斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日—2018年3月14日),男,出生于英國牛津,英國劍橋大學(xué)著名物理學(xué)家,現(xiàn)代最偉大的物理學(xué)家之一、20世紀享有國際盛譽的偉人之一。
1963年,霍金21歲時患上肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥(盧伽雷氏癥),全身癱瘓,不能言語,手部只有三根手指可以活動。1979至2009年任盧卡斯數(shù)學(xué)教授,主要研究領(lǐng)域是宇宙論和黑洞,證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理,提出了黑洞蒸發(fā)理論和無邊界的霍金宇宙模型,在統(tǒng)一20世紀物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)理論——愛因斯坦創(chuàng)立的相對論和普朗克創(chuàng)立的量子力學(xué)方面走出了重要一步。獲得CH(英國榮譽勛爵)、CBE(大英帝國司令勛章)、FRS(英國皇家學(xué)會會員)、FRSA(英國皇家藝術(shù)協(xié)會會員)等榮譽。
2012年4月6日播出的熱播美劇《生活大爆炸》第五季第21集中,史蒂芬·霍金本色出演參與了客串。2017年,為英國BBC錄制紀錄片《探索新地球》。同年11月,霍金曾表示技術(shù)有望逆轉(zhuǎn)工業(yè)化對地球造成的一些危害,有助于消除疾病和貧困,但人工智能需要加以控制,還預(yù)言2600年能源消耗增加,地球或?qū)⒆兂伞盎鹎颉薄?/p>
2018年3月14日,霍金逝世,享年76歲?;艚鹗攀篮?,引發(fā)全球各界悼念。
斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking),1942年1月8日出生于英國牛津,出生當(dāng)天正好是伽利略逝世300年忌日。父親法蘭克是畢業(yè)于牛津大學(xué)的熱帶病專家,母親伊莎貝爾1930年畢業(yè)于牛津研究哲學(xué)、政治和經(jīng)濟。
1942年1月,納粹德軍幾乎夜夜不停地轟炸英國倫敦。這迫使霍金一家搬離海格特的家園遷到牛津避難。他們在霍金誕生后又回到了倫敦。童年時的霍金學(xué)業(yè)成績并不突出,但喜歡設(shè)計極為復(fù)雜的玩具。據(jù)說他曾用一些廢棄用品做出一臺簡單的電腦。
1959年,17歲的霍金入讀牛津大學(xué)的大學(xué)學(xué)院攻讀自然科學(xué),用了很少時間而得到一等榮譽學(xué)位,隨后轉(zhuǎn)讀劍橋大學(xué)研究宇宙學(xué)。
1963年,21歲的他不幸被診斷患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥即運動神經(jīng)細胞病。當(dāng)時,醫(yī)生曾診斷身患絕癥的他只能活兩年,可他一直堅強地活了下來。
1965年,23歲時他取得了博士學(xué)位留在劍橋大學(xué)進行研究工作。
