史蒂芬霍金的主要成就

　　霍金21歲時(shí)患上肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥（盧伽雷氏癥），全身癱瘓，不能言語，手部只有三根手指可以活動(dòng)。下面，小編為大家分享史蒂芬霍金的主要成就，希望對大家有所幫助！

　　史蒂芬·威廉·霍金是本世紀(jì)享有國際盛譽(yù)的偉人之一，劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)及理論物理學(xué)系教授，當(dāng)代最重要的廣義相對論和宇宙論家。榮獲英國劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教席，這是自然科學(xué)史上繼牛頓和狄拉克之后榮譽(yù)最高的教席。

　　20世紀(jì)70年代他與彭羅斯一道證明了著名的奇性定理，為此他們共同獲得了1988年的沃爾夫物理獎(jiǎng)。他因此被譽(yù)為繼愛因斯坦之后世界上最著名的科學(xué)思想家和最杰出的理論物理學(xué)家。憑一本薄薄的《時(shí)間簡史》征服了全世界3000萬讀者。黑洞理論使量子論和熱力學(xué)在“霍金輻射”中得到完美統(tǒng)一，而他在20世紀(jì)80年代提出的無邊界設(shè)想的量子宇宙論，解決了困擾科學(xué)界幾百年的“第一推動(dòng)”問題。

　　斯蒂芬·威廉·霍金的研究為今天我們理解黑洞和宇宙本源奠定了基礎(chǔ)，不過據(jù)他本人指出，他在動(dòng)畫片《辛普森一家》（The Simpsons）和科幻劇集 《星際迷航：下一代》（Star Trek：The Next Generation）中的演出也同樣精彩。

　　霍金在《大設(shè)計(jì)》中強(qiáng)調(diào)，宇宙不需要一個(gè)造物主或“上帝”，以“哲學(xué)已死”開篇，這意味著人類將從愚昧的自我奴役超脫出來，其否認(rèn)了純哲學(xué)和宗教可以真正解釋自然，這也表明各大宗教只是古代精神世界探索未知，追求不滅解脫的體系，而非客觀真理。隨著時(shí)代的進(jìn)步，人類文明也當(dāng)奮起直追，不甘落后，這就是為什么世代有識(shí)之士追求存在、生命和宇宙的意義。解決這些命題本來應(yīng)該是哲學(xué)家的任務(wù)，可惜科學(xué)的高度發(fā)展使得哲學(xué)無法跟上。霍金在《大設(shè)計(jì)》的開篇中說到“哲學(xué)已死”就是這個(gè)意思。

　　霍金希望解開宇宙誕生之時(shí)的奧秘，1970年代時(shí)，霍金將量子力學(xué)應(yīng)用于解釋黑洞現(xiàn)象，在之后的30年中，用量子力學(xué)解釋整個(gè)宇宙已經(jīng)變得更加困難了。霍金想找到一套可以完美解釋整個(gè)宇宙現(xiàn)象的理論來說明137億年誕生直到現(xiàn)在的宇宙，但是多年過去了就算無限接近他仍然沒有得出結(jié)論。按照他的量子力學(xué)理論，宇宙誕生是大爆炸產(chǎn)生的，這是一個(gè)被壓縮的無限小卻具有超大重力的物質(zhì)（也可以理解成密度無限大）爆炸的產(chǎn)物。量子力學(xué)的理論范疇不能夠解釋這一個(gè)過程是如何進(jìn)行？為什么會(huì)這樣？霍金說“那必須有一套可以描述小規(guī)模重力的理論”。

　　最新的科學(xué)突破是霍金的同事，倫敦瑪麗皇后學(xué)院的麥克·格林（Michael .Green）參與建構(gòu)的超弦理論，簡稱為“弦論”，這理論指出所有粒子和自然力量，其實(shí)都是在震蕩中的像弦一樣的微小物體，解決了霍金一直想努力解答的重力問題，這個(gè)理論必須建立在宇宙必須有9、10甚至是大于11個(gè)的維度中，而人類身處的三維世界可能僅僅是真正的宇宙的其中一個(gè)膜……

　　為數(shù)眾多的世界各地科學(xué)家正在太空和地球做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)來證明弦論以及從實(shí)驗(yàn)來證明從而支持霍金的黑洞理論和量子理論。2014年1月24日，英國著名科學(xué)家斯蒂芬·霍金教授再次以其與黑洞有關(guān)的理論震驚物理學(xué)界，在日前發(fā)表的一篇論文中承認(rèn)，“黑洞是不存在的”，不過“灰洞”的確存在。在這篇名為《黑洞的信息保存與氣象預(yù)報(bào)》（Information Preservation and Weather Forecasting For Black Holes）的論文中，霍金指出，由于找不到黑洞的邊界，因此“黑洞是不存在的”，這是為了解決“防火墻”問題于新理論中設(shè)定“黑洞不存在”，其并非真不存在。黑洞的邊界又稱“視界”，經(jīng)典黑洞理論認(rèn)為，黑洞外的物質(zhì)和輻射可以通過視界進(jìn)入黑洞內(nèi)部，而黑洞內(nèi)的任何物質(zhì)和輻射均不能穿出視界。

