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物理学家霍金的故事

时间:2019-01-12 09:35:57 | 作者:明月心 | 阅读:次

  一个人如果身体有了残疾,决不能让心灵也有残疾。

 

  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。

 

  记住要仰望星空,不要低头看脚下。无论生活如何艰难,请保持一颗好奇心。你总会找到自己的路和属于你的成功。

 

  ——霍金


物理学家霍金的故事-名人故事
 

  【黑洞蒸发理论】

 

  黑洞是宇宙中最奇特和神秘的天体,是超强引力源,时空的扭曲者,其超强引力使得连宇宙中跑的最快的光都会被它拉住,而逃不出它的“魔掌”。它是在时间和空间中形成的“洞”,在不断地吸积着周围的物质,质量增加,还是空中的“强盗”,光子的“牢笼”。它贪得无厌,永不停息地吞噬着周围的一切,这就是黑洞的经典图像。

 

  斯蒂芬·威廉·霍金(StephenWilliamHawking,1942年1月8日至2018年3月14日),男,出生于英国牛津,英国剑桥大学著名物理学家,现代最伟大的物理学家之一、20世纪享有国际盛誉的伟人之一。

 

  1963年,霍金21岁时患上肌肉萎缩性侧索硬化症(卢伽雷氏症),全身瘫痪,不能言语,手部只有三根手指可以活动。1979至2009年任卢卡斯数学教授,主要研究领域是宇宙论和黑洞,证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发理论和无边界的霍金宇宙模型,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。[1]获得CH(英国荣誉勋爵)、CBE(大英帝国司令勋章)、FRS(英国皇家学会会员)、FRSA(英国皇家艺术协会会员)等荣誉。

 

  【时光机】

 

  英国著名天体物理学家史蒂芬·威廉·霍金继承认外星人的存在后,又发表一个惊人论述:他声称带着人类飞入未来的时光机,在理论上是可行的,所需条件包括太空中的虫洞或速度接近光速的宇宙飞船。不过,铝价格霍金也警告,不要搭时光机回去看历史,因为“只有疯狂的科学家,才会想要回到过去‘颠倒因果’。”

 

  物理学家霍金在拍摄的一部有关宇宙的纪录片时提到,人类其实能建造出接近光速的宇宙飞船,并且能够进入未来。霍金甚至说,自己是因为担心别人把他当成“怪人”,所以才不敢乱说话,也不愿意多谈有关时光机的东西,直到透过纪录片后才敢大方讨论。

 

  至于时光机的关键点,霍金强调就是所谓的“四度空间”,科学家将其命名为“虫洞”。霍金强调,“虫洞”就在我们四周,只是小到肉眼无法看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。

 

  他指出,宇宙万物非平坦或固体状,贴近观察会发现一切物体均会出现小孔或皱纹,这就是基铝价格本的物理法则,而且适用于时间。时间也有细微的裂缝、皱纹及空隙,比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”,“虫洞”就存在于其中。

 

  霍金指出,理论上时光隧道或“虫洞”不只能带着人类前往其他行星,如果虫洞两端位于同一位置,且以时间而非距离间隔,那么宇宙飞船即可飞入,飞出后仍然接近地球,只是进入所谓“遥远的过去”。因为在4度空间中,10分钟也许是n小时。不过霍金警告,不要搭时光机回去看历史。

 

  史蒂芬·威廉·霍金表示,如果科学家能够建造速度铝价格接近光速的宇宙飞船,那么宇宙飞船必然会因为不能违反光速是最大速限的法则,而导致舱内的时间变慢,那么飞行一个星期就等于是地面上的100年,也就相当于飞进未来。

 

  霍金举人造卫星为例,指卫星在轨道运行时,由于受地球重力影响较小,卫星上的时间比地上时间稍快。由此,霍金就设想出一艘大型极速宇宙船,可在1秒内加速至时速9.7万公里,6年内加速至光速的99.99%,比史上最快的宇宙船阿波罗10号快2000倍。船上的乘客就是变相飞向未来,作出名副其实的时间旅行。

 

  即使是在太空中,万物也都有时间的长度,在时间中漫游,意味着穿越该“4度空间”。

 

  霍金举例指出,开车直线行进等于是在“1度空间”中行进,而左转或右转等于加上“2度空间”,至于在曲折蜿蜒的山路上下行进,就等于进入“3度空间”。穿越时光隧道就是进入“4度空间”。

 

  【外星人论】

 

  斯蒂芬·霍金在美国探索频道2010年4月25日播出的纪录片《跟随斯蒂芬·霍金进入宇宙》中说,外星人存在的可能性很大,但人类不应主动寻找他们,应尽一切努力避免与他们接触,从而避免黑暗森林打击!(刘慈欣三体中所提到的理论)

 

  霍金认为,鉴于外星人可能将地球资源洗劫一空然后扬长而去,人类主动寻求与他们接触“有些太冒险”。“如果外星人拜访我们,我认为结果可能与克里斯托弗·哥伦布当年踏足美洲大陆类似。那对当地印第安人来说不是什么好事。”

 

