霍金公开50年前的博士论文愿你脚踏实地

就在前几天,75岁的物理学家霍金向公众免费开放了自己于年完成的博士论文——《膨胀宇宙的属性》,遗憾的是剑桥大学的服务器并不给力,瞬间被下载6万多次,随后瘫痪。

完成这篇页的论文时,24岁的霍金正就读于剑桥大学三一学院,那时他已患肌肉萎缩性侧索硬化症3年。这篇讨论“宇宙大爆炸的意义与后果”的论文,被称为是所有顶级科学家的必读文章,从霍金当时略显扭曲的字迹可以看出,病情已对他的行动产生了影响。

论文签名

对于这次论文的公开,霍金的初衷令人感动:

通过开放我的博士论文,我希望激励全世界的人们都能脚踏实地并仰望苍穹,思考自己在这个浩瀚宇宙中的位置,尝试着去理解人类与宇宙之间的关系。

每一代人都需要站在巨人的肩膀上前行,当我还在剑桥读博士的时候,我也曾被牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的工作深深鼓舞。

我希望世界上任何地方的任何人,都能够毫无阻碍地获得我的研究并一起思考它,而不是对人类所探知的伟大科学总保持着敬畏的疏远。

......

当时的霍金年仅24岁,就在那之前三年,他被诊断患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)。医生称,他可能活不了多久了。然而,霍金不仅在患病期间完成了这篇论文,而且在天体物理学研究领域取得重大成就,成为一名资深“太空旅行家”。

今年3月份,他还放出豪言,称要乘坐世界上第一艘商业太空船——维珍银河太空船前往太空。这样一位伟大的物理学家,他的思想永远值得我们仰望!

论文详解读

全世界的物理学家和天文爱好者都对这篇论文趋之若鹜。这篇论文又是在什么样的背景下被创作出来的呢?

这篇论文的出现其实要感谢另一位伟大的物理学家和数学家——罗杰·彭罗斯。年,罗杰·彭罗斯提出理论认为,假设恒星在生命末期塌缩为黑洞,则不论它原本状况如何、怎样塌缩,它都会在黑洞中心塌缩成一个密度无穷大、曲率无穷大的时空奇点。

正是看到了这样的论点,霍金得到了启发,于是将奇点理论扩大到整个宇宙中,这也就是这篇公开论文《宇宙膨胀的属性》要研究的问题。

论文中,霍金用宇宙的膨胀来挑战已有的引力理论,并提供了一个引力辐射和宇宙膨胀的模型,指出时空奇点是“不可避免的”。

在《宇宙膨胀的性质》论文中,霍金用了大量的方程来证明自己的宇宙扩张理论,挑战传统引力学。他认为,基于引力辐射和扩张,奇点的存在是不可避免的。

奇点,是宇宙大爆炸之前宇宙存在的一种形式。它具有一系列奇异的性质,无限大的物质密度、无限弯曲的时空和无限趋近于0的熵值等。科学家证明在广义相对论的宇宙学中,奇点是不可避免的,均匀各向同性的宇宙是从奇点开始膨胀的。

霍金也是奇点定理的提出者之一,在奇点定理中认为,当广义相对论运用到宇宙中是就必然会出现奇点,不仅大尺度宇宙会出现奇点,而且超大质量的恒星濒死时的引力塌缩的最终结局也是奇点。

这篇论文让他顺利地拿到了博士学位,并且获得了剑桥大学的亚当斯奖(AdamsPriz)。

结束博士生涯的学习后,霍金继续留在剑桥,先后在剑桥大学的天文系和数学系从事研究工作。霍金继续与彭罗斯合作来进一步发展他的奇点理论,认为宇宙的起源或许源自于一个奇点。他们的研究结果表明,根据爱因斯坦的相对论,我们的时空可能从奇点大爆炸开始,而以黑洞的形式结束。这些结果预示了广义相对论与量子理论统一的重要性,而霍金发现,这种统一会带来的其中之一个结果就是:黑洞并不黑,而是会发射辐射——霍金辐射——直至最终消失殆尽。这一理论在当时产生了极大的争议,但现已被广泛接受,它标志着的是物理学的一大突破。

