要全,特别急... 要全,特别急
斯蒂芬.霍金(1942-)是本世纪享有国际盛誉的伟人之一,现年63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Z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Z的科学思想家和Z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Z杰出的科学家之一。他担任的职务是剑桥大学有史以来Z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20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光袤的时空,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Z前沿的通俗读物,是一本当代有关宇宙科学思想Z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Z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Z精确、Z成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗?世界上Z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Z后辩论而成。
《未来的魅力》本书以斯蒂芬·霍金预测宇宙今后十亿年前景开头,以唐·库比特Z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。 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Z畅销的书。
1996年至今 继续在剑桥大学工作 史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日—),英国物理学家,在公众评价中,被誉为是继爱因斯坦之后Z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Z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。
患有肌肉萎缩症的他,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Z畅销的科普著作之一;2006年,他在香港透露正与女儿合撰一套类似《哈利波特与宇宙》的科普小说。
1988年霍金出版《时间简史》一书,卖出逾1000万册,但因内容艰深,在西方被戏称为“读不了的畅销书”霍金1942年出生于英国牛津,这天正好是伽利略的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简·王尔德(Jane Wilde),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。
[编辑] 学术之路
就在霍金攻读博士学位前后,伦敦伯碧克大学(Birkbeck College)教授罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)在1960年代初开始发展奇点理论,引起剑桥大学的研究小组注意,霍金听毕彭罗斯的研究后,回程途中向他的老师说:“不知道如果把彭罗斯的奇点理论,运用到整个宇宙会得到甚么结果?”
1970年代初,霍金与彭罗斯合作发表论文,指出如果广义相对论是正确,宇宙大爆炸前必然有奇点存在,成为首篇重要文章,随后成为少数认真看待黑洞的学者,他结合了量子力学及广义相对论,于1974年3月1日,霍金在《自然》提出黑洞发出一种能量,Z终导致黑洞蒸发,该能量被命名为霍金辐射,引起物理学家重视。霍金的新发现,被认为是多年来理论物理学Z重要的进展。该论文被称为“物理学史上Z深刻的论文之一”。
这数年的研究,令他迅速斐声学术界。1975至1976年间,先后获得伦敦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、马克斯韦奖和英国学会的休斯勋章,1978年再获阿尔伯特·爱因斯坦奖。自1979年他被聘用为剑桥大学应用数学和理论物理学院的卢卡斯教授(Lucasian Professor),牛顿于1663年亦曾出任这荣誉职位。2006年11月底更将获英国学会(Royal Society)颁授科普利奖章(Copley Medal),与爱因斯坦及达尔文齐名。
