不要忘了,他始终笑对生活,他已经离开了我们霍金

3月14日 , 又被称为“圆周率日”(Pi-day) , 也是现代最伟大的物理学家爱因斯坦的诞辰 , 如今又要加上一项 , 是当代最伟大物理学家之一斯蒂芬·霍金逝世的日子 。
是的 , 霍金的传奇色彩似乎是命中注定的 , 因为他出生的日子1942年1月8日是意大利著名物理学家伽利略诞辰300周年;从1979年到2009年 , 霍金又担任剑桥大学的卢卡斯数学教授 , 这个职位的第二任职者就是历史上最伟大的物理学家牛顿 。
▲童年霍金(左)
霍金的研究课题也跟伽利略、牛顿、爱因斯坦有直接的继承关系——现代天体物理学和宇宙学 。
最大贡献是奇点定理和霍金辐射
霍金最初在1970年代的研究是关于黑洞的性质 , 提出了奇点定理和霍金辐射 。
黑洞是爱因斯坦广义相对论的产物 , 奇点则是当物质进入黑洞之后 , 向中心聚集成为没有大小的“几何点” , 具有无限大的密度和能量 。
霍金和彭罗斯证明 , 黑洞中心的奇点是不可避免的 , 也就是真实存在 。在这样的点上我们现有的物理定律都会失效 。
霍金进一步提出 , 我们的宇宙起源时的大爆炸 , 实际上可以看成是黑洞奇点的反演 。这个研究推动了早期的宇宙学理论进展 。
▲年轻时的霍金 。
霍金还发现黑洞面积相当于它的熵 , 提出了黑洞面积不减定理(这已经被引力波观测所证实) , 并结合量子力学提出了黑洞蒸发理论 , 也就是所谓的霍金辐射 。
这个理论指出 , 由于黑洞附近的量子过程允许从真空里借出部分能量 , 如果负能量粒子会落到黑洞里面去 , 黑洞外的正能量粒子逃逸 , 在我们看来 , 黑洞就有了辐射 , 也就是“黑洞不是黑的” 。
霍金辐射目前还没有得到证实 , 这也是其被认为没有获得诺贝尔物理学奖的原因 。
▲霍金游览颐和园 。
对科学的追求从未止步
霍金后期的工作 , 集中于弦理论 , 这项研究试图解决当代物理学的一个主要矛盾 , 即爱因斯坦广义相对论和量子力学之间不能相容的问题 。
因为广义相对论描述的是广延时空和运动 , 而量子力学处理的对象是分立的量子现象 , 如何把它们统一起来吸引了霍金的研究兴趣 。
霍金参与发展了M理论 , 这种理论认为弦或者膜是组成物质的最基本单元 , 所有的基本粒子如电子、光子、中微子和夸克都是弦或膜的不同振动激发态 。
虽然霍金最主要的工作是在上个世纪七八十年代做出来的 , 但他对于科学的追求从未止步 , 一直在科学前沿奋斗 。
用华人数学家丘成桐先生的话说 , 他有“无比的勇气……无比的毅力、无比的集中、无比的兴趣” 。
一直到这个世纪 , 他仍然在尝试深入理解黑洞和宇宙的本质 , 并且不惮于推翻自己早年的科学设想 。
比如在2014年初 , 他还在Nature发表论文 , 试图解决黑洞理论中的“火墙悖论” , 他创新性地提出黑洞的表面可能不是稳定的 , 从而不存在边界悖论 , 也就是我们需要从理论重新去理解黑洞表面的性质 。
始终以积极乐观的科学精神鼓励世人
当然对于我们来说 , 霍金更是一位畅销科普书作家 , 无论是他的《时间简史》《果壳中的宇宙》《大设计》《我的简史》 , 还是他和女儿合著的科学小说《乔治的宇宙》 , 都是现象级的科普书 。