1973年,他考察黑洞附近的量子效應(yīng),發(fā)現(xiàn)黑洞會像天體一樣發(fā)出輻射,其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比,這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小,而溫度卻越變越高,最后以爆炸而告終。黑洞輻射或霍金輻射(包括de Sitter空間中的霍金輻射)的發(fā)現(xiàn)具有極其基本的意義,它將廣義相對論、量子場論和熱力學(xué)統(tǒng)一在一起,其為彎曲時空中的量子場論。1973年以后,他的研究轉(zhuǎn)向了量子引力論。雖然人們還沒有得到一個成功的理論,但是它的一些特征已被發(fā)現(xiàn)。例如,空間-時間在普朗克尺度下不是平坦的,而是處于一種粉末的狀態(tài)。在量子引力中不存在純態(tài),因果性受到破壞,因此使不可知性從經(jīng)典統(tǒng)計物理學(xué)、量子統(tǒng)計物理提高到了量子引力的第三個層次。
1980年以后,霍金的興趣轉(zhuǎn)向了量子宇宙論,提出了能解決宇宙第一推動問題的無邊界條件。2004年7月,他承認了自己原來的“黑洞悖論”觀點是錯誤的?!稌r間簡史》的副題是從大爆炸到黑洞。史蒂芬·威廉·霍金認為他一生的貢獻是在經(jīng)典物理的框架里,證明了黑洞和大爆炸奇點的不可避免性,黑洞越變越大,但在量子物理的框架里,他指出,黑洞因輻射而越變越小,大爆炸的奇點不斷被量子效應(yīng)所抹平,而且整個宇宙空間正是起始于此。理論物理學(xué)的細節(jié)在未來的20年中還會有變化,但就觀念而言,已經(jīng)相當(dāng)完備了。
1985年,第一次來到中國,到中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和北京師范大學(xué)訪問。在科大水上講演廳做天體物理的學(xué)術(shù)報告。
1985年,他因患肺炎做了穿氣管手術(shù),被徹底剝奪了說話的能力,演講和問答只能通過語音合成器來完成。
1988年,霍金的科普著作《時間簡史:從大爆炸到黑洞》發(fā)行,從研究黑洞出發(fā),探索了宇宙的起源和歸宿,該書被譯成40余種文字,出版逾1000余萬冊,但因書中內(nèi)容極其艱深,在西方被戲稱為“讀不來的暢銷書”(Unread Bestseller),有學(xué)者曾指這種書之所以仍可以如此暢銷,是因為書本嘗試解答過去只有神學(xué)才能觸及的題材:時間有沒有開端,空間有沒有邊界。
2001年10月,又一部作品《果殼中的宇宙》 (The Universe in a Nutshell)出版發(fā)行。該書是《時間簡史》的姐妹篇,以相對簡化的手法及大量圖解,訴說宇宙起源。
2002年,第二次來中國,在北京、杭州作主題為《膜的新奇世界》(Brane New World)科普報告,向公眾闡釋他的關(guān)于天體演化的“M理論”。
2006年6月,第三次來中國,他帶來的仍然是自己關(guān)于宇宙學(xué)最新的研究,在香港科技大學(xué)體育館主持一個題為"宇宙的起源"的演講時,轟動一時,被戲稱為受到“搖滾巨星”級的接待。2006年6月19日上午,在人民大會堂向北京的公眾講述《宇宙的起源》。
2009年4月6日,霍金因病取消外訪,同月20日因病送院治理,情況欠佳。
2012年4月6日,他在熱播美劇《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,在劇中與主角謝爾頓同框的畫面被無數(shù)粉絲奉為經(jīng)典。
2012年,霍金在趙曉凱收藏北京奧運火炬上蓋上了兩枚金色指紋,并題詞:“為了人類長期生存,為了世界和平,我們需要銷毀所有核武器”(to ensure the long term survival of the human race we need to disarm all nuclear warheads and promote world peace!)
