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神秘黑洞，多元宇宙，史蒂芬霍金的奇妙理論 史蒂芬霍金，天才理論家，奇特預(yù)言者 霍金的一些理論使我們看待宇宙的方式發(fā)生了革命性的變革，但仍有一些理論讓科學家們摸不著頭腦。
2006年12月，斯蒂芬·霍金在耶路撒冷布盧姆菲爾德科學博物館發(fā)表演講。 史蒂芬霍金是現(xiàn)代最偉大的理論物理學家之一。在媒體上廣為流傳的就是他與漸凍癥抗爭的一生以及受此影響的他的外貌和身軀，但他給后人帶來的真正影響仍是其在科學領(lǐng)域五十載的碩果。他偉大的科學生涯及開創(chuàng)性的工作始于1966年的博士論文，直到2018年其去世前夕完成他最后的論文。在此期間他從未停下前進的腳步，直至生命的最后一刻，享年76歲。 霍金工作在物理學的前沿領(lǐng)域，他的理論在提出的時候大都會被認為過于超前。隨著越來越多的支撐性證據(jù)的不斷出現(xiàn)，霍金的理論也慢慢被科學界的主流思想所接受。從他震撼人心的黑洞理論到對宇宙微小起點的解釋，本文將會介紹一些已經(jīng)被證實的理論，以及一些仍尚無定論的超前觀點。 獲勝的宇宙大爆炸理論
廣袤宇宙的說明性插圖——約138億年前的宇宙大爆炸開始 。 霍金憑借他的博士論文有了一個極高的職業(yè)開端，他的論文正是發(fā)表在大爆炸理論和穩(wěn)態(tài)學說這兩個敵對的宇宙學理論的爭吵處在白熱化的重要時刻。兩個理論都認為宇宙正在膨脹，大爆炸理論認為宇宙膨脹是從過去的一段有限時間內(nèi)，超緊湊超密集的狀態(tài)開始的，但穩(wěn)態(tài)學說假設(shè)宇宙是一直膨脹下去，并且不斷有新的物質(zhì)產(chǎn)生以保持恒定的密度。在霍金的論文里，他指出穩(wěn)態(tài)學說在數(shù)學上是自相矛盾的。相反，他認為宇宙是從一個無限小、密度無限大的奇點開始的。如今，霍金的理論已經(jīng)被大多數(shù)科學家所廣泛接受了。 黑洞是真實的
由事件視界望遠鏡捕捉的第一張黑洞照片——2019年由國家科學基金會發(fā)布。 與其他相比，霍金的名字更多的是和另一種奇異現(xiàn)象——黑洞，聯(lián)系在一起。黑洞是由恒星在自身引力作用下完全坍縮所形成的。這些數(shù)學奇觀產(chǎn)生于愛因斯坦的廣義相對論，而在20世紀70年代初期，霍金把他的注意力轉(zhuǎn)移到這些之前，科學界已經(jīng)就此爭論數(shù)十載。 根據(jù)發(fā)表在《自然》雜志上的文章，霍金的天才之舉是將愛因斯坦的方程和量子力學聯(lián)系在一起，他把曾經(jīng)的抽象理論變成看起來是真的存在于宇宙之中的東西。事件視界望遠鏡在2019年獲取了潛伏于巨型星系Messier 87中心的超質(zhì)量黑洞的直接圖像，而這一圖像正是證明霍金理論正確的最終證據(jù)。 霍金輻射 黑洞的名號來自于其強大的引力，即便是光的粒子也無法從黑洞的強大引力中逃脫。但在他工作的早期階段，霍金認為真相要比這幅單色畫顯示的更加微妙。 通過量子理論的應(yīng)用——具體來說，就是成對的“虛擬光子”可以自發(fā)地從無到有產(chǎn)生的觀點——他意識到一些光子可以從黑洞的輻射中顯現(xiàn)。如今根據(jù)霍金輻射，這一理論被以色列理工學院的實驗室測試所證實。研究員使用聲學模擬——一個聲波不能逃脫的“聲波黑洞”，來代替真正的黑洞。他們按照物理學家的預(yù)測，準確檢測到了霍金輻射等效的情況。 黑洞面積理論
關(guān)于兩個相互盤旋的黑洞所散發(fā)的引力波的圖解。 在經(jīng)典物理學中，熵，或者說系統(tǒng)的紊亂狀態(tài)只會隨著時間增加，而不會減少。通過與雅各布·貝肯斯坦（Jacob Bekenstein）的合作，霍金提出黑洞熵的測量是通過它周圍的事件視界的表面區(qū)域所達成的。 最近發(fā)現(xiàn)的由合并的成對黑洞所散發(fā)的引力波表明，霍金再一次正確。正如霍金在2016年第一次此類事件發(fā)生之后告訴BBC的那樣，“這一系統(tǒng)所被觀察到的特性和我在1970年做的黑洞有關(guān)的預(yù)測是一致的… 這一終極黑洞的面積比這些初始黑洞的面積總和還要大”。更多最近的觀測都進一步證實了霍金的“面積理論”。 因此，世界正在與霍金的驚人預(yù)言逐漸匹配。但仍有相當多的預(yù)言尚未被證實： 信息悖論
