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科学大家|纪念霍金:没得诺贝尔奖却是最伟大科学家

2020-09-04 09:31 来源:杨园三居 浏览:

科学大家|纪念霍金:没得诺贝尔奖却是最伟大科学家

  出品 | 新浪科技《科学大家》

  撰文| 袁岚峰 中国科学技术大学化学博士、中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室副研究员、科技与战略风云学会会长

  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。

  作为科学工作者,我在这里不打算重复那些经常被传来传去的老生常谈或者以讹传讹,而是希望向公众尽量清楚准确地介绍一下霍金的实际成就。

科学大家|纪念霍金:没得诺贝尔奖却是最伟大科学家

第一个问题,也是最基础的问题??

  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。你如果说他是一位伟大的科学家,我也不会反对。

  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。曾经有人问我:“为什么科学界公认霍金是爱因斯坦之后最伟大的科学家?”我的内心是崩溃的,不禁要反问他:“谁跟你说这是科学界公认的?科学界完全没有这样认为,好不好!”

  实际上,从一个明显的指标就可以看出来:霍金连诺贝尔奖都没有得,怎么可能是当世最伟大的科学家呢?

  这就引出第二个问题,也是一个经常被问起的问题:

  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。

科学大家|纪念霍金:没得诺贝尔奖却是最伟大科学家

由此引出第三个问题:

  霍金最重要的科研成果是什么?

  对于这个问题的回答,就必不可免要讲一些科学术语了。正如霍金在《时间简史》里提到的,每一个公式都会吓跑一半的读者。不过,如果你真的想知道这个问题的答案,我希望你耐心地看下面的解释,我相信你肯定可以从中了解一个基本的图景。

  霍金的研究领域主要是宇宙学,这是一门科学,而不是哲学。是的,研究宇宙现在不是哲学家的事,而是科学家的事。人们不再是通过像“两小儿辩日”这样的哲学辩论去思考“宇宙是有限的还是无限的”这种问题了,而是通过观测和理论,去实证地、定量地研究宇宙。

  宇宙学里用到的理论,首先是爱因斯坦提出的广义相对论,霍金应用广义相对论做出了许多贡献。后来人们发现,跟广义相对论并列的另外一个基础物理学理论“量子力学”也需要用到,在这方面霍金也有很多贡献,而且更加重要。

  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。霍金辐射说的是个什么事呢?

  我们知道,广义相对论预言了一种天体,叫做“黑洞”。黑洞的质量是如此之大,在它周围的引力是如此之强,以至于连光都跑不出去,其他比光慢的物质自然就更跑不出去了。黑洞外部的物质,倒是有可能被黑洞吸进去。由此可见,黑洞就像传说中的貔貅一样只进不出,可以说是“绝对的黑”。

  在日常生活中,大家都经常用生态黑洞、财务黑洞这样的说法,可见黑洞这个概念是多么深入人心了。作为一个现代科学术语,黑洞真是创造了一个传播学上的奇迹。

  但是,霍金却提出:黑洞并不是只进不出的,黑洞不是绝对的黑!

  他的道理是这样的:传统上对黑洞的研究,都只考虑了广义相对论。但当你加上量子力学的时候,你就会发现,在空间的任何地方,都有许多的粒子和反粒子的对在瞬间产生,又瞬间湮灭。看似真空的东西,其实是暗流汹涌,无数粒子反粒子方生方灭,流动不息。在黑洞的边界上,也是如此。

  好,也许现在黑洞把边界上一个瞬间产生的粒子吸进去了。与此同时,原本应该跟那个粒子湮灭的反粒子现在就不会湮灭了,它作为一个持续存在的真实的粒子出现在了世界上。从外界观察者的视角看来,就相当于黑洞发射出了一个反粒子!

  按照这个理论,黑洞确实会发出物质。这种效应,就叫做霍金辐射。黑洞并不是必然会长大的,也可能越变越小,最后消失。这对人们的思想观念,确实是个很大的震撼!

  你肯定会问第四个问题了:

  为什么霍金辐射没有得诺贝尔奖?