2017年,為英國BBC錄制紀錄片《探索新地球》。
2018年3月14日凌晨3時46分,史蒂芬·霍金去世,享年76歲。31日,史蒂芬·霍金的葬禮在劍橋大學(xué)的教堂舉行,霍金的骨灰被安葬在另一位傳奇科學(xué)家牛頓的墓旁。
1973年,《時空的大尺度結(jié)構(gòu)》(The large scale structure of space-time)
1988年,《時間簡史》(A Brief History Of Time)
1993年,《黑洞、嬰兒宇宙及其他》(Black Holes And Baby Universes And Other Essays)
2001年,《果殼中的宇宙》(The Universe In A Nutshell)
2002年,《在巨人的肩膀上》(On The Shoulders Of Giants. The Great Works of Physics And Astronomy)
2005年,《時間簡史(普及版)》(及插圖版)(A Briefer History Of Time)
2005年,《上帝創(chuàng)造整數(shù)》(God created the integers)
2007年,《喬治的神秘宇宙鑰匙》(George's secret key to the Universe)
《喬治的宇宙尋寶之旅》(George's cosmic treasure hunt)
《喬治與大爆炸》(George and the Big Bang) 《George and the Unbreakable Code》
2010年,《大設(shè)計》(The Grand Design)
2013年,《我的簡史》(My brief history)、《時間簡史續(xù)編》、《霍金講演錄——黑洞、嬰兒宇宙及其他》、《時空本性》、《未來的魅力》、《喬治開啟宇宙的秘密鑰匙》
霍金出版《時間簡史》后,多年來曾在英國、美國、日本、香港等地,向一般大眾發(fā)表多場公開演說,敘述時間起源、宇宙終結(jié)、時光旅行,演說時其受歡迎程度猶如“搖滾巨星”。部分演說目錄:
《宇宙的起源》(中文)
《宇宙之始》(英文)
《時間的開始》(英文)
《太空及時間扭曲》(英文)
《上帝擲骰子嗎》(英文)
《宇宙中的生命》(英文)
史蒂芬·威廉·霍金是本世紀享有國際盛譽的偉人之一,劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)及理論物理學(xué)系教授,當(dāng)代最重要的廣義相對論和宇宙論家。榮獲英國劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教席,這是自然科學(xué)史上繼牛頓和狄拉克之后榮譽最高的教席。
20世紀70年代,他與彭羅斯一道證明了著名的奇性定理,為此他們共同獲得了1988年的沃爾夫物理獎。他因此被譽為繼愛因斯坦之后世界上最著名的科學(xué)思想家和最杰出的理論物理學(xué)家。憑一本薄薄的《時間簡史》征服了全世界3000萬讀者。黑洞理論使量子論和熱力學(xué)在“霍金輻射”中得到完美統(tǒng)一,而他在20世紀80年代提出的無邊界設(shè)想的量子宇宙論,解決了困擾科學(xué)界幾百年的“第一推動”問題。
斯蒂芬·威廉·霍金的研究為理解黑洞和宇宙本源奠定了基礎(chǔ)。
2014年1月24日,英國著名科學(xué)家斯蒂芬·霍金教授再次以其與黑洞有關(guān)的理論震驚物理學(xué)界,在《黑洞的信息保存與氣象預(yù)報》(Information Preservation and Weather Forecasting For Black Holes)的論文中,霍金指出,由于找不到黑洞的邊界,因此“黑洞是不存在的”,不過“灰洞”的確存在。這是為了解決“防火墻”問題于新理論中設(shè)定“黑洞不存在”,其并非真不存在。黑洞的邊界又稱“視界”,經(jīng)典黑洞理論認為,黑洞外的物質(zhì)和輻射可以通過視界進入黑洞內(nèi)部,而黑洞內(nèi)的任何物質(zhì)和輻射均不能穿出視界。
