他在科學上有許多貢獻,包括與羅杰·彭羅斯合作提出在廣義相對論框架內(nèi)的彭羅斯–霍金奇性定理,以及他對關于黑洞會發(fā)放輻射的理論性預測(現(xiàn)稱為霍金輻射)?;艚鹗堑谝粋€提出由廣義相對論和量子力學聯(lián)合解釋的宇宙論理論之人,也是量子力學的多世界詮釋的積極支持者。
斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking)CH CBE FRS FRSA(1942年1月8日 - 2018年3月14日)是英國理論物理學家,宇宙學家和作家,在他去世前擔任了劍橋大學理論宇宙學中心的研究主任。1979年至2009年,他擔任劍橋大學盧卡斯數(shù)學教授席位。
他的科學著作包括與羅杰·潘洛斯(Roger Penrose)在廣義相對論框架下的引力奇點定理(彭羅斯 - 霍金奇點定理)以及黑洞發(fā)射輻射的理論預測,通常稱為霍金輻射(Hawking radiation)。 霍金是第一個提出由廣義相對論和量子力學聯(lián)合解釋的宇宙學理論的人,也是量子力學多世界詮釋(Many-worlds interpretation)的有力支持者。
霍金通過一些科普作品取得了商業(yè)上的成功,其中他大體上論述了自己的理論和宇宙學。他的《時間簡史》曾連續(xù)登上英國《星期日泰晤士報》暢銷書排行榜,創(chuàng)下了破紀錄的237周。 霍金是皇家學會(FRS)的成員,同時是羅馬教皇(宗座)科學院的終身成員,也是美國最高平民獎的總統(tǒng)自由勛章的獲得者。 2002年,霍金在英國廣播公司(BBC)對最偉大的100名英國人(100 Greatest Britons)的民意調(diào)查中排名第25位。 霍金患有一種罕見的早期發(fā)病的緩慢進展的運動神經(jīng)元疾?。ㄒ卜Q為肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥“ALS”或Lou Gehrig?。@種疾病在幾十年后逐漸使他癱瘓。即使在失去演講能力之后,他仍然能夠通過語音生成設備進行交流,最初是通過使用手持開關,(隨著病情的惡化)最終使用單個面頰肌肉進行操作。 他于2018年3月14日逝世,享年76歲。
斯蒂芬·霍金攝于美國國家航空航天局,圖:NASA
霍金的一生獲得了無數(shù)的獎項和榮譽。 早在1974年的名單中,他就被當選為皇家學會會員(FRS)。那時,他的提名是:
霍金為廣義相對論領域做出了重大貢獻。 這些來源于對物理學和天文學相關的深刻理解,尤其是對全新數(shù)學技術的掌握。在彭羅斯開創(chuàng)性的工作之后,他建立了一系列連續(xù)性的定理,這些定理建立了所有現(xiàn)實宇宙模型都必須具有奇點的基本結果,這些定理部分由霍金本人單獨完成,部分與彭羅斯合作完成。使用類似的技術,霍金證明了黑洞定律的基本定理:具有平滑事件視界的愛因斯坦方程的穩(wěn)態(tài)解必然是軸對稱的; 而在黑洞的演化和相互作用中,事件視界的總表面積必須增加。 霍金與G. Ellis合作中,撰寫了一篇令人印象深刻的原創(chuàng)論文“大時空”。
引用繼續(xù),“霍金的其他重要工作涉及宇宙學觀測的解釋和引力波探測器的設計?!?/span>
霍金獲得了與維亞切斯拉夫·穆哈諾夫(Viatcheslav Mukhanov)共享的2015年BBVA基礎科學知識獎,以表彰他們發(fā)現(xiàn)星系是由早期宇宙中的量子漲落形成的。 在2016年英國驕傲獎頒獎典禮上,霍金獲得了“因其對科學和英國文化的貢獻”終身成就獎。 在獲得總理特蕾莎·梅/文翠珊(Theresa May)的獎勵后,霍金幽默地要求她不要向英國退歐(英國脫離歐盟)尋求幫助。
斯蒂芬·霍金科學傳播獎章
霍金是斯塔爾慕斯節(jié)(Starmus Festival)咨詢委員會的成員,在和促進科學傳播方面發(fā)揮了重要作用。 斯蒂芬·霍金科學傳播獎章是一項年度獎項,于2016年啟動,旨在表揚藝術界人士對有助于提高科學意識的貢獻。受獎者將獲得由阿列克謝·列昂諾夫(Alexei Leonov)拍攝的斯蒂芬·霍金肖像獎章,另一面則是列昂諾夫自己表演他著名的太空漫步和標志性的“紅色特輯”——布萊恩·梅(Brian May)的吉他的肖像。
2016年的第三屆斯塔爾慕斯節(jié)是對斯蒂芬·霍金的致敬,斯塔爾慕斯節(jié)上所有講座的書“超越地平線”也是獻給他的。在頒獎典禮上頒發(fā)獎牌的第一批選手是霍金親自挑選的。他們是作曲家漢斯·季默(Hans Zimmer),物理學家Jim Al-Khalili和科學紀錄片《粒子狂熱》。
黑洞發(fā)現(xiàn)奉獻精神
2018年3月,兩名俄羅斯天文學家宣布,他們在2018年3月16日(正值霍金去世兩天后)發(fā)現(xiàn)了蛇夫座的一個新生黑洞GRB180316A,并將他們的發(fā)現(xiàn)獻給了史蒂芬·霍金。
2009年8月12日,美國總統(tǒng)貝拉克·奧巴馬頒予霍金總統(tǒng)自由勛章。圖為美國總統(tǒng)奧巴馬與霍金、霍金女兒露希在白宮藍室暢談的留影紀念。圖:皮特·蘇沙
霍金輻射是黑體輻射,由于事件視界附近的量子效應,黑洞會釋放這種輻射。它以物理學家斯蒂芬霍金的名字命名,斯蒂芬霍金在1974年為其存在提供了理論論證。 霍金的工作幫助解釋了雅各布·貝肯斯坦(Jacob Bekenstein)的結果,他預測黑洞應該有一個有限的熵(Entropy)。
霍金輻射降低了黑洞的質(zhì)量和能量,因此也稱為黑洞蒸發(fā)(black hole evaporation)。 因此,預計通過其他方式不會增加質(zhì)量的黑洞會縮小并最終消失。 微型黑洞(Micro black holes)被預測為比大黑洞更大的輻射發(fā)射器,并且應該收縮和消散得更快。
2008年6月,美國國家航空航天局(NASA)發(fā)射了費米伽瑪射線空間望遠鏡,該望遠鏡正在尋找原初黑洞蒸發(fā)后產(chǎn)生的伽馬射線終極閃光。 如果推測大的額外維數(shù)理論是正確的,歐洲核子研究中心的大型強子對撞機可能會產(chǎn)生一種微型黑洞并且我們或許能夠觀察到它們的蒸發(fā)過程。 不過遺憾的是,目前為止在歐洲核子研究中心沒有觀察到這樣的微型黑洞。
2010年9月,一個與黑洞霍金輻射密切相關的信號據(jù)稱已經(jīng)在一個涉及光脈沖的實驗室實驗中被觀測到。 然而,結果仍然未經(jīng)證實且值得商榷。其他的項目已經(jīng)開始在模擬重力的框架內(nèi)尋找這種輻射。
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