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斯蒂芬·威廉·霍金

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== 人物经历 == 斯蒂芬 · • 威廉 · • 霍金（Stephen William Hawking），1942年1月8日出生于英国牛津，出生当天正好是伽利略逝世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年毕业于牛津研究哲学、政治和经济。 1942年1月，纳粹德军几乎夜夜不停地轰炸英国伦敦。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。据说他曾用一些废弃用品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，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，21岁的他不幸被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症即运动神经细胞病。当时，医生曾诊断身患绝症的他只能活两年，可他一直坚强地活了下来。 1965年，23岁时他取得了博士学位留在剑桥大学进行研究工作。 1973年，他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（包括de Sitter空间中的霍金辐射）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，其为弯曲时空中的量子场论。1973年以后，他的研究转向了量子引力论。虽然人们还没有得到一个成功的理论，但是它的一些特征已被发现。例如，空间－时间在普朗克尺度下不是平坦的，而是处于一种粉末的状态。在量子引力中不存在纯态，因果性受到破坏，因此使不可知性从经典统计物理学、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次。 1980年以后，霍金的兴趣转向了量子宇宙论，提出了能解决宇宙第一推动问题的无边界条件。2004年7月，他承认了自己原来的“黑洞悖论”观点是错误的。《时间简史》的副题是从大爆炸到黑洞。史蒂芬•威廉•霍金认为他一生的贡献是在经典物理的框架里，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大，但在量子物理的框架里，他指出，黑洞因辐射而越变越小，大爆炸的奇点不断被量子效应所抹平，而且整个宇宙空间正是起始于此。理论物理学的细节在未来的20年中还会有变化，但就观念而言，已经相当完备了。 1985年，他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。 1985年，第一次来到中国，到中国科技大学和北京师范大学访问在科大水上讲演厅做天体物理的学术报告。 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。 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。2002年，第二次来中国，在北京、杭州作主题为《膜的新奇世界》（Brane New World）科普报告，向公众阐释他的关于天体演化的“M理论”。 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。 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《星际迷航（Star Trek）》中的电视系列剧《星际迷航：下一代》中饰演过自己，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。其形象也在卡通片《飞出个未来》中的一集里出现。卡通片《居家男人》中则有与其类似的角色（Steve）对其进行了滑稽的模仿。 2006年，他在香港透露正与女儿合撰写一套类似于《哈利波特》、但主题是理论物理学而非魔法的小说。 2006年6月，第三次来中国，他带来的仍然是自己关于宇宙学最新的研究，在香港科技大学体育馆主持一个题为"宇宙的起源"的演讲时，轰动一时，被戏称为受到“摇滚巨星”级的接待。2006年6月19日上午，在人民大会堂向北京的公众讲述《宇宙的起源》。 2009年4月6日，霍金因病取消外访，同月20日因病送院治理，情况欠佳。 2012年1月传出因脸部肌肉恶性萎缩，已严重影响其表达能力，并有可能使他无法发出独特的“电脑声”。 2012年4月6日，他在热播美剧《生活大爆炸》第五季第21集中，以斯蒂芬•霍金教授的身份本色出演，在剧中与主角谢尔顿同框的画面被无数粉丝奉为经典。 