史蒂芬霍金的演讲稿(精选5组)
发布时间:2023-03-22 08:43:15 点击量:
史蒂芬·霍金生平简介史蒂芬·霍金教授,是当今世界最著名的物理学家,黑洞理论和“大爆炸”理论的创立人,著名的《时间简史》的作者。现任剑桥大学数学中心主席,这个职位是牛顿生前职位。
史蒂芬·霍金(1942-)
史蒂芬·霍金是英国物理学家,他用毕生精力研究黑洞普通物理学定理不再适用的时空领域)和宇宙起源大爆炸原理。他提出黑洞能发射辐射(现在叫霍金辐射)的预言现在已是一个公认的假说。他的研究工作在科学界远不及他的畅销书《时间简史》出名。他这本销售量达2,500万份的畅销书对量子物理学和相对论作了大量介绍。
1942年1月8日
出生于英国的牛津。
1962年
在牛津大学完成物理学学位课程,搬到剑桥大学攻读研究生,英国天文学家福雷德·霍伊尔(1915-),霍金青少年时代心目中的一位英雄,是这里的天文学教授。霍金被诊断患有运动神经元疾病。
1965年
被授予博士学位。他的研究表明:用来解释黑洞崩溃的数学方程式,也可以解释从一个点开始膨涨的宇宙。
1970年
霍金研究黑洞的特性。他预言,来自黑洞(现在叫霍金辐射)的射线辐射及黑洞的表面积永远也不会减少。
1974年
被选为皇家学会会员。他继续证明,黑洞有温度,黑洞发出热辐射,以及气化导致质量减少。
1980年
任剑桥大学数学鲁卡斯教授(艾萨克·牛顿曾任此职)。
阴差阳错选对门墙
霍金能够在天体物理学上取得今天这样大的成就和他初到剑桥时选择导师时的阴差阳错有很大的关系。
那时,霍金本来想跟英国著名天体物理学家霍伊尔学习,霍伊尔关于宇宙恒稳态的理论当时很有影响,但是霍伊尔教授的研究生已经招满了,于是霍金不得不转而成为西阿马教授的研究生。
正是在西阿马教授的带领下,霍金开始思考和研究宇宙大爆炸的理论,而这一理论是和霍伊尔教授的宇宙恒稳态理论完全对立的。宇宙恒稳态理论认为:宇宙的过去,现在和将来基本上处于同一种状态,从结构上说是恒定的,从时间上说是无始无终的。而大爆炸理论认为:宇宙和时间的开始都源起于宇宙中一次巨大的爆炸,这一爆炸造成了现在的各大星系,而各大星系,以及整个宇宙总是处于不断变化,发展的过程之中。
霍金教授后来开玩笑说:幸亏他当年没跟霍伊尔教授读研究生,要不他就得不断地为宇宙恒稳态理论 简介:
史蒂芬·威廉·霍金(StephenWilliamHawking),1942年1月8日出生,曾先后毕业于牛津大学和剑桥大学三一学院,并获剑桥大学哲学博士学位。他在轮椅上坐了40年,全身只有面部肌肉会动,演讲和问答只能通过语音合成器来完成。英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是本世纪享有国际盛誉的伟人之一,被称为在世的最伟大的科学家,还被称为“宇宙之王”。1942年1月8日生于英国牛津的霍金刚好出生于伽利略逝世300周年纪念日之时。70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。
他还证明了黑洞的面积定理。霍金的生平是非常富有传奇性的,在科学成就上,他是有史以来最杰出的科学家之一。他担任的职务是剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务,那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。他拥有几个荣誉学位,是英国皇家学会会员。
他因患“渐冻症”(肌萎缩性侧索硬化症卢伽雷氏症),禁锢在一把轮椅上达40年之久,他却身残志不残,使之化为优势,克服了残废之患而成为国际物理界的超新星。他不能写,甚至口齿不清,但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上,他的思想却出色地遨游到广袤的时空,解开了宇宙之谜。
霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才,也因为他是一个令人折服的生活强者。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了每一个知道他的人。
他被誉为“在世的最伟大的科学家””另一个爱因斯坦”"不折不扣的生活强者”。
编辑本段相关作品:
《时间简史续编》作为宇宙学无可争议的权威,霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者,《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式,叙述了霍金教授的生平历程和研究工作,展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。该书不是一部寻常的口述历史,而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者,本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。
《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》,是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力,并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解
《时空本性》80年前广义相对论就以完整的数学形式表达出来,量子理论的基本原理在70年前也已出现,然而这两种整个物理学中最精确、最成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗?世界上最著名的两位物理学家就此问题展开一场辩论。本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的6次演讲和最后辩论而成。
《未来的魅力》本书以史蒂芬·威廉·霍金预测宇宙今后十亿年前景开头,以唐·库比特最后的审判的领悟为结尾,介绍了预言的发展历程,及我们今天预测未来的方法。该书文字通俗易懂,作者在阐述自己观点的同时,还穿插解答了一些有趣的问题,读来饶有趣味。
《果壳中的宇宙》该书是霍金教授继《时间简史》后最重要的著作。霍金教授在这本书中,再次把我们带到理论物理的最前沿,在霍金教授的世界里,真理甚至比幻想更令人眼花缭乱,缤纷多彩。霍金教授用通俗的语言解释制约我们宇宙的原理,并加之以他独特的热情,邀请我们一起进行宇宙之旅,做非凡的时空遨游。
《时间简史》(1988年撰写)霍金畅销书-《时间简史》这本书是霍金的代表作。作者想象丰富,构思奇妙,语言优美,字字珠玑,更让人咋惊,世界之外,未来之变,是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册,被译成近40种语言。
在这本书中,霍金将试图勾勒出我们心目中的宇宙历史——从大爆炸到黑洞。在第一讲里,他将简要地回顾过去关于宇宙的构想,并说明我们是如何得到目前的图像的。这或许可以称之为宇宙史的历史。
第二讲将解释牛顿和爱因斯坦的两种引力理论为什么会都得出这样的结论——宇宙不可能是静态的,它不得不或是膨胀,或是收缩。而这又意味着,在前200亿年到前100亿年之间,必定有某一时刻,那时宇宙的密度为无穷大,这就产生了所谓的大爆炸。它可能就是宇宙的开端。
第三讲将谈谈黑洞。黑洞是当某个巨大的星球,或者更大的天体,受其自身引力吸引而自行塌缩(塌陷并紧缩)时形成的。根据爱因斯坦的广义相对论,任何蠢得掉进黑洞的傻瓜都会永远消失,他们将无法再逃出黑洞。而有关他们的历史,则将到达一个奇点,一个痛苦的终点。不过,广义相对论是经典理论——也就是说,它没有考虑量子力学的不确定原理。
第四讲将讲述量子力学如何允许能量从黑洞泄漏出来。黑洞并不像人们所描绘的那样黑。
第五讲将把量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得出了这样的设想:时空可能在范围上有限,但没有边缘。这或许类似于地球表面,但它多了两维。
第六讲将说明这个新的边界条件如何能解释这个问题:尽管物理学定律是时间对称的,但过去与未来为什么如此大不相同?