1983年,霍金和吉姆·和特勒(Jim Hurtle)进一步提出“宇宙无边界”(No Boundary Proposal),改变了当时科学家对宇宙的看法。
[编辑] 大众明星
2001年霍金推出图画版的时间简史-《果壳中的宇宙》1988年,霍金的科普著作《时间简史:从大爆炸到黑洞》发行,从研究黑洞出发,探索了宇宙的起源和归宿,该书被译成40余种文字,出版逾1000余万册,但因书中内容极其艰深,在西方被戏称为“读不来的畅销书”(Unread Bestseller),有学者曾指这种书之所以仍可以如此畅销,是因为书本尝试解答过去只有神学才能触及的题材:时间有没有开端,空间有没有边界。[1]
2001年10月又一部作品《果壳中的宇宙》(The Universe in a Nutshell)出版发行。该书是《时间简史》的姐妹篇,以相对简化的手法及大量图解,诉说宇宙起源。
霍金亦试图通过通俗演讲,将自己的思想与整个世界交流,除了常在英国及美国发表演说,他90年代曾两次到访日本,2002年8月曾到访杭州发表《膜的新奇世界》(Brane New World),2006年6月在香港科技大学发表《宇宙的起源》时,哄动一时,被戏称受到“摇滚”级的接待。霍金的声望,令他多次获邀到外地演说,常获国家元首接见。
霍金曾指,大众会好奇一位残障人士,为何会想到这么多宇宙论,令他成了大众媒体的宠儿。事实上,他在“星舰奇航记”中的电视系列剧“银河飞龙”饰演过自己,与爱因斯坦及牛顿一起打桥牌;他亦曾在美国卡通片《辛普森一家》中演出,拯救剧中的女孩。
[编辑] 残障及高科技轮椅
近乎全身瘫痪的霍金,除了四肢不能移动,1980年代他因肺炎而接受手术后,亦失去说话能力,但凭一张高科技轮椅,他仍可能发音合成语音、通电话,以及写下一条条艰深方程式。据报霍金正尝试一套新系统,让电脑直接阅读他脑内的信息,做到“我脑写我口”。[2]
他说话时,会先抽动右面颊肌肉,当眼镜上的红外线感应器收到信息后,电脑就会自动打字。霍金每抽动一下,浮标即可选定目标。电脑由英特尔度身订造;语音系统于1980年代中由美国公司Words-Plus撰写,该公司为令霍金可以使用新的视窗XP系统,特意为他重写整套程序。当霍金突然发笑,面颊肌肉抽动太大,屏幕便会出现一堆垃圾字。
电脑:由英特尔度身订造的手提电脑,内置Pentium M1.5GHzZY处理器,有无线宽带上网功能。在没有无在线网网络的地方,则可透过诺基亚电话上网卡,直拨剑桥大学的系统
发音:霍金使用Words-Plus公司开发的Equalizer发音程序,发音时有点像电子字典,带有美国口音(又有说像北欧口音),他2006年在香港说,原本系统仍有法国口音的英文,但要是用了这套口音,恐怕太太要跟他离婚。
电话:有无线电话系统,可直接用电脑拨出或收线
wan能遥控:轮椅备万用红外线遥控器,可控制电视、录影机、听音乐、锁门、开关灯
储存:霍金习惯将所有演讲、论文储入记忆碟内,理论上任何说话亦可加以储存
电源:电池藏于轮椅之下,可同时支援轮椅及电脑运作
打字:霍金眼镜右上方装了红外线发放及侦测器,只要他移动眼球,红外线侦测到可从屏幕选出基本字母,再在屏幕下半部选字。输入复杂公式时,他会用一个被视为毫无漏洞的程序TeX,若他输入{-b\pm\sqrt{b^2-4ac} \over },则可得到一个二次公式(quadratic formula)
[编辑] 与妻子的关系
1990年,霍金与前妻珍(Jane)离婚,1995年迎娶私人看护伊莱恩。2004年初,英国有媒体指霍金遭到第二任妻子虐打,消息哄动。2004年1月,霍金透过剑桥大学两度发表声明,指责有关消息失实,并表示“我全心坚决驳斥说我遭到虐待的说法。媒体的报导纯属虚构,有人散播这样不实的消息,令我感到失望。”珍(Jane)写有《霍金:前妻回忆录》(上)(下)。
然而,外界传出霍金身上出现多处神秘伤痕,手腕骨折,脸部和嘴唇有很深的切口,同年3月,英国警方正式向霍金问询,了解有关情况,并查问部分霍金前护士索取资料,但由于霍金并未合作,英国警方Z终未能起诉任何人。
早在2000年,警方亦曾对霍金的意外受伤感到怀疑,但霍金当时拒绝配合,令调查终止。霍金的女儿露西·霍金在访问中曾说[3],约2000年已发现父亲身上有伤痕,但是父亲说是他不小心自己弄伤的,她未有在意。
[编辑] 霍金宇宙论
