2018年3月14日,英国物理学家、当代科学界的传奇人物斯蒂芬·霍金去世,享年76岁。

他21岁就得了一种罕见的怪病进行性肌肉萎缩(ALS), 后来还失去说话能力,依然坚持一流的理论物理研究成为传奇人物。

物理学者漫画:三分钟告诉你霍金到底有多牛! 查看详细>>

Sheldon:【三分钟告诉你霍金到底有多牛!】



在大多数人看来,霍金更像是一个纯粹的文化符号——每个人都知道他的名字,却几乎没有人真正理解他做了什么。

其实,霍金在一生中做过的很多科学研究,它们可以总结成一句话:“如何摸到爱因斯坦寻觅的那只大象”。

其中有两个贡献非常著名,一是证明“宇宙大爆炸始于一个奇点”,二是证明“黑洞是有温度的”。

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科普:关于霍金,公众问的最多的几个问题 查看详细>>

袁岚峰:【纪念霍金:人是一根会思想的芦苇】






NO.1 霍金在科学上的成果有多大?

基本的回答是:霍金是一位卓越的科学家。不过,经常有媒体把他称为爱因斯坦之后最伟大的科学家、当世最伟大的科学家之类,这就说过头了。
比如,霍金最突出的科学成果霍金辐射,即使霍金辐射得到了实验验证,霍金得到了诺贝尔奖,我们还是可以指出:霍金的成果主要是在已有的框架内改进,这固然很好,但比起那些提出新的框架的,还是要低至少一个层次。

那么哪些人提出了新的框架?例如牛顿,提出牛顿力学。麦克斯韦,提出电磁理论。爱因斯坦,提出狭义和广义相对论。普朗克、海森堡、薛定谔、狄拉克,提出量子力学。杨振宁,提出规范场论。是的,在专业人士看来,杨振宁的科学成就比霍金至少高一个层次。这当然没有任何不敬的意思,只是做一个客观分析,反映一个业内共识。


NO.2 霍金为什么没有得诺贝尔奖?

回答其实很简单:因为他的成果没有达到诺贝尔奖的级别。并不是因为诺贝尔奖委员会有偏见或者搞什么政治,而是因为单纯科学上的原因。

 


NO.3 霍金最重要的科研成果是什么?

霍金的科学成果很多,如果一定要在其中挑一个最突出的,那应该就是“霍金辐射”了。



NO.4 为什么霍金辐射没有得诺贝尔奖?
 

回答是:这只是个理论预测,还没有被实验验证。诺贝尔奖的评选非常慎重,一定要选那些经过验证、得到公认的成果。这就是为什么屠呦呦要在发现青蒿素几十年后才得奖,因为要等到青蒿素大规模使用、成为世界首选的抗疟疾特效药之后。即使这么慎重,还不时有发错的,诺贝尔奖委员会也是压力山大。

实际上,不要说霍金辐射这样的对黑洞理论的修正了,就连黑洞本身的存在,还没有直接的实验证据呢!  【全文点击进入】

 

霍金和他的突破摄星计划 查看详细>>

郑永春:【霍金已逝,他的突破摄星计划才刚刚开始】
 



北京时间2016年4月13日8点零8分,著名天体物理学家史蒂芬·霍金在纽约发布了一条微博,宣布将启动一个超级科研项目:建造一个激光推进的微型星际飞行器,预计最快用20年抵达离太阳系最近的恒星系统——半人马座阿尔法星(Alpha Centauri)。
 

这个计划太激动人心了,听着就让人心潮澎湃。

然而,实际上,这是一项基础研究项目,在理论上是可行的,但在工程技术实现上,是一项大胆的冒险计划,成功的可能与失败的风险并存。


“突破摄星(Breakthrough Starshot)”计划由美国宇航局(NASA)艾姆斯研究中心前总监沃尔登带领。背后的金主是俄罗斯互联网投资人尤里·米尔纳。除霍金外、Facebook创始人马克·扎克伯格也参与了该计划的监督委员会。目前,该计划已经获得高达1亿美元的经费支持。

“突破摄星”计划中提出的“纳米飞行器”,可以在短短几分钟内加速到光速的五分之一,即每秒钟飞行六万公里。相比之下,迄今为止人类历史上飞行速度最快的航天器——“新视野号”在飞越木星加速后的峰值速度也仅每秒钟飞行20公里(每小时7.5万公里),以这一速度飞到冥王星就用了10年时间,如果以这一速度飞到比邻星,则至少需要一万四千年以上,显然是人类很难接受的。