最后,第七讲将讲述我们正如何试图找寻一种统一的理论,它能把量子力学、引力以及物理学中其他所有相互作用都包容在内。如果我们做到了这一点,我们就真正理解了宇宙以及我们在其中的位置。
该书不是一部寻常的口述历史,而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者,本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》,是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力,并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。在三年工作量并不巨大的学习之后,他获得了一等自然科学荣誉学位,之后进入剑桥大学研究宇宙学,当时牛津大学还没有宇宙学这个专业。尽管他希望能够跟当时在剑桥的弗雷德·霍伊尔(FredHoyle)身边做研究,但是他的导师却是丹尼斯·西艾玛(DensScama)。在获得博士学位之后,他成为一名研究员,后来成为冈维尔和凯厄斯学院(GonvlleandCaiusCollege)的教授。
1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达,世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物,是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著做,它改变了人类对宇宙的观念。《时间简史续编》作为宇宙学无可争议的权威,霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者,《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式,叙述了霍金教授的生平历程和研究工作,展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。
《乔治开启宇宙的秘密钥匙》中文版发行于2008年年初,这本书由史蒂芬·霍金、其女儿露西·霍金、其学生克里斯托弗·加尔法德所著,是史蒂芬·霍金的“儿童科普三部曲”之一,这本书当中论黑洞以及很多部分都简述了霍金的新想法,这本书在国内外好评如潮。
编辑本段霍金趣事:
霍金虽然身体的残疾日益严重,霍金却力图像普通人一样生活,完成自己所能做的任何事情。他甚至是活泼好动的——这听起来有些好笑,在他已经完全无法移动之后,他仍然坚持用唯一可以活动的手指驱动着轮椅在前往办公室的路上“横冲直撞”;当他与查尔斯王子会晤时,旋转自己的轮椅来炫耀,结果轧到查尔斯王子的脚趾头。
编辑本段获得奖项:
霍金
1、1989年获得英国爵士荣誉称号
2、是英国皇家学会学员和美国科学院外籍院士
3、伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章
4、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章
5、霍普金斯奖
6、美国丹尼欧海涅曼奖
7、马克斯韦奖
8、英国皇家学会的休斯勋章
9、1978年获物理界最有威望的大奖—阿尔伯特·爱因斯坦奖
10、与彭罗斯共同获得了1988年的沃尔夫物理奖
11、1988年霍金的书《时间简史:从大爆炸到黑洞》获沃尔夫基金奖
编辑本段大事年表:
1942年1月8日生于英国牛津
1950年举家迁往圣奥尔本斯
1959年入英国牛津大学
1962年牛津毕业,去剑桥读研究生
1963年被诊断患(卢伽雷症)肌萎缩性侧索硬化症(ALS)
1965年获剑桥博士学位,与珍妮.怀尔德(简·瓦尔德)结婚
1967年长子罗伯特出生
1970年女儿露西出生/开始使用轮椅
1973年首部著作《空时的大型结构》出版
1974年霍金在《自然》杂志上发表论文,阐述了自己的新发现——黑洞是有辐射的。并成为英皇家学会会员
1977年被任命为剑桥大学引力物理学教授
1979年次子蒂莫西出生/被任命为剑桥大学卢卡斯数学教授/《广义相对论评述:纪念爱因斯坦百年诞辰》出版
1981年参加梵蒂冈宇宙学大会,宣布无边界构想/《超时空和超引力》出版/被授予大英帝国高级骑士
1985年在瑞士病倒/实行气管造口手术从而失去语言能力,使用带造音器的计算机1988年《时间简史:从大爆炸到黑洞》出版获沃尔夫基金奖
1989年被授予大英帝国荣誉爵士
1990年与妻子离异
1991年《时间简史》同名电影上映
1993年《“黑洞与婴儿宇宙”及其他论文》出版
2001年10月又一部力作《果壳中的宇宙》出版发行
2007年,霍金与露西吉高佛尔德合著的儿童科幻小说《乔治通往宇宙的秘密钥匙》于9月6日率先在法国出版发行。这本书是霍金写的第一本儿童读物,霍金在书中向儿童解释了自己关于时间和宇宙方面的学说。
如果现在卢伽雷氏症得到诊断了,那么,也许霍金就不是现在的“巨人”了.
编辑本段后感:
霍金
霍金是本世纪享有国际盛誉的伟人之一,现年66岁,出生于伽利略逝世周年纪念日,剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家。70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。他还证明了黑洞的面积定理。
霍金的生平是非常富有传奇性的,在科学成就上,他是有史以来最杰出的科学家之一。他担任的职务是剑桥大学有史以来最为崇高地教授职务,那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。他拥有几个荣誉学位,是皇家学会会员。他因患卢伽雷氏症(肌萎缩性侧索硬化症),禁锢在一张轮椅上达40年之久,他却身残志不残,使之化为优势,克服了残废之患而成为国际物理界的超新星。他不能写,甚至口齿不清,但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上,他的思想却出色地遨游到广袤的时空,解开了宇宙之谜。
霍金教授是现代科普小说家,他的代表作是1988年撰写的《时间简史》,这是一篇优秀的天文科普小说。作者想象丰富,构思奇妙,语言优美,字字珠玑,更让人咋惊,世界之外,未来之变,是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册,被译成近40种语言。1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达,世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物,是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著作,它改变了人类对宇宙的观念。本书一出版即在全世界引起巨大反响。《时间简史》对我们这些喜用言语表达甚于方程表达的读者而言是一本里程碑式的佳书。她长于一个对人类思想有接触贡献者之手,这是一本对知识无限追求之作,是对时空本质之谜不懈探讨之作。
《时间简史续编》作为宇宙学无可争议的权威,霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者,《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式,叙述了霍金教授的生平历程和研究工作,展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。该书不是一部寻常的口述历史,而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者,本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。
《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》,是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力,并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。
《时空本性》80年前广义相对论就以完整的数学形式表达出来,量子理论的基本原理在70年前也已出现,然而这两种整个物理学中最精确、最成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗?世界上最著名的两位物理学家就此问题展开一场辩论。本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的6次演讲和最后辩论而成。
《未来的魅力》本书以霍金预测宇宙今后十亿年前景开头,以唐·库比特最后的审判的领悟为结尾,介绍了预言的发展历程,及我们今天预测未来的方法。该书文字通俗易懂,作者在阐述自己观点的同时,还穿插解答了一些有趣的问题,读来饶有趣味。
编辑本段霍金生平:
1942年1月8日出生于英国的牛津。
1962年在牛津大学完成物理学学位课程,搬到剑桥大学攻读研究生,1963年霍金被诊断患有运动神经元疾病。
1965年被授予博士学位。他的研究表明:用来解释黑洞崩溃的数学方程式,也可以解释从一个点开始膨胀的宇宙。
1970年霍金研究黑洞的特性。他预言,来自黑洞(现在叫霍金辐射)的射线辐射及黑洞的表面积永远也不会减少。
1974年被选为英国皇家学会会员。他继续证明,黑洞有温度,黑洞发出热辐射,以及气化导致质量减少。
1980年任剑桥大学数学鲁卡斯教授(艾萨克·牛顿曾任此职)。
1988年出版《时间简史》,成为关于量子物理学与相对论最畅销的书。
1996年至今继续在剑桥大学工作。
编辑本段霍金名言:
1.当你面临着夭折的可能性,你就会意识到,生命是宝贵的,你有大量的事情要做。
2.是先有鸡,还是先有鸡蛋?
3.宇宙有开端吗?如果有的话,在此之前发生过什么?
4.宇宙从何处来,又往何处去?
5.活着就有希望。
6.时间有没有尽头?