  【星际移民】

 

  霍金在2010年8月接受美国知识分子视频共享网站BigThink访谈时,再曝惊人言论,称地球200年内会毁灭,而人类要想继续存活只有一条路:移民外星球。

 

  霍金表示,人类如果想一直延续下去,就必须移民火星或其他的星球,而地球迟早会灭亡。霍金说:“人类已经步入越来越危险的时期,我们已经历了多次事关生死的事件。由于人类基因中携带的‘自私、贪婪’的遗传密码,人类正在一点点掠夺地球资源,人类不能把所有的鸡蛋都放在一个篮子里,所以不能将赌注放在一个星球上。”

 

  【学术赌注】

 

  霍金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。

 

  1.能否发现希格斯玻色子

 

  霍金跟美国密歇根大学的戈登教授打了铝价格个赌:CERN不会发现希格斯玻色子。

 

  希格斯玻色子是英国著名物理学家希格斯与其他同事经过漫长年代的潜心研究,等待了48年,才发现了希格斯玻色子,也称为“上帝粒子”。

 

  2.黑洞是否存在

 

  集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。

 

  3.裸奇点的存在

 

  1991年,霍金又要求开赌,这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,指出裸奇点有可能存在。

 

  【高维空间】

 

  根据90年代提出的M理论(超弦理论的一种),宇宙是十一维的,由震动的平面构成的。在爱因斯坦那里,宇宙只是四维的(三维空间和一维时间),现代物理学则认为还有七维空间我们看不见。

 

  科学家们对我们已认知的维与可能存在但未被认知的维之间的区别是如何解释的呢?他们打了一个比方:一只蚂蚁在一张纸上行走,它只能向右或向左,向前或向后走。对它来说高与低均无意义,这就是说,第3维的空间是存在的,没有被蚂蚁所认识。同样,我们的世界是由四维数据构成的(三个空间维,一个时间维),我们没有觉察到所有其他的维。

 

  根据物理学家的看法还应该有7个维。尽管有这么多的维,这些维是看不见的,它们自身卷在了一起,被称为压缩的维。为了弄清这种看法,让我们再以蚂蚁为例展开我们的想象。我们可以设想一下,将蚂蚁在上面行走的那张纸卷起来,直到卷成一个圆筒形。如果蚂蚁沿着纸壁走,最后它又会回到出发点,这就是压缩维的一个例子。如果能沿着著名的莫比乌斯带走,也会发生上述现象,当然,它是3维的,但如果沿着它走过,总是会回到出发点的。莫比乌斯带从维的角度讲是压缩的,按照物理学它有3个维,但谁在上面行走,都只能认知成一个维。这就有点像左图上的人:上行或下行,但永远不会走到尽头。如果蚂蚁不是沿着纸筒弯曲的壁行走,它就永远不会返回到原出发点。这就是二维(或者说被我们所感知的那种维)的例子,沿着它一直走,就不可能返回到原来的出发点。

 

  【社会活动】

 

  2016年4月12日,英国著名物理学家斯蒂芬·霍金在纽约新世贸中心观景台宣布了名为“突破摄星”的计划,将同俄罗斯商人尤里·米尔纳、美国社交网站脸书创始人扎克伯格合作建立一个新的太空探索项目,建造大批微型星际飞船,并以五分之一光速的速度将它们发射前往半人马座阿尔法星。当天是联合国确定的第六个国际载人航天日,也是人类首次载人航天飞行55周年纪念日。

 

  米尔纳在新闻发布会上说,“突破射星”计划的初步投资将为1亿美元,用来开发制造使用激光推进的微型星际飞船,并在当前一代人的时间内实现飞到半人马座阿尔法星的目标。

 

  据介绍,计划建造的微型星际飞船名为“纳米飞行器”,它由一块名为“星片”的电脑芯片作为船体。米尔纳在发布会上展示了“星片”的成品原件。该芯片仅有两三厘米见方,几克重,但集成了摄像机、光子推进器、导航和传输部件,是具有完整太空探测功能的飞行器,而制造成本仅相当于一部iPhone手机。

 

  该芯片会安装上名为“光帆”的超材料布蓬,通过地面发射高能激光助力推进,“光帆”可吸收激光能量,带动微型飞船前行。由于飞船的质量非常小,在太空中又几乎没有阻力,在激光的不断加速下,理论计算显示其速度可达五分之一光速。如果成功的话,这可使飞船用约20年时间到达距离地球4.37光年的半人马座阿尔法星附近。半人马座阿尔法星是距离太阳系最近的恒星之一,但现有最快宇宙飞船也需花费3万年时间才能飞到那里。

 

  “今天,我们决心向探索宇宙再迈出一大步,”霍金在发布会上说,“因为我们是人类,向往飞翔是我们的天性。”

 

  对于霍金的计划,中国专家认为,想法很好,但目前具有科幻色彩。“严格地说,霍金提出的航天器算不上‘飞船’,只是一个几厘米见方的飞行物,其设想的激光推进技术在工程方面也很复杂,”空间技术研究专家庞之浩介绍说。

 

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