因此,米尔纳和霍金希望研制速度为光速五分之一的“纳米飞行器”,在二三十年内就可以飞越4光年以上的距离,主要目的是希望快速抵达离我们最近的另一个恒星系统,去探索那颗恒星周围的行星,在带去人类信息的同时,也把那里的信息带回地球。  【全文点击进入】

 

霍金画像:热衷于“科学赌博”的大物理学家 查看详细>>

邢志忠:【先“赌”为快的科学家】

史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)是一位热衷于“科学赌博”的大物理学家,而且他的每一次打赌游戏都成为媒体和公众追踪的焦点,造成了无人能及的广告效应。

但是霍金曾经下注100美金赌希格斯粒子不会在任何对撞机上被发现一事,却惹恼了他的同胞、“上帝粒子”之父彼得·希格斯(Peter Higgs)。

针对“霍金将希格斯抛进了黑洞”之类耸人听闻的传言,希格斯在2002年的一次晚宴上向记者发牢骚说,霍金由于其特殊的名望获得了本不该有的、信手拈来的权威性,同时他与其他领域的理论家们交流起来很困难。当时苏格兰的报纸立即以“大师级学者的冲突”为题报道了两人之间的芥蒂,一时间吸引了广大公众的眼球。希格斯迅速写信给霍金,对自己有关霍金的评论内容做出了解释。霍金回信说自己并不介意,不过他又说,他依然不认为希格斯粒子能够真的在实验中被发现。

十年之后的2012年7月,欧洲核子研究中心宣布他们在大型强子对撞机上发现了一个很有可能就是希格斯玻色子的新粒子。听到这个消息后,霍金立即寄给希格斯一张100美元的支票,表示自己愿赌服输。   【全文点击进入】

专家视角:霍金为何不朽 查看详细>>

施郁:【霍金为何不朽】

霍金的科学贡献超过很多诺贝尔奖得主。但是长期以来,他的理论研究工作没有得到实验或者观测的证实,而获得诺贝尔奖的研究成果必须有实验或者观测的支持。所以霍金一直没有获得诺贝尔奖。

但是其实不久之前,这个情况有所改变。2016年2月,美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布,他们于2015年9月14日直接探测到引力波,这个引力波来自两个黑洞并合成为一个大黑洞。比较并合前后黑洞的总质量可以发现,大黑洞的质量平方大于原来两个黑洞的质量的平方的和。而黑洞的视界面积正比于质量的平方。所以这就证实了黑洞并合前后,总视界面积没有减少。 后来LIGO和位于意大利的引力波天文台VIRGO又探测到几次黑洞并合所产生的引力波,结果都与霍金的黑洞面积不减定理一致。去年诺贝尔奖公布前,我曾经“预测”(其实是希望)霍金分享2017年物理学诺奖。

广义地说,也许霍金一生最大的成就是,作为渐冻人,对物理学作出巨大了成就,鼓舞了全世界人民!在他逝世时,他的家人的声明中强调了“他的勇气、坚持、优秀和幽默鼓舞了世界各地的人们”!【全文点击进入】

专业解析:霍金的学术贡献历程 查看详细>>

陈平、赵峥:【霍金给人类带来什么信息?悼念传奇物理学家霍金】

奇点疑难:幸遇彭若斯

霍金对彭若斯提出的奇点定理问题很感兴趣,他的博士论文的第一部分是写稳恒态宇宙模型的错误,第二部分就是对奇点定理给出了另外的证明。当时彭罗斯已经给出了第一个证明,是针对星体塌缩成黑洞的情况。霍金又给出了另外一个证明,是针对大爆炸宇宙的初始情况。

霍金自己的第一个工作就是对奇点定理做出了贡献。 他的第二个工作是黑洞面积定理,他认为黑洞的表面积随着时间前进只能增加不能减少。第三个重要工作,也是他一生当中最重要的工作就是证明了黑洞有热辐射,也就是霍金辐射。
 

面积定理的启示:黑洞热吗

霍金、彭罗斯的奇点定理指出,一个合理的物理时空一定有时间的开始或者结束。

 我们现在来看霍金的第二个贡献:面积定理,霍金用微分几何证明了黑洞的表面积随着时间只能增大不能减小。

当时美国有一个二十几岁的研究生叫贝肯斯坦,他觉得黑洞的表面积只能增加不能减小,很像物理学当中的“熵”啊 !黑洞的表面积会不会是熵啊!于是他在导师惠勒的支持下,提出黑洞的表面积可能是熵,而且他得到了一个公式,这个公式叫贝肯斯坦公式。

争论:真热还是假热?

