理论物理学家、宇宙学家---斯蒂芬·威廉·霍金

乾隆商业 2024-03-16 10:20:30

一、人物简介

斯蒂芬·威廉·霍金:(1942年1月8日—2018年3月14日),英文名:Stephen William Hawking,1942年1月8日(十二生肖属相:蛇)出生于英国牛津,毕业于剑桥大学,理论物理学家,宇宙学家,科学思想家,英国皇家学会院士,美国国家科学院外籍院士。

霍金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做出了重要贡献。

二、出生时代背景

三、家庭背景

霍金出生于知识分子家庭,童年时期生活在高级知识分子云集的海格特区。霍金的父母都是具有专业精神的高校教职人员,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年在牛津研究哲学、政治和经济。霍金是三个孩子中的老大,下面还有一个妹妹和一个由父母领养的弟弟。

霍金的一生,有过三段恋情,其中有两段得以修成正果。

1964年10月(22岁),霍金与第一任妻子:简·怀尔德结婚。婚后,简遇到了管风琴演奏家强纳森·琼斯。20世纪80年代中期,简与琼斯发展出罗曼蒂克的友情。另一方面,照顾霍金起居的护士:伊莲·梅森成了简和霍金之间的第三者。

20世纪80年代后半期,由于护士伊莲·梅森长时间照顾霍金起居,彼此开始喜欢对方,霍金要伊莲尽可能陪伴他。

2004年(62岁),霍金和伊莲再婚后,他的家人怀疑霍金可能遭到伊莲虐待,但是霍金要求媒体尊重他的私生活。但再恩爱的夫妻,在长时间的病情之下,热情也会消磨殆尽。最终,伊莲接受了霍金提出的离婚协议。

两次离婚后,霍金又与另外一位护理员:戴安娜陷入热恋,但这次因为子女的反对,霍金收回了求婚,仍让对方保留了钻戒。

霍金育有三个孩子:女儿:露西,大儿子:罗伯特和小儿子:蒂姆西。

四、人生历程

1959年(17岁),在牛津大学攻读自然科学。

1962年(20岁),在牛津大学完成物理学学位课程,后到剑桥大学攻读研究生。

1963年(21岁),被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症(ALS),全身瘫痪,不能说话,而唯一能动的地方只有两只眼睛和3根手指。

1965年(23岁),获得剑桥大学博士学位,并在剑桥大学进行研究工作。

1968年(26岁),霍金与乔治·艾利斯发现宇宙辐射的存在,证实宇宙的确发生过大爆炸。与罗柏特·哲洛奇、彭罗斯合作将奇性定理加以延伸,表明宇宙必须有一个初始奇点,时间与空间就是从这个初始奇点开始演化的。

1970年(28岁),开始研究黑洞的特性。曾预言来自黑洞的射线辐射及黑洞的表面积永远不会减少。

1971年(29岁),指出宇宙可能存在一种崭新种类的物体,称为原生黑洞,是在大爆炸的最早时刻经过高温与高压制成的微观黑洞。证明了无毛定理,不论黑洞是怎样形成的,它只具有三种性质:质量、角动量、电荷。阐明两个黑洞合并后的表面积不会小于原先两个表面积之和,这个发现后来被命名为黑洞热力学第二定律。

1973年(31岁),考察黑洞附近的量子效应,发现黑洞会像天体一样发出辐射,其辐射的温度和黑洞质量成反比,这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小,而温度却越变越高,最后以爆炸而告终。黑洞辐射或霍金辐射的发现具有极其基本的意义,它将广义相对论、量子场论和热力学统一在一起。

1974年(32岁),发表论文“黑洞爆炸”,并详述在事件视界外的邻近区域会出现很多虚粒子对,每一对虚粒子都是由一个正能量粒子和一个负能量粒子组成,总能量为零,通常这些虚粒子对在出现后的短暂片刻会相互湮灭。

1977年(35岁),升任为剑桥大学“引力物理学”讲座教授。

1979年(37岁),开始研究理论天文学和宇宙起源论。

1980年(38岁)以后,研究转向了量子宇宙论,提出了能解决宇宙第一推动问题的无边界条件。

1985年(43岁),因患肺炎做了穿气管手术,被彻底剥夺了说话的能力,演讲和问答只能通过语音合成器来完成。同年,先后在中国科学技术大学和北京师范大学访问。

1988年(46岁),创作完成《时间简史》。在《时间简史》一书中,霍金不忘的是大统一理论,这是爱因斯坦未尽的梦想。霍金在书中坦言,不能用单独美妙的公式描述和预测宇宙的每一件事情,因为量子理论的测不准原理决定了宇宙是不确定性和确定性统一的。霍金通过地图模型来说明宇宙的多样性可能需要一组理论来进行描述。