2012年，霍金在赵晓凯收藏北京奥运火炬上盖上了两枚金色指纹，并题词：“为了人类长期生存，为了世界和平，我们需要销毁所有核武器”(to ensure the long term survival of the human race we need to disarm all nuclear warheads and promote world peace!) 2017年为英国BBC录制纪录片《探索新地球》。== 主要成就 == 史蒂芬•威廉•霍金是本世纪享有国际盛誉的伟人之一，剑桥大学数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家。荣获英国剑桥大学卢卡斯数学教席，这是自然科学史上继牛顿和狄拉克之后荣誉最高的教席。 20世纪70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，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最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。凭一本薄薄的《时间简史》征服了全世界3000万读者。黑洞理论使量子论和热力学在“霍金辐射”中得到完美统一，而他在20世纪80年代提出的无边界设想的量子宇宙论，解决了困扰科学界几百年的“第一推动”问题。 斯蒂芬•威廉•霍金的研究为理解黑洞和宇宙本源奠定了基础，不过据他本人指出，他在动画片《辛普森一家》（The Simpsons）和科幻剧集《星际迷航：下一代》（Star Trek：The Next Generation）中的演出也同样精彩。 霍金在《大设计》中强调，宇宙不需要一个造物主或“上帝”，以“哲学已死”开篇，这意味着人类将从愚昧的自我奴役超脱出来，其否认了纯哲学和宗教可以真正解释自然，这也表明各大宗教只是古代精神世界探索未知，追求不灭解脱的体系，而非客观真理。随着时代的进步，人类文明也当奋起直追，不甘落后，这就是为什么世代有识之士追求存在、生命和宇宙的意义。解决这些命题本来应该是哲学家的任务，可惜科学的高度发展使得哲学无法跟上。 霍金希望解开宇宙诞生之时的奥秘，1970年代时，霍金将量子力学应用于解释黑洞现象，在之后的30年中，用量子力学解释整个宇宙已经变得更加困难了。霍金想找到一套可以完美解释整个宇宙现象的理论来说明137亿年诞生直到现在的宇宙，但是多年过去了就算无限接近他仍然没有得出结论。按照他的量子力学理论，宇宙诞生是大爆炸产生的，这是一个被压缩的无限小却具有超大重力的物质（也可以理解成密度无限大）爆炸的产物。量子力学的理论范畴不能够解释这一个过程是如何进行？为什么会这样？霍金说“那必须有一套可以描述小规模重力的理论”。 霍金的同事，伦敦玛丽皇后学院的麦克•格林（Michael .Green）参与建构的超弦理论，简称为“弦论”，指出所有粒子和自然力量，其实都是在震荡中的像弦一样的微小物体，解决了霍金一直想努力解答的重力问题，该理论必须建立在宇宙必须有9、10甚至是大于11个的维度中，而人类身处的三维世界可能仅仅是真正的宇宙的其中一个膜。 2014年1月24日，英国著名科学家斯蒂芬•霍金教授再次以其与黑洞有关的理论震惊物理学界，在《黑洞的信息保存与气象预报》（Information Preservation and Weather Forecasting For Black Holes）的论文中，霍金指出，由于找不到黑洞的边界，因此“黑洞是不存在的”，不过“灰洞”的确存在。这是为了解决“防火墙”问题于新理论中设定“黑洞不存在”，其并非真不存在。黑洞的边界又称“视界”，经典黑洞理论认为，黑洞外的物质和辐射可以通过视界进入黑洞内部，而黑洞内的任何物质和辐射均不能穿出视界。 霍金的“灰洞”理论认为，物质和能量在被黑洞困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。他在论文中承认，自己最初有关视界的认识是有缺陷的，光线其实是可以穿越视界的。当光线逃离黑洞核心时，它的运动就像人在跑步机上奔跑一样，慢慢地通过向外辐射而收缩。“经典黑洞理论认为，任何物质和辐射都不能逃离黑洞，而量子力学理论表明，能量和信息是可以从黑洞中逃离出来的。”霍金同时指出，对于这种逃离过程的解释需要一个能够将重力和其他基本力成功融合的理论。在过去近一百年间，物理学界没有人曾试图解释这一过程。 对于霍金的“灰洞”理论，一些科学家表示认可，也有人持怀疑态度。美国卡夫立理论物理研究所的理论物理学家约瑟夫•波尔钦斯基（Joseph Polchinski）指出，根据爱因斯坦的重力理论，黑洞的边界是存在的，只是它与宇宙其他部分的区别并不明显。其实，早在2004年霍金就曾做出过类似表示。当年7月21日，霍金在“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上指出，黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样，对其周遭的一切“完全吞噬”，事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息可能会在某个时候释放出来。 