7.我注意过,即使是那些声称“一切都是命中注定的,而且我们无力改变”的人,在过马路前都会左右看。
8.科学家和娼妓都是做他们喜欢的事赚钱。
9.一个人如果身体有了残疾,绝不能让心灵也有残疾。
10.生活是不公平的,不管你的境遇如何,你只能全力以赴。
根据中非Boshongo人的传说,世界太初只有黑暗、水和伟大的Bumba上帝。一天,Bumba胃痛发作,呕吐出太阳。太阳灼干了一些水,留下土地。他仍然胃痛不止,又吐出了月亮和星辰,然后吐出一些动物,豹、鳄鱼、乌龟、最后是人。
这个创世纪的神话,和其它许多神话一样,试图回答我们大家都想诘问的问题:为何我们在此?我们从何而来?一般的答案是,人类的起源是发生在比较近期的事。人类正在知识上和技术上不断地取得进步。这样,它不可能存在那么久,否则的话,它应该取得更大的进步。这一点甚至在更早的时候就应该很清楚了。
亚里士多德:宇宙无开端
宇宙已经存在了无限久的时间
例如,按照Usher主教《创世纪》把世界的创生定于公元前4004年10月23日上午9时。另一方面,诸如山岳和河流的自然环境,在人的生命周期里改变甚微。所以人们通常把它们当作不变的背景。要么作为空洞的风景已经存在了无限久,要么是和人类在相同的时刻被创生出来。
但是并非所有人都喜欢宇宙有个开端的思想。例如,希腊最著名的哲学家亚里士多德,相信宇宙已经存在了无限久的时间。某种永恒的东西比某种创生的东西更完美。他提出我们之所以看到发展处于这个情形,那是因为洪水或者其它自然灾害,不断重复地让文明回复到萌芽阶段。信仰永恒宇宙的动机是想避免求助于神意的干涉,以创生宇宙并启始运行。相反地,那些相信宇宙具有开端的人,将开端当作上帝存在的论据,把上帝当作宇宙的第一原因或者原动力。
宇宙开端前时间无意义
时间是绝对的,时间从无限的过去向无限的将来流逝
如果人们相信宇宙有一个开端,那么很明显的问题是,在开端之前发生了甚么?上帝在创造宇宙之前,他在做甚么?他是在为那些诘问这类问题的人准备地狱吗?德国哲学家伊曼努尔.康德十分关心宇宙有无开端的问题。他觉得,不管宇宙有无开端,都会引起逻辑矛盾或者二律背反。如果宇宙有一个开端,为何在它起始之前要等待无限久。他将此称为正题。另一方面,如果宇宙已经存在无限久,为甚么它要花费无限长的时间才达到现在这个阶段。他把此称为反题。无论正题还是反题,都是基于康德的假设,几乎所有人也是这么办的,那就是,时间是绝对的,也就是说,时间从无限的过去向无限的将来流逝。时间独立于宇宙,在这个背景中,宇宙可以存在,也可以不存在。
直至今天,在许多科学家的心中,仍然保持这样的图景。然而,1915年爱因斯坦提出他的革命性的广义相对论。在该理论中,空间和时间不再是绝对的,不再是事件的固定背景。相反地,它们是动力量,宇宙中的物质和能量确定其形状。它们只有在宇宙之中才能够定义。这样谈论宇宙开端之前的时间是毫无意义的。这有点儿像去寻找比南极还南的一点没有意义一样。它是没有定义的。
实证主义方法研宇宙问题
我们按照我们构造世界的模型来解释自己感官的输入
如果宇宙随时间本质上不变,正如20世纪20年代之前一般认为的那样,就没有理由阻止在过去任意早的时刻定义时间。人们总可以将历史往更早的时刻延展,在这个意义上,任何所谓的宇宙开端都是人为的。于是,情形可以是这样,这个宇宙是去年创生的,但是所有记忆和物理证据都显得它要古老得多。这就产生了有关存在意义的高深哲学问题。我将采用所谓的实证主义方法来对付这些问题。在这个方法中,其思想是,我们按照我们构造世界的模型来解释自己感官的输入。人们不能询问这个模型是否代表实在,只能问它能否行得通。首先,如果按照一个简单而优雅的模型可以解释大量的观测;其次,如果这个模型作出可能被观察检验,也可能被证伪的明确预言,这个模型即是一个好模型。
根据实证主义方法,人们可以比较宇宙的两个模型。第一个模型,宇宙是去年创生的,而另一个是宇宙已经存在了远为长久的时间。一对孪生子在比一年前更早的时刻诞生,已经存在了久于一年的宇宙的模型能够解释像孪生子这样的事物。
哈勃发现星系飞离我们
恒星并非均匀地分布于整个空间
另一方面,宇宙去年创生的模型不能解释这类事件,因此第二个模型更好。人们不能诘问宇宙是否在一年前确实存在过,或者仅仅显得是那样。在实证主义的方法中,它们没有区别。
在一个不变的宇宙中,不存在一个自然的起始之点。然而,20世纪20年代当埃德温.哈勃在威尔逊山上开始利用100英寸的望远镜进行观测时,情形发生了根本的改变。哈勃发现,恒星并非均匀地分布于整个空间,而是大量地聚集在称为星系的集团之中。
哈勃测量来自星系的光,进而能够确定它们的速度。他预料向我们飞来的星系和离我们飞去的星系一样多。这是在一个随时间不变的宇宙中应有的。但是令哈勃惊讶的是,他发现几乎所有的星系都飞离我们而去。此外,星系离开我们越远,则飞离得越快。宇宙不随时间不变,不像原先所有人以为的那样。它正在膨胀。星系之间的距离随时间而增大。
最重要发现:宇宙在膨胀
宇宙膨胀是20世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一
宇宙膨胀是20世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一。它转变了宇宙是否有一个开端的争论。如果星系现在正分开运动,那么,它们在过去一定更加靠近。如果它们过去的速度一直不变,则大约150亿年之前,所有星系应该一个落在另一个上。这个时刻是宇宙的开端吗?
许多科学家仍然不喜欢宇宙具有开端。因为这似乎意味着物理学崩溃了。人们就不得不去求助于外界的作用,为方便起见,可以把它称作上帝,去确定宇宙如何起始。因此他们提出一些理论。在这些理论中,宇宙此刻正在膨胀,但是没有开端。其中之一便是邦迪、高尔德和霍伊尔于1948年提出的稳恒态理论。
在稳恒态理论中,其思想是,随着星系离开,由假设中的在整个空间连续创生的物质形成新的星系。宇宙会永远存在,而且在所有时间中都显得一样。这最后的性质从实证主义的观点来看,作为一个可以用观测来检验的明确预言,具有巨大的优点。在马丁.莱尔领导下的剑桥射电观测天文小组,在20世纪60年代早期对弱射电源进行了调查。这些源在天空分布得相当均匀,表明大部分源位于银河系之外。平均而言,较弱的源离得较远。
稳恒态理论与观测冲突
微弱的源比预言的更多,这表明在过去源的密度较高
稳恒态理论预言了源的数目对应于源强度的图的形状。但是观测表明,微弱的源比预言的更多,这表明在过去源的密度较高。这就和稳恒态理论的任何东西在时间中都是不变的基本假设相冲突。由于这个,也由于其它原因,稳恒态理论被抛弃了。
还有另一种避免宇宙有一开端的企图是,建议存在一个早先的收缩相,但是由于旋转和局部的无规性,物质不会落到同一点。相反,物质的不同部分会相互错开,宇宙会重新膨胀,这时密度保持有限。两位俄国人利弗席兹和哈拉尼科夫实际上声称,他们证明了,没有严格对称的一般收缩总会引起反弹,而密度保持有限。这个结果对于马克思主义列宁主义的唯物辩证法十分便利,因为它避免了有关宇宙创生的难以应付的问题。因此,这对于苏联科学家而言成为一篇信仰的文章。
他只是一个坐着轮椅,挑战命运的勇士。
编辑本段公开演说:
霍金出版《时间简史》后,多年来曾在英国、美国、日本、香港等地,向一般大众发表多场公开演说,叙述时间起源、宇宙终结、时光旅行,演说时其受欢迎程度犹如“摇滚巨星”。兹录部分演说:
宇宙的起源(中文)
宇宙之始(英文)
时间的开始(英文)
太空及时间扭曲(英文)
上帝掷骰吗?(英文)
宇宙中的生命(英文) 我想在这次演讲中描述一个激动人心的新机制,它可能改变我们关于宇宙和实在本身的观点.这个观念是说,我们可能生活在一个更大空间的膜或者面上.