霍金的“灰洞”理論認為,物質(zhì)和能量在被黑洞困住一段時間以后,又會被重新釋放到宇宙中。他在論文中承認,自己最初有關(guān)視界的認識是有缺陷的,光線其實是可以穿越視界的。當(dāng)光線逃離黑洞核心時,它的運動就像人在跑步機上奔跑一樣,慢慢地通過向外輻射而收縮?!敖?jīng)典黑洞理論認為,任何物質(zhì)和輻射都不能逃離黑洞,而量子力學(xué)理論表明,能量和信息是可以從黑洞中逃離出來的?!被艚鹜瑫r指出,對于這種逃離過程的解釋需要一個能夠?qū)⒅亓推渌玖Τ晒θ诤系睦碚?。在過去近一百年間,物理學(xué)界沒有人曾試圖解釋這一過程。
對于霍金的“灰洞”理論,一些科學(xué)家表示認可,也有人持懷疑態(tài)度。美國卡夫立理論物理研究所的理論物理學(xué)家約瑟夫·波爾欽斯基(Joseph Polchinski)指出,根據(jù)愛因斯坦的重力理論,黑洞的邊界是存在的,只是它與宇宙其他部分的區(qū)別并不明顯。其實,早在2004年霍金就曾做出過類似表示。當(dāng)年7月21日,霍金在“第17屆國際廣義相對論和萬有引力大會”上指出,黑洞并非如他和其他大多數(shù)物理學(xué)家以前認為的那樣,對其周遭的一切“完全吞噬”,事實上被吸入黑洞深處的物質(zhì)的某些信息可能會在某個時候釋放出來。
1973年,霍金稱自己通過計算得出結(jié)論,黑洞在形成過程中其質(zhì)量減少的同時,還不斷在以能量的形式向外界發(fā)出輻射。這就是著名的霍金輻射理論,該理論提到的黑洞輻射中并不包括黑洞內(nèi)部物質(zhì)的任何信息,一旦這個黑洞濃縮并蒸發(fā)消失后,其中的所有信息就都隨之消失了,這便是所謂的“黑洞悖論”。這種說法與量子力學(xué)的相關(guān)理論出現(xiàn)相互矛盾之處。因為現(xiàn)代量子物理學(xué)認定這種物質(zhì)信息是永遠不會完全消失的。
30多年來,霍金試圖以各種推測來解釋這一自相矛盾的觀點?;艚鹪硎?,黑洞中量子運動是一種特殊情況,由于黑洞中的引力非常強烈,量子力學(xué)在此時已經(jīng)不再適用了?;艚鸬倪@種說法并沒有讓科學(xué)界眾多持懷疑態(tài)度學(xué)者信服。現(xiàn)在看來,霍金終于給了這個當(dāng)年自相矛盾的觀點一個更具有說服力的答案?;艚鸱Q,黑洞從來都不會完全關(guān)閉自身——霍金輻射,它們在一段漫長的時間里逐步向外界輻射出越來越多的熱量,隨后黑洞將最終開放自己并釋放出其中包含的物質(zhì)信息。
2016年8月16日,海法以色列理工學(xué)院的教授杰夫斯坦豪爾(Jeff Steinhauer)在出版的《自然物理學(xué)》雜志中一篇論文上證明了霍金輻射的量子效應(yīng)。他制造一種聲音黑洞而非光黑洞,使用的是帶聲音粒子即聲子“視界”的長管。2014年斯坦豪爾教授發(fā)現(xiàn),視界上隨機產(chǎn)生了聲子。在他最新的結(jié)果中,斯坦豪爾證明這些聲子是一對相關(guān)聲子中的一個,從而證明了霍金輻射的量子效應(yīng)。
時光機
英國著名天體物理學(xué)家史蒂芬·威廉·霍金繼承認外星人的存在后,又發(fā)表一個驚人論述:他聲稱帶著人類飛入未來的時光機,在理論上是可行的,所需條件包括太空中的蟲洞或速度接近光速的宇宙飛船。不過,霍金也警告,不要搭時光機回去看歷史,因為“只有瘋狂的科學(xué)家,才會想要回到過去‘顛倒因果’?!?/p>
物理學(xué)家霍金在拍攝的一部有關(guān)宇宙的紀錄片時提到,人類其實能建造出接近光速的宇宙飛船,并且能夠進入未來?;艚鹕踔琳f,自己是因為擔(dān)心別人把他當(dāng)成“怪人”,所以才不敢亂說話,也不愿意多談有關(guān)時光機的東西,直到透過紀錄片后才敢大方討論。