1989年(47岁),获得英国爵士称号,并当选为美国国家科学院外籍院士。

1994年(52岁),利用电子发声器献声,和英国摇滚乐团Pink Floyd合作录制了摇滚作品“Keep Talking”。

2001年(59岁),撰写完成《果壳中的宇宙》。在《果壳中的宇宙》这本书中,霍金再次把人们带到理论物理的最前沿。在霍金的世界里,真理和幻想有时只是一线之差。霍金用通俗的语言解释提示我们对宇宙展开充分的想象,并以他独特的热情,邀请人们一起展开一场非凡的时空之旅。

2002年(60岁),入选英国广播电台“最伟大的100名英国人”第25名;同年,先后在北京、杭州作主题为“膜的新奇世界”的科普报告,向公众阐释他关于天体演化的“M理论”。

2004年12月(62岁),霍金在致《纽约时报》的信中说到“我对自己的智商没概念,吹嘘自己智商的人都是失败者。”

2006年3月(64岁),霍金在临近“萝莉岛”参加学术会议后,曾受邀登上“萝莉岛”吃烧烤。(“萝莉岛”是杰弗里·爱泼斯坦在一座私人岛屿打造成的以招募按摩师为由诱拐年轻女孩提供X交易,供权贵阶层享乐的岛屿。)

2006年6月,在香港科技大学体育馆主持题为“宇宙的起源”演讲,另在北京人民大会堂向公众讲述“宇宙的起源”。

2007年(65岁),霍金为了激起人们对太空飞行的兴趣以及展现残疾人士的潜能,亲自参与了零引力飞行实验。

2009年(67岁),任剑桥“理论宇宙学”中心研究主任,另被奥巴马授予“总统自由勋章”。

2010年6月(68岁),在美国新闻节目中给孩子的建议:“第一,要记得仰望星辰,而不是低头看脚;第二,永远不要放弃工作。工作赋予你意义和目标,没有工作的人生是空虚的;第三,如果你有幸得到了爱情,不要忘记爱情的存在,也不要抛弃爱情。

2012年(70岁),在《生活大爆炸》中本色出演参与了客串。

2016年1月(74岁),霍金说到:“我们所面临的大部分威胁来自我们在科技上取得的进展。我们不会停止科技进步或逆向而行,因此我们必须意识到这些危险并加以控制。我是个乐观主义者,我相信我们能控制住。

2017年(75岁),为英国广播公司录制纪录片《探索新地球》。

2018年3月14日(76岁),在英国剑桥逝世,享年76岁。

2018年6月15日,纪念斯蒂芬·威廉·霍金在北京师范大学演讲三十三周年暨“思想者霍金”雕塑揭幕捐赠仪式在敬文讲堂举行。

2019年3月,为了纪念斯蒂芬·威廉·霍金在黑洞方面的开创性研究,英国皇家造币厂推出铸有“黑洞”的50便士纪念币。

五、人物故事

1、黑洞不黑

霍金的研究对象是宇宙,但他对观测天文从不感兴趣,与传统的实验、观测等科学方法相比,霍金的方法是靠直觉。“黑洞不黑”这成就就来源于一个闪念。

1970年11月的某个夜晚,霍金在慢慢爬上床时开始思考黑洞的问题。他突然意识到,黑洞应该是有温度的,这样它就会释放辐射。也就是说,黑洞其实并不那么黑。这一闪念在经过3年的思考后形成了完整的理论。

1973年11月,霍金正式向世界宣布,黑洞不断地辐射出x光、伽马射线等,这就是有名的“霍金辐射”。而在此之前,人们认为黑洞只吞不吐。

2、时光机理论

霍金在承认外星人的存在后,又发表一个论述: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,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,才会想回到过去‘颠倒因果’。

3、时间也有缝隙

时光机的关键点,霍金强调就是所谓的“4度空间”,科学家将其命名为“虫洞”。霍金强调:“虫洞”就在人们四周,只是小到肉眼很难看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。宇宙万物并非平坦或固体状,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分钟也许是若干个小时。

4、飞船能去“未来”

霍金表示,如果科学家能够建造速度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球上的1XX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%,比宇宙船阿波罗10号快XX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。

5、黑科技轮椅

霍金的轮椅上装置着世界顶尖科技成果,这些科技是围绕着他病情的恶化,不断改进升级。刚开始为霍金配置的轮椅,只是一个能够行动的代步工具。但随着病情的恶化,霍金的语言变得含混不清,人们已经无法弄清他要表达的意思。

