霍金著名理论物理学家,他在物理史上达到了怎样的高度?
著名科学家、科普作家史蒂芬威廉霍金(以下简称霍金)2018年3月14日去世,享年76岁。半个世纪前被医生判处死刑,说活不了两年的天才科学家以有病的身体顽强地生活了半个世纪,为人类科学和民众科普留下了宝贵的财富。
介绍永不停息的天才——黑洞之王霍金一生的重要科学贡献
霍金,科普之王
对职业大众来说,霍金留给我们的最有价值的是他写的几本畅销书科普书,年龄(30岁以上)。)的科学爱好者相信很少有人没有读过霍金的书。
当然,现在来看,人气科学书在飞,所以年轻一代可能有很多没有读过霍金的人气科学书,但很多这样的人气科学书的作者都读过霍金的人气科学书,并受其影响。作为历史上最畅销的科普书作者,霍金留给科学爱好者的科普书无与伦比。在他撰写的众多科普书中,被称为霍金三部曲的《时间简史》、《果壳中的宇宙》和《大设计》最为有名。尤其是20世纪80年代写的《时间简史》,据了解,全世界卖出了数千万本。在科学爱好者中没有见过《时间简史》,所以不好意思说自己是科学爱好者。
当然,霍金最重要的身份不是科普作家,而是作为科学家。那么他在科学界留下了什么呢?
霍金的科学成就主要集中在宇宙学上,和许多著名科学家一样,他的主要贡献基本上是年轻时做出的。很多人说霍金晚年什么事都没做,我只想说这不正常。有多少理论物理学家晚年仍然表现得很平凡?
早期霍金对宇宙学做出了巨大贡献,特别是在黑洞研究中,他的理论贡献主要集中在黑洞上。
一、奇数定理
霍金和数学家彭罗斯共同证明的计算结果显示,在非常一般的初始条件下,物质崩溃后,时空会出现奇异之处和奇异之处。根据计算,这一奇异点是时间为零的点,即时间的开始或时间的终点。霍金和彭罗斯证明了宇宙大爆炸初期有时间的起点,黑洞崩溃中心有时间的终点。奇怪的定理结束宇宙大爆炸之前发生了什么问题,因为宇宙大爆炸是时间的开始,所以这是前所未有的。也就是说。介绍永不停息的天才,黑洞之王霍金一生的重要科学贡献
二、黑洞无毛定理
中文和英文名字都相当淫秽的整理是霍金和其他研究人员共同证明的,当天机体因重力崩溃而有了视野后,外界只剩下质量、电荷和角动量三个物理量。其余所有信息(包括温度)都将消失。因此,我国有比较优雅更恰当的外号三毛定理。
但是这个定理一提出就引起了强烈的反响,首先是从量子力学方面来的。因为这个定理会产生与量子力学基本定律相矛盾的——信息保存。这在物理学界一直存在争议,相对论学者认为信息确实无法保存。但是量子物理学家不做。他们认为应该保存信息。
后来霍金声称,信息确实被保存下来了。但是相对论权威人士基普索恩认为他的证明是错误的,所以科学界还没有就黑洞信息是否被保存下来达成协议。
黑洞无毛定理的第二次碰撞来自热力学。刚刚说如果物质掉到地平线上,温度信息也会丢失,然后就会出现问题。如果把外部世界的熵扔向黑洞,黑洞的熵不会增加,外部世界的熵会减少。不违反热力学第二定律吗?
这两个问题最初是相对论学者在黑洞视野内独立的系统,因此抛出的信息和熵与外部宇宙无关,因此并不违背量子力学和热学。这样解释,大家也确实无话可说。最终,按照相对论进去的东西永远都不会出来。没有人知道它在里面怎么样了。它和外界已经没有关系了。这样,这两个问题都不是问题。六、保存黑洞信息
正如前面介绍黑洞鲁莽定理时提到的,霍金辐射的证明成为了需要重新面对的问题。与熵增加规律不同,霍金在证明霍金的辐射后,仍然不承认信息保存,与好友基普索恩一起与支持保存的量子物理学家打赌。和以前几乎所有的霍金理论一样,黑洞信息的保存也不是霍金自己先提出的,但他第一次做数学证明是因为数学太好,所以没办法。当他拿着自己的证书宣布打赌时,那位获胜的量子物理学家困惑地说。我听不懂他的证明,不知道为什么赢了。
当然,如上所述,小人不同意他的证明,因此黑洞信息的保存仍然存在争议。据国内相对论权威北师大赵显学教授称,霍金发现黑洞信息保存存在证据问题,其中一个过程中,他从数学上假定时间是可逆的(即可以回到过去)。但是霍金和大部分物理学家建立了解释陷入黑洞的物质信息去了哪里的理论,例如火墙理论、软毛理论等。
虚幻的时间里宇宙崩溃也类似于从北极到南极。没有什么能阻止你继续向前。
勇敢挑战自我的天才
相信看到这里就不会怀疑霍金是天才。几乎所有重要的理论都走在他的前面,但最终还是由他先完成了。更令人敬畏的是,霍金并不害怕否定自己的理论。有时我认为他在推翻自己以前的理论。