膜这个字拼写为BRANE,是由我的同事保罗·汤森为了表达薄膜在高维的推广而提出的.它和头脑是同一双关语,我怀疑他是故意这么做的.我们自以为生活在三维的空间中,也就是说我们可以用三个数来标明物体在屋子里的位置,它们可以是离开北墙五英尺离开东墙三英尺还比地板高两英尺,或者在大尺度下,它们可以是纬度、经度和海拔.在更大的尺度下,我们可以用三个数来指明星系中恒星的位置,那就是星系纬度、星系经度以及和星系中心的距离.和原来标明位置的三个数一样,我们可以用第四个数来标明时间.这样,我们就可以这样把自己描述成生活在四维时空中,在四维时空中可以用四个数来标明一个事件,其中三个是标明事件的位置,第四个是标明时间.
爱因斯坦意识到时空不是平坦的,时空中的物质和能量把它弯曲甚至翘曲,这真是他的天才之举.根据广义相对论,物体例如行星企图沿着直线穿越时空运动,但是因为时空是弯曲的,所以它们的路径似乎被一个引力场弯折了.这就像你把重物代表一个恒星放在一个橡皮膜上,重物会把橡皮膜压凹下去,而且会在恒星处弯曲.现在如果你在橡皮膜上滚动小滚珠,小滚珠代表行星,它们就围绕着恒星公转.我们已经从GPS系统证实了时空是弯曲的,这种导航系统装备在船只、飞机和一些轿车上.它依靠比较从几个卫星来的信号而运行的.如果人们假定时空是平坦的,它将会把位置计算错.
三维空间和一维时间是我们看到的一切.那么我们为什么要相信我们不能想起不能观察到的它的额外维呢?它们仅仅是科学幻想呢,还是能够被看的到的科学后果呢?我们认真地接受额外维的原因是,虽然爱因斯坦广义相对论和我们所作的一切观测相一致,该理论预言了自身的失效.罗杰·彭罗斯和我在讨论广义相对论时预言时空在大爆炸处具有开端,在黑洞处有终结.在这些地方广义相对论失效了.这样人们就不能够预言宇宙如何开端,或者对落进黑洞的某人将会发生什么.
广义相对论在大爆炸或黑洞处失效的原因是没有考虑到物质的小尺度行为.在正常情况下,时空的弯曲是非常微小的,并也是在相对场的尺度上,所以它没有受到短距离起伏的影响.但是在时间的开端和终结,时空就被压缩成单独的一点.为了处理这个,我们想要把非常大尺度的理论即广义相对论和小尺度的理论即量子力学相结合.这就创生了一种TOE,也就是万物的理论,它可用来描述从开端直到终结的整个宇宙.
我们迄今已经花费了三十年的心血来寻找这个理论,目前为止我们认为已经有了个候选者,称为M理论.事实上,M理论不是一个单独的理论,而是理论的一个网络,所有的理论事物都在物理上等效,这和科学的实证主义哲学相符合.
在这哲学中,理论只不过是一个数学模型,它描述并且整理观测.(PositivistPhilosophy---Atheoryisjustamathematicalmodel,thatdescribeandcodifiestheobservations)人们不能询问一个理论是否反映现实,因为我们没有独立于理论的方法来确定什么是实在的.甚至在我们四周,被认为显然是实在的物体,从实证主义的观点看,也不过是在我们头脑中建立的一个模型,用来解释我们视觉和感觉神经的信息.当人们把贝克莱主教的“没有任何东西是实在的”见解告诉约翰逊博士时,既然他用脚尖踢到一个石头并大声吼叫,那么我也就驳斥这种见解.
但是我们也许都和一台巨大的电脑模拟连在一起,当我们发出一个马达信号去把虚拟的脚摆动到一块虚拟的石头上去,它发出一个疼痛的信号.也许我们也就是外星人玩弄的电脑游戏中的一个角色.不再开玩笑了,关键在于我们能有几种不同的对于宇宙的描述,所有的这些理论都预言同样的观察.我们不能讲一种描述比另外一种描述更实在,只不过是对一种特定情形更方便而已.所以M理论网络中的所有理论都处于类似地位.没有一种理论可以声称比其余的更实在.
令人印象深刻的是,M理论网络中的许多理论的时空维数具有比我们经验到的四维更高.这些额外维数是实在的吗?我必须承认我曾经对额外维持迟疑的态度.但是,M理论网络配合得天衣无缝,并且具有这么多意想不到的对应关系,使我认为如果不去相信它,就如同上帝把化石放进岩石里,误导达尔文去发现进化论一样.
在这些网络的某些理论中,时空具有十维,而在另一些中,具有十一维.这是如下事实的又一个迹象,即时空以及它的维不是绝对的独立于理论的量,而只不过是一个导出概念,它依赖于特殊的数学模型而定.那么对我们而言,时空是显得四维的,而在M理论是十维或者十一维的,这是怎么回事呢?为什么我们不能观察到另外的六或七维呢?
这个问题的传统的,也是迄今仍被普遍接受的答案是,额外维全部被卷曲到一个小尺度的空间中,余下四维几乎是平坦的.它就像人的一根头发,如果你从远处看它,它就显得像是一维的线.但是如果你在放大镜下看它,你就看到了它的粗细,头发的的确确是三维的.在时空的情形下,足够高倍数的放大镜应能揭示出弯卷的额外维数,如果它存在的话.事实上,我们可以利用大型粒子加速器产生的粒子把空间探测到非常短的距离,比如在日内瓦建造的大型强子碰撞机.至少,迄今我们还没有探测到超出四维的额外维的证据.如果这个图象是正确的,那么额外维就会被卷曲到比1厘米的一百亿亿分之一还小.
我刚才描述的是处理额外维的传统手段.它意味着我们有较大的机会探测到额外维的仅有之处是宇宙的极早期.然而最近有人提出更激进的设想,额外维中的一维或者二维尺度可以大的多,甚至可以是无限的.因为在粒子加速器中没有看到这些大的额外维,所以必须假定所有的物质粒子被局限在时空的一个膜或面上,而不能自由地通过大的额外维传播.光也必须被限制在膜上,否则的话,我们就已经探测到大的额外维,粒子之间的核力的情形也是如此.
另一方面,引力是所有形式的能量或质量之间的普适的力.它不能被限制于膜上,相反地,它要渗透到整个空间.因为引力不仅能够耗散开,而且能够大量发散到额外维中去,那么它随距离的衰减应该比电力更厉害.电力是被限制在膜上的.然而我们从行星轨道的观测得知,太阳的万有引力拉力,随着行星离开太阳越远越下降,和电力随距离减小的方式相同.
这样,如果我们的确生活在一张膜上,就必须有某种原因说明为何引力不从膜往很远处散开,而是被限制在它的附近.一种可能性是额外维在第二张影子膜上终结,第二张膜离我们生活其中的膜不远.我们看不到这张影子膜,因为光只能沿着膜旅行,而不能穿过两膜之间的空间.然而我们可以感觉到影子膜上物体的引力.可能存在影子星系、影子恒星甚至影子人,他们也许正为感受到从我们膜上的物质来的引力而大大惊讶.对我们而言,这类影子物体呈现成暗物质,那是看不见的物质.但是其引力可以被感觉到.