后来给他的轮椅加装了一台AppleII电脑与显示器,植入了一个叫做“平等器”的程序。这个程序里面包含了2000—3000个单词,并与一台语音合成器相连。霍金只要移动还能动弹的三根手指,用光标扫描屏幕上的字母,就能实现输入,而且能够发出语音。

2008年,霍金的三根手指头也虚弱得按不动键盘了,科研人员又根据他脸部肌肉活动情况,开发出“Cheek Switch”(眼球追踪系统),将电极装置到霍金的脸上和眼镜上。依靠面部肌肉收缩,传感器就会收到信号,反馈到电脑选定字母,霍金就可以与外界沟通。之后工作人员再次对输入法升级,采集了霍金的文档,分析词频和上下文关联,让输入速度加快。

2011年,霍金的病情进一步恶化,技术团队又在他的轮椅上安装了一套可供残障人士使用的交互系统,是一种眨眨眼或稍微动一下就能够发出信号的系统,随着不断升级改进,在此基础上又增加了一些快速搜索、多任务切换功能,让霍金对日常任务处理的效率提升了10倍。

霍金的轮椅越来越升级为一架充满黑科技的机器,不但解决了他的出行,还能够读书、收发邮件、写论文和著作,成为传达霍金思想的工具。霍金去世后,这台轮椅被英国皇家博物馆收藏。

这架轮椅的发明权不属于任何一个人,是许多人和科研机构智慧的结晶。霍金轮椅的黑科技必将并已经惠及许多残疾人,甚至健康的人们也受益匪浅,如现在输入法中的联想功能,最早就是始于对霍金输入不便而开发的。

6、特殊“癖好”

霍金有一个特殊的“爱好”,据报道,霍金最喜欢做的事儿,就是用轮椅轧讨厌的人的脚趾头。在1976年的一次英国皇家宴会中,英国王子查尔斯就不幸中招,霍金轧过他的脚趾后,还高兴地开着轮椅在地上转了一圈……在自己的自传里,霍金也曾写过:人生中最大的遗憾之一就是没有轧过撒切尔夫人的脚趾。

7、影视原型

电影:《霍金传》,又名《霍金的故事》,上映于2004年。

整部电影以霍金21岁的生日派对拉开序幕。那时的他是那样骄傲出色,但是上一秒还在跟派对上认识的女孩仰望星空,下一秒却发现自己躺在草坪上身体不听使唤,医生给他的生命下了只剩最后两年的结论,故事从这里展开。在医生的诊断书上本该停留在23岁的斗士,与命运斗争了整整55年后,回到了属于他的宇宙。

纪录片:《与霍金一起了解宇宙》共三集,首播于2010年。

这部纪录片制作耗时3年多,霍金本人在此期间曾多次坚持对剧本作大幅修改。68岁的霍金,在这部纪录片里谈论了他对宇宙外星生命问题的最新思考。他认为外星生命几乎肯定存在于宇宙的许多其他地方,不仅是活在行星之上,甚至还可能存在于恒星中心,或者是漂浮于行星间的广阔宇宙。

纪录片:《史蒂芬·霍金之大设计》首播于2012年。

这部纪录片一共分为三集,分别探寻了:宇宙缘何存在并遵循规律和法则?我们的生命是否有意义?我们所居住的宇宙是否是由上帝创造并控制?三个问题。虽然说起宇宙,很多人都觉得深奥难懂,但是这部纪录片力求讲得简单易懂,像讲故事一样娓娓道来人生与世界的真相,既是哲学又是科学。在了解这些科学知识的同时,还能欣赏到宇宙的宏伟壮丽。

传记片:《万物理论》上映于2014年。

改编自回忆录《飞向无限:和霍金在一起的日子》,影片讲述了男女主角霍金和他的第一任妻子简·怀尔德在剑桥大学相遇、相知、相爱的过程,以及婚后共同对抗病魔的真实记录。

六、社会评价

“霍金毕生都致力于科学知识的普及,他已经成为普通人眼中理论物理的代言人。”(英国广播公司 评)

霍金是一座丰碑,显示了人类强大的毅力和决心。尽管身体残疾,却能像我认识的其他人一样,写出很多论文,作出很多重要贡献。(麻省理工学院物理讲座教授 艾伦·古斯 评)

“霍金是英国剑桥大学著名物理学家,被誉为宇宙之王,是继牛顿、爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家,是当代享有国际盛誉的伟人之一。”(科普中国 评)

“霍金是一个很普通的人,很朴实、很简单、不做作、不伪装,他是一个最美丽的男人。”(印度作家 菲尔杜斯·根戈 评)

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