霍金对贝肯斯坦这个工作很不以为然,觉得贝肯斯坦完全曲解了自己的意思:我的面积定理是用微分几何和广义相对论证出来的,根本没有用到热力学和统计物理,怎么会有热呢,不可能有热。而且,一旦黑洞有温度,就应该有热辐射。黑洞是个只进不出的天体,怎么可能辐射出东西来呢?所以他在1973年的一次暑期学术研讨会上,就跟另外两个专家(卡特和巴丁),三个人合写了一篇论文,用严格的微分几何重新推导了贝肯斯坦的公式, 说这个公式本身并没有错,但是它不是真正的热力学公式。它里面的κ像温度但不是温度,黑洞面积像熵但不是熵。于是他们就提出了“黑洞力学”的四个定律,跟普通热力学比较。但还是强调这不是“热力学”,而是“力学”。

最伟大的发现:霍金辐射

可是霍金后来又想:万一贝肯斯坦是对的呢?他又倒过来想了。如果贝肯斯坦是对的,那么黑洞就真有温度,就应该有热辐射射出。于是他又经过半年多的努力,在1974年终于证明了黑洞确实有热辐射,黑洞的温度是真温度。那个κ反映的是真温度,黑洞表面积A确实是熵,就是黑洞熵。严格证明黑洞有热辐射,是霍金一生中最卓越的成就。后来人们就把黑洞热辐射称为霍金辐射。这件工作做出来以后,他的老师西阿玛就说:霍金毫无疑问是二十世纪最伟大的物理学家之一。  【全文点击进入】


 

感悟伟大科学家霍金 查看详细>>

杨荣佳:【轮椅上的宇宙,写给霍金】

接触到霍金是在大学的时候,那时湖南科技出版社推出一系列优秀科普图书,号称“第一推动丛书”,霍金的《时间简史》就是其中最广为传播的书。虽然生活拮据,我省吃俭用攒钱买下好几本这些价格在当时不菲的科普书,除了霍金的《时间简史》,还有彭罗斯的《皇帝新脑》、阿·热的《可怕的对称》和彼得·柯文尼的《时间之箭》等。这些科普书当中,最喜欢的还是霍金写的《时间简史》,不仅语言幽默,视野开阔,把时间的历史娓娓述来,还联系到与时间相关的最前沿研究。虽然看不大懂,但我简直着了迷,不仅在学校时看,暑假放假回家,上山放牛的时候都带着身边,一有空就坐在地上翻看。

这样做的严重后果是,我这个一般院校的学生,竟然不知天高地厚立下一个志愿,要自学物理。要自学,谈何容易,除了《大学物理》,相关教材在当时都买不到。去学校图书馆借,可能因为是工程类的院校,相关物理书籍也非常之少,借了几本和物理相关的书回去看,看不懂,主要是所用的数学是一大障碍。当时班上几位同学在参加自学考试,从他们拿来的自学考试简章上,我发现竟然没有物理课程,但是有数学。于是决定先自学数学。

记得当时班上有9位同学报名参加自学考试,只有我最后坚持下来,并拿到国防科学技术大学的数学本科文凭。拿到的时候,我也已经参加工作一年多了。在一个偏远的山区任教,初衷未改,从一位湖南师大毕业的高中同学借来一本周世勋的《量子力学》,一本郭硕鸿的《电动力学》,一本《理论力学》,一本《热力学和统计物理》,就像少林寺僧人修炼武功一样,我从这四大力学开始走上物理之路。可以好不夸张地说,没有霍金,就没有现在的我。   【全文请点击进入】

 

陶勇:【机器是否可能产生“自我意识”,霍金的担忧】

霍金教授曾告诫人类警惕人工智能,但是却被沦为笑谈。
一开始笔者也认为机器不可能具有“自我意识”,因为有“哥德尔不完备定理”对机器学习的限制。所以2016年AlphaGo在围棋上胜过李世石之后,笔者仍旧认为机器不可能产生“自我意识”,这才有了博文《围棋人机大战弦外之音:吴清源言“弈”之境界于“不在胜负”》。但是机器真的不会产生“自我意识”吗?

恐怕未必。