事实上,我们在自身的星系中具有暗物质的证据.我们能看到的物质的总量不足以让引力把正在旋转的星系抓在一起.除非存在某种暗物质,该星系将会飞散开.类似地,我们在星系团中观测到的物质总量也不足以防止它们散开,这样又必须存在暗物质.当然,影子膜并不是暗物质的必要条件.暗物质也许不过是某种很难观测到的物质的形式,例如wimp(弱相互作用重粒子),或者褐矮星以及低质量恒星,后者从未热到足以使氢燃烧.
因为引力发散到我们的膜和影子膜之间的区域,在我们膜上的两个邻近物体间的万有引力随距离的下降会比电力更厉害,因为后者被局限于膜上.我们可能在实验室中,利用剑桥的卡文迪许爵士发明的仪器测量引力的短距离行为.迄今我们没有看到和电力的任何差异,这意味着膜之间距离不能超过一厘米.按照天文学的标准,这是微小的,但是和其他额外维的上限相比是巨大的.正在进行短距离下引力的新测量,用以检测“膜世界”的概念.
另一种可能性是,额外维不在第二张膜上终结,额外维是无限的,但是正如马鞍面一样被高度弯曲.莉萨朗达尔和拉曼桑德鲁姆指出,这种曲率的作用和第二张膜相当类似.一张膜上的一个物体的引力影响,将不会在额外维中发散到无限去.正如在影子膜模型中,引力场长距离的衰减正好用以解释行星轨道和引力的实验室测量,但是在短距离下引力变化的更快速.然而在朗达尔-桑德鲁姆模型和影子膜模型之中存在一个重大的差别.物体受引力影响而运动,会产生引力波.引力波是以光速通过时空传播的曲率的涟漪.正如光的电磁波,引力波也必须携带能量,这是一个在对双脉冲星观测中被证实的预言.
如果我们的确生活在具有额外维的时空中的一张膜上,膜上的物体运动产生的引力波就会向其它维传播.如果还有第二张影子膜,它们就会反射回来,并且被束缚在两张膜之间.另一方面,如果只有单独的一张膜,而额外维无限的延伸,就像朗达尔-桑德鲁姆模型中那样,引力波会全部逃逸,从我们的膜世界把能量带走.这似乎违背了一个基本物理原则,即能量守恒定律.它是讲总能量维持不变.然而,只是因为我们对所发生事件的观点被限制在膜上,所以就显得定律被违反了.一个能看到额外维的天使就知道能量是常数,只不过更多的能量被发散出去.
只有短的引力波才能从膜逃逸,而仅有大量的短引力波的源似乎来自于黑洞.膜上的黑洞会延伸成在额外维中的黑洞.如果黑洞很小,它就几乎是圆的.也就是说它向额外维延伸的长度就和在膜上的尺度一样.另一方面,膜上的巨大黑洞将会延伸成“黑饼”.它被限制在膜的邻近,它在额外维中的厚度比在膜上的宽度小得多.
若干年以前,我发现了黑洞不是完全黑的:它们会发射出所有种类的粒子和辐射,它们就如热体一样.粒子和象光这样的辐射会沿着膜发射,因为物质和电力被限制在膜上.然而,黑洞也辐射引力波,这些引力波不被限制在膜上,也向额外维中传播.如果黑洞很大,并且是饼状的,引力波就会留在膜的附近,这意味着黑洞以四维时空中所预想的速度损失能量和质量.因此黑洞会缓慢地蒸发,尺度缩小,直至它变得足够小,使它辐射的引力波开始自由地逃逸到额外维中去.对于膜上的某人,黑洞就相当于在发散暗辐射,也就是膜上不能直接观察到的辐射,但是其存在可以从黑洞正在损失质量这一事实推出.这意味着从正在蒸发的黑洞来的最后辐射暴显得比它的实际更不激烈些,这也许是为什么我们还未观测到伽马线暴,后者由正在死亡的黑洞产生.
虽然还存在另一种乏味的解释,就是说不存在许多这样的黑洞,其质量小到不迟于宇宙的现阶段蒸发.这真是遗憾,因为如果发现一个低质量的黑洞,我就会获得诺贝尔奖.
对于膜世界的产生有几种理论.一种版本是称为Ekpyrotic宇宙的影子膜模型.Ekpyrotic这个名字有点绕嘴,但是它是从希腊文来的,意思是运动和变化.在Ekpyrotic场景中,人们认为我们的膜以及影子膜存在了无限久.他们是在无限的过去在静态中启始的.膜之间一个非常小的力就使他们相互运动,膜就会碰撞,并且相互穿越,产生大量的热和辐射.这一碰撞被认为是大爆炸,也就是宇宙热膨胀相的启始.
关于膜是否能够碰撞以及如此这般行为,存在许多未解决的技术问题.但是,即是膜具有所需要的性质,以我的意见,Ekpyrotic场景也是不能令人满意的.它要求膜在无限的过去启始时,处于一种以不可思议的精度调准的位形之中.膜的初始条件的任何微小变化,都会使碰撞变得乱糟糟的,产生一个高度无规的膨胀宇宙,一点也不像我们现在观察到的这个几乎光滑的宇宙.如果膜从它们的基态或者最低能态启始,初始条件被精确指定便是很自然的了.但是如果存在最低能态,膜将会停留在那儿,而永不碰撞.但事实上,膜从一个非稳态启始,必须人为地让它处于这种态.这必须是一只相当稳定的手,才能使初始条件那么精确.但是,但是如果一个人能够做到这一点,他能够使膜从任何方式启始.
按照我的意见,膜世界启始的更远为吸引人的解释是,它作为真空中的起伏而自发产生.膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成.水液体中包含亿万个H2O分子,它们在最靠近的邻居之间耦合,并且挤在一起.当水被加热上去,分子运动得更加快,并且相互弹开.这些碰撞偶然赋予分子如此高的速度,使得它们中的一群能摆脱它们的键,形成热水围绕着的蒸气小泡泡.泡泡将以随机的方式长大或缩小,这时液体中来的更多的分子参与到蒸气中去,或者相反的过程.大多数小蒸气泡将会重新塌缩成液体,但是有一些会长大到一定的临界尺度,超过该临界尺度泡泡几乎肯定会继续成长.我们在水沸腾时观察到的正是这些巨大的膨胀的泡泡.
膜世界的行为很类似.真空中的起伏会使膜世界作为泡泡从无中出现.膜形成泡泡的表面,而内部是高维空间.非常小的泡泡将重新塌缩成无.但是一个由量子起伏成长的泡泡超出一定的临界尺度,很可能继续膨胀.在膜上,也就是在泡泡的表面上的人们(例如我们)会以为宇宙正在膨胀.这就像在气球的表面上画上星系,然而把它吹涨,星系就相互离开,但是没有任何星系被当作膨胀的中心.让我们希望,没有人持宇宙之针将泡泡放气.随着膜膨胀,内部高维空间的体积会增大.最终存在一个极其巨大的泡泡,它被我们生活其中的膜环绕着.膜也就是泡表面上的物质将确定泡泡内部的引力场.
平等地,在内部的引力场也将确定膜上的物质.它就像一张全息图.一张全息图是一个三维物体被编码在一个二维表面上的象.我对全息图的全部知识是,在一张图上是星际航行的一集中的场景,我本人与牛顿和爱因斯坦在一起.(之后是一段黑白短片,在一个飞船船舱内三位巨匠和一位类似于船长的人在打牌,讨论着些事情,由于是英文对白,本人水平有限,未能得其意思.)类似于,我们认为是四维时空的也许只是五维泡泡内部区域所发生的事件的一张全息图.
这样,什么是实在的呢?是泡泡还是膜?根据实证主义哲学,这是没有意义的问题.因为不存在独立于模型的实在性的检验,或者说什么是宇宙的真正维数是没有意义的,四维和五维的描述是等效的.我们生活在三维空间和一维时间的世界中,我们对这一些自以为一清二楚.但是我们也许只不过是闪烁的篝火在我们存在的洞穴的墙上的投影而已.但愿我们遭遇到的任何魔鬼都是影子.
