蹂风。霍金的黑洞輻射效應非常微弱乾蓬,我們距離任何一個黑洞都太遠了探測不到這個輻射惠啄。至于早期宇宙的研究,也很難找到直接的觀測證據任内,畢竟當時沒有人在現場看撵渡。
不過霍金拿了諾貝爾獎之外幾乎所有重要的物理獎項。這些東西對他不重要死嗦,很多諾貝爾獎工作將會被人忘記趋距,而霍金將會被人記住。
近年以來霍金很喜歡談論外星人越除、地球毀滅节腐、人工智能的威脅這些話題,物理學家說這些這好嗎摘盆?
霍金不僅僅是一個物理學家铜跑,他還是一個有影響力的公眾人物,而且是一個非常有思想的人骡澈。這些問題讓霍金談比讓哲學家或者政客談更靠譜锅纺。霍金不是胡亂發(fā)表看法肋殴,如果你仔細讀他的原話囤锉,他是非常嚴肅的討論。
問題在于护锤,記者經常曲解他的話官地,弄一些聳人聽聞的新聞標題。不過即便是這樣烙懦,也比沒有這些討論好得多驱入。我們會非常懷念時不時就能聽說霍金又發(fā)表了什么言論的日子。
我們應該怎樣緬懷霍金呢氯析?
緬懷一個英雄最好的辦法就是繼續(xù)完成他的使命亏较。霍金是個純粹的人掩缓,他一心想知道世界到底是怎么回事兒雪情。大多數人不能理解霍金的物理理論,但是我們可以繼承他的精神你辣。
首先巡通,這個宇宙不需要上帝尘执。人類靠自己就可以探索宇宙的秘密,而且我們相信宇宙終究是可以被人類理解的宴凉。
其次誊锭,霍金非常樂觀,對人充滿善意弥锄÷酰霍金從來沒把自己當病人,他很幽默叉讥,他的書里充滿第一流的機智語言窘行。他喜歡冒險,還經常跟人打賭图仓。他一直到老都非常非彻蘅活躍,他想的事兒都是年輕人喜歡的東西救崔。
還有一點惶看,就是霍金是個腳踏實地的人。他靠理性計算而不是靠眼望星空去探索宇宙六孵,他不是像某些藝術家那樣整天講情懷纬黎,他從來都沒有過任何顧影自憐的姿態(tài)。
好的劫窒!以上就是今天全部內容本今,讓我們一起緬懷霍金。精英日課主巍,祝你每天都有收獲冠息。