1973年，霍金称自己通过计算得出结论，黑洞在形成过程中其质量减少的同时，还不断在以能量的形式向外界发出辐射。这就是著名的霍金辐射理论，该理论提到的黑洞辐射中并不包括黑洞内部物质的任何信息，一旦这个黑洞浓缩并蒸发消失后，其中的所有信息就都随之消失了，这便是所谓的“黑洞悖论”。这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的。 30多年来，霍金试图以各种推测来解释这一自相矛盾的观点。霍金曾表示，黑洞中量子运动是一种特殊情况，由于黑洞中的引力非常强烈，量子力学在此时已经不再适用了。霍金的这种说法并没有让科学界众多持怀疑态度学者信服。现在看来，霍金终于给了这个当年自相矛盾的观点一个更具有说服力的答案。霍金称，黑洞从来都不会完全关闭自身——霍金辐射，它们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量，随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。 2016年8月16日，海法以色列理工学院的教授杰夫斯坦豪尔（Jeff Steinhauer）在出版的《自然物理学》杂志中一篇论文上证明了霍金辐射的量子效应。他制造一种声音黑洞而非光黑洞，使用的是带声音粒子即声子“视界”的长管。2014年斯坦豪尔教授发现，视界上随机产生了声子。在他最新的结果中，斯坦豪尔证明这些声子是一对相关声子中的一个，从而证明了霍金辐射的量子效应。 == 社会活动 == 2016年4月12日，英国著名物理学家斯蒂芬•霍金在纽约新世贸中心观景台宣布了名为“突破摄星”的计划，将同俄罗斯商人尤里•米尔纳、美国社交网站脸书创始人扎克伯格合作建立一个新的太空探索项目，建造大批微型星际飞船，并以五分之一光速的速度将它们发射前往半人马座阿尔法星。当天是联合国确定的第六个国际载人航天日，也是人类首次载人航天飞行55周年纪念日。 米尔纳在新闻发布会上说，“突破射星”计划的初步投资将为1亿美元，用来开发制造使用激光推进的微型星际飞船，并在当前一代人的时间内实现飞到半人马座阿尔法星的目标。 据介绍，计划建造的微型星际飞船名为“纳米飞行器”，它由一块名为“星片”的电脑芯片作为船体。米尔纳在发布会上展示了“星片”的成品原件。该芯片仅有两三厘米见方，几克重，但集成了摄像机、光子推进器、导航和传输部件，是具有完整太空探测功能的飞行器，而制造成本仅相当于一部iPhone手机。 该芯片会安装上名为“光帆”的超材料布蓬，通过地面发射高能激光助力推进，“光帆”可吸收激光能量，带动微型飞船前行。由于飞船的质量非常小，在太空中又几乎没有阻力，在激光的不断加速下，理论计算显示其速度可达五分之一光速。如果成功的话，这可使飞船用约20年时间到达距离地球4.37光年的半人马座阿尔法星附近。半人马座阿尔法星是距离太阳系最近的恒星之一，但现有最快宇宙飞船也需花费3万年时间才能飞到那里。 霍金在发布会上说，向往飞翔是人类的天性。 对于霍金的计划，中国专家认为，想法很好，但目前具有科幻色彩。“严格地说，霍金提出的航天器算不上‘飞船’，只是一个几厘米见方的飞行物，其设想的激光推进技术在工程方面也很复杂，”空间技术研究专家庞之浩介绍说。 == 所获荣誉 == 1989年获得英国爵士荣誉称号。 英国皇家学会学员和美国科学院外籍院士。 伦敦皇家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。 麦克斯韦奖。 英国皇家学会的休斯勋章。 1978年获世界物理学界最高奖—爱因斯坦奖章。 1988年与罗杰•彭罗斯共同获得了的沃尔夫物理奖。 1988年，史蒂芬•威廉•霍金的书《时间简史：从大爆炸到黑洞》获沃尔夫基金奖。 2009年8月12日，获得自由勋章——由奥巴马亲自颁奖。 2017年4月27日，获得2017GMIC X组委会致敬荣誉。 == 后世纪念 == 英国《卫报》在讣闻中写道：“科学苍穹上一颗最闪耀的明星陨落了”。 英国广播公司在讣闻中评价说，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。 剑桥大学官方推特账号在纪念推文中引用了霍金的一句话：“记得仰望星空，不要只看脚下。”对于大多数人来说，这位物理学家带给人们最大的启发或许就是，提醒人们偶尔从生活的细小和琐碎中抬起头，对这个世界保持好奇心。 英国物理学家，曼彻斯特大学粒子物理学教授布莱恩•考克斯在悼念霍金的推文中表示，只要这世界上还存在科学家，霍金的精神遗产就将继续激励他们前行。 霍金去世后，世界各地网友在社交媒体发起纪念活动。有网友在社交媒体平台推特发文“刚刚看到霍金去世的消息”，并配上了哭泣的图片。中国网友也在社交媒体发文纪念。 2018年3月14日，外交部发言人陆慷主持例行记者会，就英国著名物理学家史蒂芬•霍金去世等答问，对霍金先生不幸去世表示哀悼和惋惜，向他的家属表示慰问。

静静的河水

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