膜世界模型是研究的热门课题,它们是高度猜测性的.但是它们提供了可供观测验证的新行为,它们可以解释为什么万有引力为什么这么弱.在基本理论的基础中,引力也许相当的强大但是引力在额外维散开意味着,在我们生活其中的膜上的长距离引力变弱了.如果引力在额外维中更强,那么在高能粒子碰撞时形成小黑洞就容易得多.这也许在日内瓦建造中的LHC也就是大型强子碰撞机上可能实现.一个微小的黑洞不会吃掉地球,不像报纸中绘声绘色的恐怖故事那样.相反地,黑洞将会在“霍金辐射”的“扑”的一声中消失,而我将得到诺贝尔奖.LHC加油!我们可以发现一个膜的新奇世界. 著名物理学家史蒂芬·霍金14日在睡梦中去世,享年76岁。他的家人已经确认这一消息。霍金生前曾表示,自己最大的希望是能在外太空死去。
著名物理学家史蒂芬·霍金去世
FilephotoofPhysicistStephenHawking.[Photo/Agencies]
WorldrenownedphysicistStephenHawkinghasdiedattheageof76.世界著名物理学家史蒂芬·霍金去世,享年76岁。
HediedpeacefullyathishomeinCambridgeintheearlyhoursofWednesday,hisfamilysaid.他的家人表示,霍金于14日凌晨在剑桥的家中离世。
Inastatementhischildren,Lucy,RobertandTim,said:"Wearedeeplysaddenedthatourbelovedfatherpassedawaytoday.霍金的子女露西、罗伯特和提姆在声明中表示:“我们深爱的父亲今天去世了,我们深感悲痛。”
"Hewasagreatscientistandanextraordinarymanwhoseworkandlegacywillliveonformanyyears."“他是一位伟大的科学家,一个非凡的人,他的工作和遗产将会流传多年。”
Theypraisedhis"courageandpersistence"andsaidhis"brillianceandhumour"inspiredpeopleacrosstheworld.“他的勇气和坚韧,以及他的才华和幽默激发全世界的民众。”
"Heoncesaid,'Itwouldnotbemuchofauniverseifitwasn'thometothepeopleyoulove.'Wewillmisshimforever."“他曾经说过,‘如果宇宙不是你爱的人的家园,那也就不算什么宇宙。’我们会永远想念他。” 史蒂芬·威廉·霍金(英文名StephenWilliamHawking),1942年1月8日在英国牛津出生[1],当天正是伽利略逝世300年忌日。人称“宇宙之王”。曾先后毕业于牛津大学和剑桥大学,并获剑桥大学哲学博士学位。他之所以在轮椅上坐了46年,是因为他在21岁时就不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽雷氏症,演讲和问答只能通过语音合成器来完成。他是英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是本世纪享有国际盛誉的伟人之一,被称为在世的最伟大的科学家,还被称为“宇宙之王”。1942年1月8日生于英国牛津的霍金刚好出生于伽利略逝世300周年纪念日之时。70年代他与彭罗斯一起证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。他还证明了黑洞的面积定理,即随着时间的增加黑洞的面积不减。这很自然使人将黑洞的面积和热力学的熵联系在一起。1973年,他考虑黑洞附近的量子效应,发现黑洞会像黑体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞质量成反比,这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小,而温度却越变越高,它以最后一刻的爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的意义,它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。
1974年以后,他的研究转向量子引力论。虽然人们还没有得到一个成功的理论,但它的一些特征已被发现。例如,空间-时间在普郎克尺度(10^-33厘米)下不是平坦的,而是处于一种泡沫的状态。在量子引力中不存在纯态,因果性受到破坏,因此使不可知性从经典统计物理、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次。
1980年以后,他的兴趣转向量子宇宙论。
2004年7月,霍金修正了自己原来的“黑洞悖论”观点,信息应该守恒。
本书的副题是从大爆炸到黑洞。霍金认为他一生的贡献是,在经典物理的框架里,证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性,黑洞越变越大;但在量子物理的框架里,他指出,黑洞因辐射而越变越小,大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平,而且整个宇宙正是起始于此。
理论物理学的细节在未来的20年中还会有变化,但就观念而言,现在已经相当完备了。
霍金的生平是非常富有传奇性的,在科学成就上,他是有史以来最杰出的科学家之一,他的贡献是在他20年之久被卢伽雷病禁锢在轮椅上的情况下做出的,这真正是空前的。因为他的贡献对于人类的观念有深远的影响,所以媒介早已有许多关于他如何与全身瘫痪作搏斗的描述。所以说,上帝对每个人都是很公平的。他有身体上的缺陷,可头脑聪明的很!尽管如此,译者(吴忠超)之一于1979年第一回见到他时的情景至今还历历在目。那是第一次参加剑桥霍金广义相对论小组的讨论班时,门打开后,忽然脑后响起一种非常微弱的电器的声音,回头一看,只见一个骨瘦如柴的人斜躺在电动轮椅上,他自己驱动着电开关。译者尽量保持礼貌而不显出过分吃惊,但是他对首次见到他的人对其残废程度的吃惊早已习惯。他要用很大努力才能举起头来。在失声之前,只能用非常微弱的变形的语言交谈,这种语言只有在陪他工作、生活几个月后才能通晓。他不能写字,看书必须依赖于一种翻书页的机器,读文献时必须让人将每一页摊平在一张大办公桌上,然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读。人们不得不对人类中居然有以这般坚强意志追求终极真理的灵魂从内心产生深深的敬意。从他对译者私事的帮助可以体会到,他是一位富有人情味的人。每天他必须驱动轮椅从他的家——剑桥西路5号,经过美丽的剑河、古老的国王学院驶到银街的应用数学和理论物理系的办公室。该系为了他的轮椅行走便利特地修了一段斜坡。
本书译者之一曾受教于霍金达四年之久,并在他的指导下完成了博士论文。此书即是受霍金之托而译成中文,以供占人类五分之一的人口了解他的学说。
他还证明了黑洞的面积定理。在富有学术传统的剑桥大学,他担任的职务是剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务,那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。他拥有几个荣誉学位,是英国皇家学会会员。在公众评价中,被誉为是继阿尔伯特·爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家之一。他提出宇宙大爆炸自奇点开始,时间由此刻开始,黑洞最终会蒸发,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论方面走出了重要一步。
