霍金的贡献是哪些(悼念霍金去世一周年,那他都有什么成就呢?)

100次浏览     发布时间:2024-08-20 11:00:20    


霍金

缅怀这位大神的同时,如果能对他的成就稍微有点了解,那发朋友圈都显得有底气了。

所以,我们今天就来聊一聊:霍金一辈子都干了些什么呢?

这要从他上大学时候说起,话说当时他读博士生特别想选霍伊尔教授,结果人家不要他,不过出来混总是要还的。此话怎讲呢?

话说霍伊尔教授一直在取笑一个宇宙模型,还给这个宇宙模型取名叫做“the Big Bang”,也就是宇宙大爆炸,而霍金的复仇就要从宇宙大爆炸说起。

什么是宇宙大爆炸?

话说从古到今,宇宙起源就一直都是个学术圈的热搜话题,很多狠人都思考过,直到几千年后,出现了一位喜欢仰望星空的大爷叫做哈勃。

他发现,离地球远的天体,在正在远离地球,而且是越来越远。这个发现让哈大爷开始怀疑人生...

于是,他开了个脑洞:既然宇宙在不断膨胀,那如果把它退回去,是不是就是一个点呢?

然后这个点发生了大爆炸,才形成了现在的宇宙,并且一直膨胀下去?

这就是著名的宇宙大爆炸。

不过,霍金喜欢的这位霍伊尔教授是反对宇宙大爆炸学说的,他的学说叫做稳恒态宇宙模型,意思就是说,宇宙从古到今就一个样,没变过。霍金一开始也很认同霍伊尔教授的理论。

后来,他发现不对,这个模型里面有个常数算错了,经他一推导,就推出了大爆炸模型。于是,霍金在博士论文中用了很大的篇幅证明了霍伊尔是错的,并提出自己的宇宙大爆炸模型,这也是霍金的第一个学术成就,还顺便报了仇,真应了那就话:今天的你对我爱答不理,明天的我让你高攀不起。

PS:宇宙大爆炸模型不是霍金首创的,在他之前就有人提出过。

后来,霍金开始了自己的学术生涯,一次偶然的机会他看到一位叫做彭罗斯的数学家的一篇论文,就来了兴趣。他就联系了彭罗斯,两个人看对了眼,就开始合作,那他们研究的是什么呢?

奇点定理

所谓奇点定理,就是研究宇宙在娘胎里长啥样?

这也和宇宙大爆炸有关,刚才说到宇宙大爆炸往前推就是一个点,现在宇宙中所有的一切都来自于最初的那个点,也就是说:这个点的能量=宇宙中的所有能量。

所以,这个点的特点就是:密度无线大,能量无限大、体积无限小。

这个不一般的点,就叫做奇点。

这理论听上去很震撼有木有,唯独好像缺点证据。

后来科学家们陆续找到了许多的证据,观测上的证据有3K宇宙微波背景辐射,它是宇宙大爆炸后38万年左右的宇宙图象。

宇宙微波背景辐射

当然,科学家还找到了很多其他的观测证据。不过霍金没去观测,因为他的数学水平是真的杠杠的,他用数学证明了奇点存在的可能性。这也是他学术生涯的第二个成就。

霍金辐射

除了宇宙起源,霍金还喜欢研究黑洞。啥是黑洞?

话说,如果宇宙中有这么一颗恒星,比太阳大几圈,活了大半辈子,快挂了。但它不是直接打出gg,而是开始爆炸。这个状态就叫做超新星爆炸

最后炸掉外面的衣服,留下一个核。这个核的质量如果足够大,就会变成黑洞。

在宇宙中,黑洞是出了名的质量超大,脾气超差。根据爱因斯坦的广义相对论,质量会扭曲时空,产生引力。

举个例子:地球绕着太阳转,说白了就是太阳压弯了时空,地球自己沿着测地线溜了起来。

太阳和黑洞这个质量超大的天体比起来简直弱爆了,黑洞的引力超级大,大到可以把身边的所有东西吸进去,连光也不例外。

所以,很多科学家认为,黑洞只进不出。不过霍金认为:不,不是这样的!还是会有粒子跑出来。但问题是,霍金你很牛这没错,但不能有特权呀,不能光说不做呀!你既然这么说就得证明给我们看!

霍金说,你们考虑真空的粒子涨落了么?

什么是真空的粒子涨落?

话说“真空”的宇宙中,根据海森堡不确定性原理,会在瞬间凭空产生一对正反虚粒子,然后瞬间消失,以符合能量守恒。这个现象后来也被科学家用实验证实了

那这和黑洞有什么关系呢?

霍金认为,如果这种真空的粒子涨落发生在黑洞附近,带负能量的虚粒子就会被黑洞吸进去,而带正能量的那个粒子没被吸进去。从外部观察者的角度上看,就好像观测到了黑洞吐出一个带正能量的虚粒子,所以黑洞就好像失去了能量,黑洞会这样慢慢地辐射能量,这就好像黑洞在蒸发一样。

不过,这过程很缓慢,根据霍金的理论,一个10多倍太阳质量的黑洞完全蒸发需要10的66次方年,宇宙诞生到现在都没这么久,所以很难验证。不过这个理论已经被主流科学界所接受,但还需要进一步被证实。比如:如果有人观测到黑洞蒸发,就会被证实。

霍金辐射是霍金最高的学术成就,也是上世纪70年代最高的理论物理学成就之一。不过,诺贝尔奖一般只颁给已经被证实了的理论,因为霍金辐射太难被观测到和证实。所以,我觉得这也是霍金没获得诺贝尔奖的原因之一。

伟大的科学家&科普作家

但不管怎么说,霍金都算得上是伟大的物理学家,他还有个特别拉风的tittle:剑桥大学卢卡斯数学教授。他的前任们都是大神,比如:经典力学的奠基人牛顿以及量子力学奠基人的保罗·狄拉克。

除了学术上的成就,霍金还被认为是最成功的科普作家,他的科普书被卖了上千万本,最有名的当属《时间简史》。他还出席了无数的讲座,可以说在科普上,他是当之无愧的第一。