霍金卓越的科学生涯成就还不只这些,他有18篇学术论文被引用次数超过次,其中包括著名的《黑洞机制的四大定律》、《黑洞和热力学》、《宇宙的波函数》等等影响深远的学术论文。除此以外,霍金积极参与了许多优秀科普书籍的创作,例如最有名的《时间简史》、《果壳中的宇》等等。

霍金无疑是伟大的,他不仅有众多响当当的学术贡献,还为科学的传播与普及不断地付出努力。他认为科学是一件可以被所有人理解的事,而不仅仅属于专业从事科学工作的人,这种态度值得我们每一个人去尊敬。

霍金的另一面

霍金上一次出现在大众视野里,是去年开通微博。如今他的微博偶尔还是会更新,虽然频率低了点。当时第一篇微博内容是这样的:

我的中国朋友们,你们好吗?好久不见了!

我上次拜访中国是在年,当时在北京参加了一场物理会议,那次经历非常难忘。我的首次中国之旅是在年,我那时候坐火车游历了你们雄伟的国度。这些旅行使我对博大精深的中国历史和文化略有了接触。不过现在,我可以通过社交媒体和你们交流了——通过这个微博,我希望和你们分享我的生活趣事和工作心得,也希望能在互动中向你们学习。

虽然霍金全身行动不便,但他却时常展现那令人羡慕的性感智商。

年4月,在澳洲的一次科学讲座上,霍金通过3D全息投影对黑洞、地球的未来、ALS等议题展开讲述。最后到了提问环节,突然有人问霍金:“单向乐队(OnDirction)的成员Zayn离队让全球无数少女心碎不已,这件事会产生怎样的宇宙效应呢?”

当众人担心这将会是一个垮掉的问题时,霍金给出了这样的回答:

“Finally,aqustionaboutsomthingimportant,”(终于有人丢了个至关重要的问题啊!)——这第一句回答就已经幽默的很性感了,不是吗?

“Myadvictoanyhartbroknyounggirlistopayclosattntiontothstudyofthorticalphysics.Bcausondaythrmaywllbproofofmultiplunivrss.”(对于那些个心碎神伤的女孩子们,我的建议是,一门心思扑到理论物理上,因为也许某天多重宇宙就被证明真的存在了。”)

“Itwouldnotbbyondthralmsofpossibilitythatsomwhroutsidofourownunivrslisanothrdiffrntunivrs.”(在我们现在的宇宙之外,还存在这另一个完全不同的宇宙,这并不是没有可能的事情。)

“Andinthatunivrs,ZaynisstillinOnDirction.”(在另一个平行宇宙里,Zayn仍然是OnDirction的一份子。)

“Thisgirlmayliktoknowthatinanothrpossiblunivrs,shandZaynarhappilymarrid,”(而且在另一个宇宙,也许心碎的女孩跟Zayn还能结为夫妻呢。)

如果再往前看,霍金其实还是演艺圈的常客,在许多影视作品中经常能看到他本色出演自己的身影。

年霍金首次“触电”是在《星际迷航:下一代》中客串自己,与扮演牛顿、爱因斯坦的演员一起打牌。

在《生活大爆炸》中,霍金扮演的霍金出场,宅男主角Shldon面对大神晕倒在地,霍金淡定吐槽:“又一个晕倒粉”。

霍金与《生活大爆炸》男主“谢耳朵”

在音乐创作上,霍金也有不俗的表现。虽然因为疾病已不能发声,但在年,他利用电子发声器献声,和英国大神级迷幻摇滚乐团PinkFloyd合作录制了摇滚作品“KpTalking”

在歌中霍金通过电子语音合成器说了这么两段话:

“千百年来,人类像动物一样生活。但突然我们的想象力被释放了出来,那就是我们学会了讲话。”

“没有必要这样的冷漠,所有我们需要做的是确定我们在保持交流。”

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