史蒂芬霍金去世享年76岁 霍金对人类的贡献有哪些

摘要:根据英国天空新闻等多家媒体的报道,史蒂芬霍金3月14日去世,享年76岁。那么霍金一生给我们留下了哪些财富,对人类做出了哪些贡献呢?接下来,我们一起来了解一下霍金的一生吧!

导语:根据英国天空新闻等多家媒体的报道,史蒂芬霍金3月14日去世,享年76岁。那么霍金一生给我们留下了哪些财富,对人类做出了哪些贡献呢?接下来,我们一起来了解一下霍金的一生吧!

1968年

应用先前彭罗斯研究奇点时所发展出来的数学技巧,霍金团队获得很多关于大爆炸的存在与物理行为的重要结果。霍金与乔治·艾利斯于1968年发现,宇宙背景辐射的存在证实宇宙的确曾经发生过大爆炸。霍金与罗柏特·哲洛奇、彭罗斯合作将奇性定理加以延伸;他们表明,宇宙必须有一个初始奇点,时间与空间就是从这初始奇点开始演化。霍金与彭罗斯合作撰写关于最初时间的论文荣获1968年引力研究基金竞赛第二名。

1970年

隔年,霍金得到冈维尔与凯斯学院特别设立的“科学卓越贡献奖学金”,提供他在凯斯学院做六年研究的薪资。1970年,霍金与彭罗斯共同发表论文证明,假若宇宙遵守广义相对论,并且含有足够多的物质(如同现今观察到的数量),则它必定起始于大爆炸奇点。来年,霍金发表的论文《黑洞》赢得引力研究基金竞赛第一名。霍金与艾利斯共同撰著的《时空的大尺度结构》于1973年出版,这是霍金的第一本著作,现已成为经典文品,主要是探讨时空的基础结构,从粒子物理学尺度10-13cm到宇宙学尺度1028cm,应用微分几何来检试广义相对论的两个后果,第一个后果是恒星坍缩后形成黑洞与其所含有的奇点,第二个后果则是在宇宙初始时奇点的存在。

在对于奇点的研究告一段落之后,霍金开始转移焦点,开始研究黑洞。

1971年

今年他发表了三篇重要论文。第一篇论文指出,宇宙可能存在一种崭新种类的物体,称为原生黑洞,是在大爆炸的最早时刻经过高温与高压制成的微观黑洞。第二篇论文部分证明了无毛定理,不论黑洞是怎样形成的,它只具有三种性质:质量、角动量、电荷。第三篇论文阐明,黑洞的事件视界表面面积永不会减少,两个黑洞合并后的表面面积不会小于原先两个表面面积之和,这发现后来被命名为黑洞热力学第二定律。

因为任何粒子都无法从黑洞表面逃逸出去,所以黑洞的质量只能增加,不能减少;又由于黑洞的事件视界表面面积是决定于它的质量,所以表面面积也只能增加,不能减少。根据热力学第二定律,孤立系统自发地朝着热力学最大熵状态的方向演化。霍金认为,黑洞表面面积的增加很像熵的增加,不过这只是个类比。但是,约翰·惠勒的研究生雅各布·贝肯斯坦坚持主张,黑洞的表面面积可以用来量度熵;假若将一堆含有熵的物质丢入黑洞,则黑洞的熵必定增加,这会从黑洞的质量增加反映出来。霍金觉得贝肯斯坦的主张有误,假若黑洞具有熵,则必定可以测量出它的温度,它会辐射出能量,但是没有任何粒子可以从黑洞内部逃逸出去!1972-1973年间,霍金又与杰姆斯?巴丁、布兰登?卡特合作提出四条黑洞热力学定律。这些定律的形式看起来很像热力学定律。但是霍金强烈声明,黑洞不能辐射出任何能量,因此黑洞不具有熵。

《时空的大尺度结构》成功出版后,霍金开始专注研究量子引力──量子力学与广义相对论的结合。俄国物理学者雅可夫·泽尔多维奇与艾利西?斯塔宾斯基从不确定性原理推断出旋转中的黑洞会发射粒子,这些粒子是在事件视界外的邻近区域由黑洞的旋转能制成,因此会消耗黑洞的旋转能,直到黑洞不再旋转为止。霍金对于这研究觉得很好奇,因此,霍金与好友基普·索恩一起去俄国拜访泽尔多维奇与斯塔宾斯基,希望更多地了解他们的想法,索恩与俄国物理学者在过去五年间共同进行学术研究,在那里建立了丰富的人脉关系。会谈之后,霍金觉得俄国学者的数学方法稍显粗糙,他可以给出更好的结果,可是,经过仔细计算,他发现了一个令人惊讶的结果,不仅是旋转中的黑洞,甚至连静止的黑洞也会持续发射粒子,其能谱符合热力学黑体辐射的物理性质。这结果与黑洞热力学第二定律相互矛盾,并且支持贝肯斯坦关于熵的推论。

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