他因患“渐冻症”(肌肉萎缩性侧索硬化症卢伽雷氏症),禁锢在一把轮椅上达40年之久,他却身残志不残,使之化为优势,克服了残废之患而成为国际物理界的超新星。他不能写,甚至口齿不清,但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上,他的思想却出色地遨游到广袤的时空,解开了宇宙之谜。
霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才,也因为他是一个令人折服的生活强者。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了每一个知道他的人。患有肌肉萎缩性侧索硬化症的他,近乎全身瘫痪,不能发音,但1988年仍出版《时间简史》,至今已出售逾1000万册,成为全球最畅销的科普著作之一。
他被世人誉为“在世的最伟大的科学家”“另一个爱因斯坦”“不折不扣的生活强者”“敢于向命运挑战的人”。
早期
霍金1942年出生于英国牛津,出生当天正好是伽利略逝世300年忌日,父亲法兰克是毕业于牛津大学的热带病专家,母亲伊莎贝尔1930年代于牛津研究哲学、政治和经济。
1942年1月,纳粹德军轰滥炸英格兰,伦敦遭受几乎夜夜不停的空袭。这迫使霍金一家搬离海格特的家园,迁到牛津避难。他们在霍金诞生后又回到了伦敦。童年时的霍金,学业成绩并不突出,但喜欢设计极为复杂的玩具,据说他们曾做出一台简单的电脑。
1959年,17岁的霍金入读牛津大学的大学学院攻读自然科学,自称用了很少时间而得到一等荣誉学位,随后转读剑桥大学研究宇宙学,1963年被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症,即运动神经病,当时医生诊断他只能活两年,他虽然活下来,但在往后数十年逐渐全身瘫痪并失去了说话能力。
霍金曾澄清自己当时并无酗酒,只感到自己有“悲剧性格”,并使自己沉醉于瓦格纳的音乐里。直至他遇上了首任妻子珍·王尔德(JaneWilde),两人结婚后育有3名子女。23岁时,他取得了博士学位,留在剑桥大学进行研究工作。
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在这本书中,霍金将试图勾勒出我们心目中的宇宙历史——从大爆炸到黑洞,并有机结合各类宗教学理论。在第一讲里,他将简要地回顾过去关于宇宙的构想,并说明我们是如何得到目前的图像的。这或许可以称之为宇宙史的历史。
第二讲将解释牛顿和爱因斯坦的两种引力理论何以得出这样的结论——宇宙不可能是绝对静止的,它不得不或是膨胀,或是收缩。而这又意味着,在前200亿年到前100亿年之间,必定有某一时刻,那时宇宙的密度为无穷大或是脱离了某个空间,这就产生了所谓的大爆炸。它极可能就是宇宙的开端。
第三讲将谈谈黑洞。黑洞是当某个巨大的星球,或者更大的天体,受其自身引力吸引而自行塌缩(塌陷并紧缩)时形成的(另一种猜测:黑洞是脱离了某个集合空间中的某一元素)。综合感性的哲学理论,“任何事物在时间和空间的洗礼下必将从一个极端走向另一个极端”,这可能正是白洞产生的原因。根据爱因斯坦的广义及狭义相对论,宇宙中可能存在无数黑(白)洞,(也可能我们存在的世界正是黑(白)洞的某一分支)。而有关他们的历史,可能是某一领域的终结,也或许只是一个新的开始,因为知识领略得越多,越发现自己知道的只不过是冰山一角。广(狭)义相对论是经典理论(因为这个世界不存在绝对的理想状态),包括量子力学的不确定原理。
第四讲将讲述量子力学如何允许能量从黑洞泄漏出来。黑(白)洞并不像人们所描绘的那样可怕。
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1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达,世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物,是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著做,它改变了人类对宇宙的观念。《时间简史》作为宇宙学无可争议的权威,霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者,《时间简史续编》是为向更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式,叙述了霍金教授的生平历程和研究工作,展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。
《乔治开启宇宙的秘密钥匙》中文版发行于2008年年初,这本书由史蒂芬·霍金、其女儿露西·霍金、其学生克里斯托弗·加尔法德所著,是史蒂芬·霍金的“儿童”时期“科普三部曲”之一,这本书当中论黑洞以及很多部分都简述了霍金的新想法,这本书在国内外好评如潮。
2004年-霍金悖论与信息守恒
2004年7月21日,在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上,霍金的态度来了个180度转弯,表示自己原来的观点错了,信息应该守恒。宣布了他对宇宙黑洞的最新研究结果:黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样,对其周遭的一切“完全吞食”,事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在某个时候释放出来:信息守恒。原因是先前把黑洞想得太理想化了,把黑洞热辐射也想得太理想化了。不过,霍金一直没有给出严格的证明来支持自己的新观点。索恩表示此事不能由霍金一个人说了算,他仍坚持信息不守恒的看法。普瑞斯基则表示没有听懂霍金的演讲,不明白自己为什么赢了。目前,这一牵扯到量子论基础的敏感问题还远未解决。
黑洞理论的研究已经超出了黑洞本身,它不仅通过信息疑难触及了量子论的重要基石——幺正性,而且掀开了探讨时间性质的新篇章。
20世纪60年代到80年代,黑洞研究取得了重大进展。最初人们认为黑洞是一颗死亡了的星体,什么东西都可以掉进去,但任何东西都跑不出来。1974年霍金证明黑洞有温度、有辐射。霍金辐射的发现使黑洞和霍金本人都变得家喻户晓。
20世纪80年代以后,黑洞研究的重点逐渐从温度转向信息佯谬。人们早已知道,黑洞外部观测者会失去形成黑洞以及后来落入黑洞的物质的几乎全部信息,这就是“无毛定理”。著名的“霍金辐射”理论.所谓“毛”是指“信息”。黑洞只剩下总质量、总电荷和总角动量3根“毛”可以被外界探知。人们最初认为,虽然外部观测者不能探知黑洞内部物质的信息,但这些信息并没有从宇宙中消失,只不过隐藏在了黑洞的内部。霍金辐射发现之后,人们知道黑洞中的物质最后将全部转化为热辐射,而热辐射几乎不带出任何信息。这样,形成和落入黑洞的物质的信息将从宇宙中消失,信息不再守恒,不仅重子数守恒、轻子数守恒等定律不再成立,量子论的幺正性也将受到破坏。面对如此严重的理论困难,物理学家展开了激烈的争论。理论物理学家大都相信信息守恒,坚信幺正性这一量子论的基石不会被破坏。总之,信息应该守恒。以霍金和索恩为代表的相对论专家则认为信息不一定守恒,幺正性完全有可能被破坏。为此,霍金和索恩与坚信信息守恒的普瑞斯基打赌。
"这种理论从诞生之初就遇到了麻烦:它同很多科学家坚持的"信息守恒定律"互为矛盾.这一度被人们称为"黑洞悖论".
如同19世纪的科学家断定了能量守恒定律一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒一说——假如这个说法成立,那么"信息守恒定律"无疑将成为科学界最为重要的定律,也许比物质,能量守恒定律的意义更为深远.霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是"信息"在黑洞中是否能够保存,守恒."
