霍金的主要天文理论是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/27 19:25:47
霍金的主要天文理论是什么?
霍金的主要天文理论是什么?
霍金的主要天文理论是什么?
霍金史蒂芬·霍金是英国著名的天文物理学家和宇宙学家.
我们绝大多数中国人是在读了霍金写的科普著作《时间简史》后,才知道他的.
霍金在21岁时就患上了卢伽雷式症,但后来他却成了这种绝症有史以来最了不起的病人.
世界级顶尖杂志《天文学》对他有这样的评价：“当20世纪物理学的成就被客观地承认时,史蒂芬·霍金的成就将被大书特书地载入科学史册.”
霍金的成就就像他研究的黑洞一样强力,令人倾倒.但是他却几次与“诺贝尔奖”失之交臂.
霍金的成就可以概括为：
第一,奇性定理.爱因斯坦创立的广义相对论被科学界公认为最美丽的科学理论.但是霍金和彭罗斯一道证明了广义相对论是不完备的.他们指出,如果广义相对论是普遍有效的,而宇宙间的物质分布满足非常一般的条件,那么宇宙时空中一定存在一些奇点.在奇点处经典物理的定律失效.人们通常谈论的奇点是宇宙产生元初的大爆炸奇点和黑洞中的奇点.爱因斯坦早先否认过奇点的存在,他甚至还写过论文以论证黑洞(那时还没有这个生动的称呼)的不可能性.霍金和彭罗斯的奇性定理表明了对引力的量子化是不可避免的.
第二,黑洞理论.人们知道,在经典引力论的框架里,黑洞只能吞噬物质,而不能吐出物质.黑洞的表面(视界)犹如地狱的入口,是一个有去无返的单向膜.霍金曾经证明视界的面积是非减的.1974年霍金发表了《黑洞在爆炸吗?》一文.这是20世纪引力物理在爱因斯坦之后的最伟大论文.在论文中,他把量子理论效应引进了黑洞研究,证明了从黑洞视界附近会蒸发出各种粒子,这种粒子的谱犹如来自黑体的辐射.随之黑洞质量降低,温度就会升高,最终导致黑洞的爆炸.在这被称为霍金辐射的场景中,量子理论、引力理论和统计物理得到了完美的统一.黑洞理论是科学史上非常罕见的例子,它首先在数学形式上被详尽的研究,后来才在天文学的许多观测上证实了它的普遍存在.现在,人们的共识是,每个星系的中心都是一颗极其巨大的黑洞.
第三,无边界宇宙理论.霍金在80年代初,创立了量子宇宙学的无边界学说.他认为,时空是有限而无界的,宇宙不但是自洽的,而且是自足的,它不需要上帝在宇宙初始时的第一推动.宇宙的演化甚至创生都单独地由物理定律所决定.这样就把上帝从宇宙的事物中完全摒除出去.上帝便成了无所事事的“造物主”,它再也无力去创造奇迹.亚里士多德、奥古斯丁、牛顿等人曾在宇宙中为上帝杜撰的那个关于“第一推动”的神话,完全是虚幻的.量子宇宙学的主要预言之一是关于宇宙结构的起源.若干年前,宇宙背景辐射探测者对太空背景温度起伏的观察证实了这个预言.
对于奇性定理、黑洞面积定理、黑洞霍金辐射和无边界宇宙理论,一个人生前拥有其中的任何一项成就,就足以名垂不朽.而霍金却拥有了这些理论的全部