關(guān)于物體跌入黑洞的圖解說明 。 霍金輻射理論的問世給理論學家們帶來一個嚴重的問題，即這看起來成為了唯一可以在物理層面上刪除宇宙中信息的方法。 制造黑洞的物質(zhì)的基本屬性看起來是完全消失了，而輻射并沒有告訴我們關(guān)于它們的任何信息。這就是科學家們嘗試數(shù)十年去解決的所謂的信息悖論?；艚鹪?016年發(fā)表了他對這一謎題的看法，即信息并沒有真的丟失。它被存放在黑洞周圍的零能粒子云中，而這區(qū)域被霍金稱為“軟毛”?；艚鸬暮诙窜浢碚撝皇潜惶岢龅脑S多理論之一，而真正的答案目前并沒有人知道。 初始黑洞 黑洞是由原先存在的物質(zhì)，例如恒星，受引力作用坍縮而產(chǎn)生的。但是也有可能存在宇宙非常早期，即大爆炸后不久，就自發(fā)生成的黑洞。 霍金是第一個深入研究初始黑洞背后理論的人。事實證明，它們可以擁有幾乎任何程度的質(zhì)量，從非常輕到非常重——盡管由于霍金輻射，真正微小的質(zhì)量已經(jīng)被“蒸發(fā)”成虛無了?；艚鹚紤]的一個耐人尋味的可能性是，原始黑洞可能構(gòu)成了天文學家們認為滲透在宇宙中的神秘暗物質(zhì)。然而根據(jù)LiveScience曾經(jīng)的報道，最近的觀測證據(jù)顯示事實可能并不是這樣。無論是哪種方式，我們目前并沒有可以探測初始黑洞的觀測工具，或者說無法說明它們是否構(gòu)成暗物質(zhì)。 多元宇宙
多元宇宙理論的概念性圖解 。 霍金在其生命的最后階段修補的其中一個課題是多元宇宙理論——即我們所在的誕生于大爆炸的宇宙，只是無限并存的泡沫宇宙其中的一個。 有一些科學家認為，任何我們可以想象到的荒唐的情況都會立刻發(fā)生在無限合集宇宙中的一個角落。而霍金對于這一想法并不贊同。因此，在他2018年的最后一篇論文中，霍金尋求，用他自己的話來說，“嘗試馴服多元宇宙”。他提出了一個新的數(shù)學框架，雖然沒有完全遠離多元宇宙，但是使其呈現(xiàn)為有限的而不是無限的。但是就和任何平行宇宙相關(guān)的猜測一樣，我們無法驗證他的想法是否正確。而且看起來科學家也不可能很快就可以測驗他的想法。 時序保護猜想 聽起來或許很令人驚訝，但物理學定律——正如我們今天所理解的那樣——并不禁止時間旅行。愛因斯坦廣義相對論方程的結(jié)局方案包括“時間狀曲線閉環(huán)”，而這將有效地讓你回到你自己的過去。但霍金卻被此困擾，他認為時間倒流會引發(fā)本不可能存在的邏輯悖論。 為此他提出存在一些未知的物理學定律去阻止時間狀曲線閉環(huán)的出現(xiàn)——他將其稱為“時序保護猜想”。但“猜想”也只是科學層面的“猜測”，而我們真的不清楚時間旅行是否真的存在可能。 沒有造物主
這幅畫是米開朗基羅在1508-1512年間繪制的西斯廷教堂作品的改編版，描繪了亞當觸摸上帝的手指。 宇宙學家們最喜歡問的問題之一是“宇宙大爆炸之前發(fā)生了什么”?；艚饎t認為此類問題毫無意義。就所有意圖和目的而言，時間本身——包括宇宙和萬物——始于大爆炸。 “對于我來說，這意味著并無任何可能存在造物主”，霍金說道，正如LiveScience之前報道的那樣，“因為沒有時間讓造物主存在”。這是一個霍金在他的一生中多次表達但大多數(shù)人都不同意的觀點。這幾乎可以肯定被歸類到“永遠不會以一種方式得到解決”的范疇里。 世界末日預(yù)言 據(jù)BBC報道，在霍金的晚年，他對人類的未來做出了一系列黯淡的預(yù)言。他可能是認真的，也可能不是。 這些范圍從難以捉摸的希格斯玻色子，或 “上帝粒子“，可能觸發(fā)一個真空泡吞噬宇宙，到敵對的外星人入侵和人工智能（AI）接管。盡管斯蒂芬-霍金在許多事情上都是正確的，但我們只能希望他在這些方面是錯誤的。 BY: Andrew May FY: zekki 如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除 轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處 選文：天文志愿文章組- 翻譯：天文志愿文章組-zekki 審核：天文志愿文章組- 終審：天文志愿文章組-零度星系 排版：天文志愿文章組-零度星系 美觀：天文志愿文章組- 參考資料 1.WJ百科全書 2.天文學名詞 3.原文來自：https://www./bizarre-stephen-hawking-theories 本文由天文志愿文章組- zekki翻譯自文章作者Andrew May的作品,如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán),請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除. 注意：所有信息數(shù)據(jù)龐大,難免出現(xiàn)錯誤,還請各位讀者海涵以及歡迎斧正. 結(jié)束,感謝您的閱讀與關(guān)注 全文排版：天文在線(零度星系) 轉(zhuǎn)載請取得授權(quán),并注意保持完整性和注明出處 浩瀚宇宙無限寬廣 穹蒼之美盡收眼底 |
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