霍金生平
1942年1月8日出生于英国的牛津。
1950年举家迁往圣奥尔本斯
1959年入英国牛津大学
1962年在牛津大学完成物理学学位课程,搬到剑桥大学攻读研究生,
1963年霍金被诊断患有运动神经元疾病。
1965年进入剑桥大学冈维尔和凯厄斯学院任研究员,被授予博士学位。他的研究表明:用来解释黑洞崩溃的数学方程式,也可以解释从一个点开始膨胀的宇宙。/与珍.王尔德(简·王尔德)结婚
1967年长子罗伯特出生
1969年起任冈维尔和凯厄斯学院科学杰出成就研究员
1970年霍金研究黑洞的特性。他预言,来自黑洞(现在叫霍金辐射)的射线辐射及黑洞的表面积永远也不会减少。/女儿露西出生/开始使用轮椅
1973年首部著作《空时的大型结构》出版
1974年被选为英国皇家学会会员。他继续证明,黑洞有温度,黑洞发出热辐射,以及气化导致质量减少。
1975—1976年间获得伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章、霍普金斯奖、美国丹尼欧海涅曼奖、马克斯韦奖和英国皇家学会的休斯勋章6项大奖
1977年被任命为剑桥大学引力物理学教授
1978年获世界理论物理研究的最高奖爱因斯坦奖
1979年次子蒂莫西出生/《广义相对论评述:纪念爱因斯坦百年诞辰》出版
1980年任剑桥大学数学鲁卡斯教授(艾萨克·牛顿曾任此职)。
1981年参加梵蒂冈宇宙学大会,宣布无边界构想/《超时空和超引力》出版/被授予大英帝国高级骑士
1985年在瑞士病倒/实行气管造口手术从而失去语言能力,使用带造音器的计算机。
1988年出版《时间简史》,获沃尔夫基金奖,成为关于量子物理学与相对论最畅销的书。
1989年被授予大英帝国荣誉爵士
1990年与结婚25年之久的妻子简·怀尔德离婚。
1991年《时间简史》同名电影上映
1993年《“黑洞与婴儿宇宙”及其他论文》出版
1995年9月16日,与他的护士伊莱恩·梅森结婚
1996年至今继续在剑桥大学工作。
2001年10月又一部力作《果壳中的宇宙》出版发行
2004年7月,霍金修正了自己原来的“黑洞悖论”观点错了,信息应该守恒。7月21日,在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上。
2006年,霍金第三次来中国,他带来的仍然是自己关于宇宙学最新的研究,在香港科技大学体育馆主持一个题为「宇宙的起源」的演讲;在人民大会堂向北京的公众讲述《宇宙的起源》。
2007年霍金与露西吉高佛尔德合著的儿童科幻小说《乔治通往宇宙的秘密钥匙》于9月6日率先在法国出版发行。这本书是霍金写的第一本儿童读物,霍金在书中向儿童解释了自己关于时间和宇宙方面的学说。
2009年8月12日获得自由勋章
获得奖项
1、1989年获得英国爵士荣誉称号
2、是英国皇家学会学员和美国科学院外籍院士
3、伦敦皇家天文学会的埃丁顿勋章
4、梵蒂冈教皇科学学会十一世勋章
5、霍普金斯奖
6、美国丹尼欧海涅曼奖
7、麦克斯韦奖
8、英国皇家学会的休斯勋章
9、1978年获物理界最有威望的大奖—阿尔伯特·爱因斯坦奖
10、与罗杰·彭罗斯共同获得了1988年的沃尔夫物理奖
11、1988年霍金的书《时间简史:从大爆炸到黑洞》获沃尔夫基金奖
12、2009年8月12日,获得自由勋章
霍金名言
1.当你面临着夭折的可能性,你就会意识到,生命是宝贵的,你有大量的事情要做。
2.是先有鸡,还是先有蛋?
3.宇宙有开端吗?如果有的话,在此之前发生过什么?
4.宇宙从何处来,又往何处去?
5.活着就有希望。
6.时间有没有尽头?
7.我注意过,即使是那些声称“一切都是命中注定的,而且我们无力改变”的人,在过马路前都会左右看。
8.科学家和娼妓都是做他们喜欢的事赚钱。
9.一个人如果身体有了残疾,绝不能让心灵也有残疾。
10.生活是不公平的,不管你的境遇如何,你只能全力以赴。
11.我即使被关在果壳之中,仍自以为是无限空间之王。
12.我的手指还能活动,我的大脑还能思维;我有终身追求的理想,我有爱和爱我的亲人朋友;对了,我还有一颗感恩的心……(这句话是在一次新闻发布会上一位女记者提出的,但霍金还是以恬静的微笑这样回答)霍金不仅以他的成就征服了科学界,也以他顽强搏斗的精神征服了世界。
公开演说
霍金出版《时间简史》后,多年来曾在英国、美国、日本、香港等地,向一般大众发表多场公开演说,叙述时间起源、宇宙终结、时光旅行,演说时其受欢迎程度犹如“摇滚巨星”。兹(zi)录部分演说:
《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》
宇宙的起源(中文)
宇宙之始(英文)
时间的开始(英文)
太空及时间扭曲(英文)
上帝掷骰吗?(英文)
宇宙中的生命(英文)
科普作品
1988年:《时间简史》(AbriefHistoryofTime)
1993年:《黑洞、婴儿宇宙及其他》(BlackHolesandBabyUniversesandOtherEssays)
2005年:《时间简史(普及版)》(AbrieferHistoryofTime)
2001年:《果壳中的宇宙》(TheUniverseinaNutshell)
2002年:《在巨人的肩膊上》(OnTheShouldersofGiants.TheGreatWorksofPhysicsandAstronomy)
霍金三大学术赌注
霍金除了喜爱看脱衣舞表演(据说是为了研究),他亦喜欢就一些科学命题,与其他学者开赌,一时成为科学界美谈。
黑洞是否存在?
穷一生精力研究黑洞的霍金,曾担心黑洞可能只是理论上的概念,而现实中根本不存在。他为免到时自己变得一无所有,1975年他与另一名物理学家索恩(KipThorne)开赌:究竟黑洞是否存在。
为了进行“对冲”,霍金押注黑洞不存在。如果他“不幸”赢了,霍金虽然一生心血被毁,但索恩要向他赠上专门踼爆英国皇室丑闻的《PrivateEye》杂志4年订阅,如果霍金“幸运”输了,他就要向索恩送赠色情杂志《Penthouse》的一年赠阅。
霍金在《时间简史》(1988年)曾说:“当我们1975年打赌时,我们80%肯定天鹅座X-1是黑洞,现在我会说有95%肯定,但这场赌局仍未有结果。”
裸奇点是否存在?
1991年,霍金又要求开赌,今次索恩与他站在同一阵线,对赌一方是物理学家裴士基(JohnPreskill)。当时的命题是,奇点应该被黑洞围绕,但没有被黑洞包围的“裸奇点”(nakedsingularities)是否存在。
霍金与索恩押注:裸奇点并不存在,随即与裴士基立下赌据,谁输了要向对方送上一件用来“遮蔽裸体”的T恤衫,写上适当的服输字眼。霍金于1997年修正他的理论,指出裸点有可能存在。
讯息会否在黑洞消失?
霍金在裸奇点的赌局输了,但这位好赌成瘾的物理学家即时要求再开赌。物理学家相信所有讯息一经出现,虽然会改变成不同形态,但本质上会“永恒”存在。
霍金及索恩当时指出,任何物质掉进黑洞后将会消失,黑洞中产生的辐射是“全新制造”的,与掉进黑洞中的物质无关;这一项命题,违反了量子力学,若命题正确,量子力学或要重写。裴士基反驳这项命题,双方于是开赌。
2004年,霍金出席研究会时,承认赌输了,要向对方赔上棒球百科全书《TotalBaseball:theUltimateBaseballEncyclopedia》。胜出的裴士基亲身在学术会议上,高举这本著作,霍金在台上只顾著笑。被问到为何挑选这套百科全书做战利品时,裴士基事后说:“这本书重得像黑洞,亦要更长时间才可以赶走书中的资料,有如黑洞一样。”
霍金与中国
1985年,霍金第一次来中国,在科大水上讲演厅作天体物理的学术报告。
2002年,霍金第二次来中国,在北京作主题为“膜的新奇世界”科普报告,向公众阐释他的关于天体演化的“M理论”。
2006年,霍金第三次来中国,他带来的仍然是自己关于宇宙学最新的研究,在香港科技大学体育馆主持一个题为「宇宙的起源」的演讲;在人民大会堂向北京的公众讲述《宇宙的起源》。
■畅销书之王:《时间简史》
霍金的科普著作《时间简史———从大爆炸到黑洞》在全世界的销量已经高达2500万册,从1988年出版以来一直雄踞畅销书榜,创下了畅销书的一个世界纪录。在这本书里,霍金力图以普通人能理解的方式来讲解黑洞、宇宙的起源和命运、黑洞和时间旅行等。
在《时间简史》一书的开头,霍金指出:“有人告诉我,我在书中每写一个方程式,都将使销量减半。于是我决定不写什么方程。不过在书的末尾,我还是写进一个方程,爱因斯坦的著名方程E=mc2。我希望此举不致吓跑一半我的潜在读者。”现在看来,霍金完全是多虑了。
参考资料:
1.霍金来信:生命还在,希望就在(组图)_网易新闻中心