　　霍金的最新“灰洞”理論認(rèn)為，物質(zhì)和能量在被黑洞困住一段時(shí)間以后，又會(huì)被重新釋放到宇宙中。他在論文中承認(rèn)，自己最初有關(guān)視界的認(rèn)識(shí)是有缺陷的，光線其實(shí)是可以穿越視界的。當(dāng)光線逃離黑洞核心時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)就像人在跑步機(jī)上奔跑一樣，慢慢地通過向外輻射而收縮。“經(jīng)典黑洞理論認(rèn)為，任何物質(zhì)和輻射都不能逃離黑洞，而量子力學(xué)理論表明，能量和信息是可以從黑洞中逃離出來的。”霍金同時(shí)指出，對于這種逃離過程的解釋需要一個(gè)能夠?qū)⒅亓�和其他基本力成功融合的理論。在過去近一百年間，物理學(xué)界沒有人曾試圖解釋這一過程。

　　對于霍金的“灰洞”理論，一些科學(xué)家表示認(rèn)可，也有人持懷疑態(tài)度。美國卡夫立理論物理研究所的理論物理學(xué)家約瑟夫·波爾欽斯基（Joseph Polchinski）指出，根據(jù)愛因斯坦的重力理論，黑洞的邊界是存在的，只是它與宇宙其他部分的區(qū)別并不明顯。其實(shí)，早在2004年霍金就曾做出過類似表示。當(dāng)年7月21日，霍金在“第17屆國際廣義相對論和萬有引力大會(huì)”上指出，黑洞并非如他和其他大多數(shù)物理學(xué)家以前認(rèn)為的那樣，對其周遭的一切“完全吞噬”，事實(shí)上被吸入黑洞深處的物質(zhì)的某些信息可能會(huì)在某個(gè)時(shí)候釋放出來。

　　1973年，霍金稱自己通過計(jì)算得出結(jié)論，黑洞在形成過程中其質(zhì)量減少的同時(shí)，還不斷在以能量的形式向外界發(fā)出輻射。這就是著名的霍金輻射理論，該理論提到的黑洞輻射中并不包括黑洞內(nèi)部物質(zhì)的任何信息，一旦這個(gè)黑洞濃縮并蒸發(fā)消失后，其中的所有信息就都隨之消失了，這便是所謂的“黑洞悖論”。這種說法與量子力學(xué)的相關(guān)理論出現(xiàn)相互矛盾之處。因?yàn)楝F(xiàn)代量子物理學(xué)認(rèn)定這種物質(zhì)信息是永遠(yuǎn)不會(huì)完全消失的。

　　30多年來，霍金試圖以各種推測來解釋這一自相矛盾的觀點(diǎn)。霍金曾表示，黑洞中量子運(yùn)動(dòng)是一種特殊情況，由于黑洞中的引力非常強(qiáng)烈，量子力學(xué)在此時(shí)已經(jīng)不再適用了。霍金的這種說法并沒有讓科學(xué)界眾多持懷疑態(tài)度學(xué)者信服。現(xiàn)在看來，霍金終于給了這個(gè)當(dāng)年自相矛盾的觀點(diǎn)一個(gè)更具有說服力的答案。霍金稱，黑洞從來都不會(huì)完全關(guān)閉自身——霍金輻射，它們在一段漫長的時(shí)間里逐步向外界輻射出越來越多的熱量，隨后黑洞將最終開放自己并釋放出其中包含的物質(zhì)信息。

　　2016年8月16日，海法以色列理工學(xué)院的教授杰夫斯坦豪爾（Jeff Steinhauer）在出版的《自然物理學(xué)》雜志中一篇論文上證明了霍金輻射的量子效應(yīng)。他制造一種聲音黑洞而非光黑洞，使用的是帶聲音粒子即聲子“視界”的長管。2014年斯坦豪爾教授發(fā)現(xiàn)，視界上隨機(jī)產(chǎn)生了聲子。在他最新的結(jié)果中，斯坦豪爾證明這些聲子是一對相關(guān)聲子中的一個(gè)，從而證明了霍金輻射的量子效應(yīng)。

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