自1970年代,霍金先后与不同学者,提出多项学说,改变人类对宇宙诞生的看法。其中由他与另一名学者彭罗斯(Roger Penrose)合著的奇点定理,提出时间及宇宙是有起点和终点,肯定了同时代其他人开创的宇宙大爆炸学说,推翻古典物理学有关时空是永恒存在的学说;按照该项定理,他进一步提出具有革命意义的“宇宙无边论”(No Boundary Proposal),该论说指出,在扩张中的宇宙外,并没有任何人类认知的“空间”存在。
在黑洞研究上,他亦提出多重创见,认为黑洞并非完全漆黑一片,相反,黑洞会发出一种辐射(后来被称为霍金辐射),这种辐射(能量)以极缓慢的速度离开黑洞后,亦即意味黑洞能量会耗尽,造成黑洞蒸发现象。
[编辑] 学说背景
在古典物理学中,一般相信时间和空间,是一个独立于自然界的概念,可以存在,但1915年,爱因斯坦发表广义相对论中提出,时间和空间并非,不再是独立于事件的背景,人类对时间的看法出现革命性的转变。
1920年代,埃德温·哈勃利用100英寸的望远镜观天时,发现恒星并非均匀分布于整个空间,而是聚集在称为星系的集团之中。他同时发现几乎所有星系,都出现红移现象,即它们即飞离我们,而星系离开我们越远,飞离的速度亦越快。这项发现带来新的问题,在更早的时候,所有星系是否离我们更近,甚至有一个宇宙的开端。
当时科学家曾尝试解释这种现象。1948年英国学者邦迪、高尔德和霍伊尔提出的稳恒态理论,提出宇宙会穿梭于扩张和收缩两种状态,但并没有开端;俄国学者利弗席兹和哈拉尼科夫则提出,物质若没有严格对称的收缩,Z终会引起反弹,而密度保持有限,这亦避免了宇宙有开端的说法。这理论提出时,霍金当时21岁,正在攻读博士学位。
[编辑] 奇点定理
霍金当时并不相信这些学者的证明,于是联同当时已研究奇点的彭罗斯发展一套数学公式,证明宇宙不能反弹。该学说认为,如果广义相对论正确,宇宙起源将在存在一个奇点。当时,奇点一般被视作黑洞的ZX,内里有密度无限强、引力无限重、限时空曲率无限大,霍金当时设想,若重新走回宇宙诞生之时,全部物质聚成一点,这亦即为奇点。
1965年10月,人类发现一种散布于空间的的微波背景辐射。这些能量极度微弱,能量值远低于一台微波炉,但科学家发现,要合理解释这种辐射,宇宙早期必定非常热,随著宇宙膨胀,辐射持续冷却,Z终才会有出现微波背景。这一学说,进一步确认宇宙早期曾经出现大爆炸。
不过,霍金因应广义相对论,虽然解释了宇宙源自一个“奇点”,这些定理未能说明宇宙如何开始。霍金认为,这代表广义相对论在“奇点”中失效,该理论只能预测宇宙如何演化,未能预言它如何起始,霍金于是试图合并量子理论及广义相对论,期望能解释整个宇宙从诞生、以至演化的过程。
简而言之,广义相对论是处理极大的物理现象,而量子力学则处理极小尺度的结构。直至今日,科学家相信,若有人成功合并两套理论,则有可能成为一套更具一般性的理论,解释空间中任何物理现象,这亦即物理学界一直追求的所谓大一统理论。霍金Z终未能发展出这套理论,但科学界一般认为他的研究,为人类迈向大一统理论踏出重要一步。
[编辑] 黑洞蒸发
1970年中以前,科学家一直相信黑洞只会吸进物质,四周“渿黑”一片,当吸引更多物质时,黑洞的质量亦随之上升,霍金另一创见是指出,黑洞不是真的很黑(Black Hole ain't so black),而且黑洞内存在温度。有温度的物质自然会释放辐射,由于辐射是一种能量,黑洞Z终因耗尽能量而消失,即所谓“黑洞蒸发论”。
霍金这次发现,拜量子力学所赐。过去科学家以为黑洞内的“真空状态”,代表内里没有任何物质,但霍金约1974至1976年指出,如果量子力学正确,人类从极度微观中观看宇宙的“真空”时,会发现一对对的光子不断产生,但能量在真空中无法保持固定值,令这些成相成对的光子不断摇晃,Z终消灭。他相信,当黑洞质量越少,释放光子的速度越快,加速黑洞的消失。
这种从黑洞中释出的能量,被称为霍金辐射,但由于这种辐射极其微弱,科学界至今虽然公认它在理论上可行,仍未能从观察中发现它的存在。这亦说明,即使霍金辐射是真实存在,但其能量过弱,意味黑洞要经过极长时间后,才能耗尽能量,造成蒸发。
[编辑] 应用性未确立
若比照相对论及霍金的学说,前者对重力及能量的描述,为人类带来核电、,但霍金的宇宙论,仍未能直接应用于现代科技。霍金亦曾自言,虽然近年宇宙论有长足发展,但仍有多个宇宙谜团并未解开:“我们观察到,宇宙的膨胀在长期的变缓之后,再次加速。对此理论还不能理解清楚。缺乏这种理解,对宇宙的未来还无法确定。它会继续地无限地膨胀下去吗?暴胀是一个自然定律吗?或者宇宙Z终会再次坍缩吗?新的观测结果,理论的进步正迅速涌来。”[4]