至于時光機的關(guān)鍵點,霍金強調(diào)就是所謂的“四度空間”,科學(xué)家將其命名為“蟲洞”?;艚饛娬{(diào),“蟲洞”就在我們四周,只是小到肉眼無法看見,它們存在于空間與時間的裂縫中。
他指出,宇宙萬物非平坦或固體狀,貼近觀察會發(fā)現(xiàn)一切物體均會出現(xiàn)小孔或皺紋,這就是基本的物理法則,而且適用于時間。時間也有細微的裂縫、皺紋及空隙,比分子、原子還細小的空間則被命名為“量子泡沫”,“蟲洞”就存在于其中。
霍金指出,理論上時光隧道或“蟲洞”不只能帶著人類前往其他行星,如果蟲洞兩端位于同一位置,且以時間而非距離間隔,那么宇宙飛船即可飛入,飛出后仍然接近地球,只是進入所謂“遙遠的過去”。因為在4度空間中,10分鐘也許是n小時。不過霍金警告,不要搭時光機回去看歷史。
外星人論
斯蒂芬·霍金在美國探索頻道2010年4月25日播出的紀錄片《跟隨斯蒂芬·霍金進入宇宙》中說,外星人存在的可能性很大,但人類不應(yīng)主動尋找他們,應(yīng)盡一切努力避免與他們接觸,從而避免黑暗森林打擊?。▌⒋刃廊w中所提到的理論)
霍金認為,鑒于外星人可能將地球資源洗劫一空然后揚長而去,人類主動尋求與他們接觸“有些太冒險”?!叭绻庑侨税菰L我們,我認為結(jié)果可能與克里斯托弗·哥倫布當(dāng)年踏足美洲大陸類似。那對當(dāng)?shù)赜〉诎踩藖碚f不是什么好事?!?/p>
星際移民
霍金在2010年8月接受美國知識分子視頻共享網(wǎng)站BigThink訪談時,再曝驚人言論,稱地球200年內(nèi)會毀滅,而人類要想繼續(xù)存活只有一條路:移民外星球。
霍金表示,人類如果想一直延續(xù)下去,就必須移民火星或其他的星球,而地球遲早會滅亡?;艚鹫f:“人類已經(jīng)步入越來越危險的時期,我們已經(jīng)歷了多次事關(guān)生死的事件。由于人類基因中攜帶的‘自私、貪婪’的遺傳密碼,人類正在一點點掠奪地球資源,人類不能把所有的雞蛋都放在一個籃子里,所以不能將賭注放在一個星球上?!?/p>
霍金預(yù)言
2017年11月,霍金再次做出“預(yù)言”,稱人類可能在2600年就會滅絕?;艚鹫J為,隨著地球人口增長,能源消耗將會增加,地球?qū)⒆兂梢粋€“熊熊燃燒的火球”。霍金認為,要擺脫這場災(zāi)難,只能去尋找一個適合人類生存的星球。他還稱,“人類如果還想把自己的存在延長100萬年的話,就要無畏地去往自己從未去過的地方?!?/p>
1989年獲得英國爵士榮譽稱號。
英國皇家學(xué)會學(xué)員和美國科學(xué)院外籍院士。
倫敦皇家天文學(xué)會的埃丁頓勛章。
梵蒂岡教皇科學(xué)學(xué)會十一世勛章。
霍普金斯獎。
美國丹尼歐海涅曼獎。
麥克斯韋獎。
英國皇家學(xué)會的休斯勛章。
1978年獲世界物理學(xué)界最高獎—愛因斯坦獎?wù)隆?/p>
1988年與羅杰·彭羅斯共同獲得了的沃爾夫物理獎。
1988年,史蒂芬·威廉·霍金的書《時間簡史:從大爆炸到黑洞》獲沃爾夫基金獎。
2009年8月12日,獲得自由勛章——由奧巴馬親自頒獎。
2017年4月27日,獲得2017GMIC X組委會致敬榮譽。
我是一個樂觀的、浪漫的,并且頑固不化的人。(霍金自我評價)
我還有很多事情想做,人如果什么夢想都沒有,就等于死亡。(霍金自我評價)
霍金最吸引我的特質(zhì)是他對科學(xué)真理的不懈追求。(浙江工業(yè)大學(xué)教授吳忠超評)
人們追隨霍金,固然有他身體缺陷所帶來的‘殘缺美’,但我更相信,這是他學(xué)術(shù)思想魅力導(dǎo)致的結(jié)果。(中科院物理所碩士生黃映洲評)
他的杰出之處在于,以及他給我的啟發(fā)是,當(dāng)我20歲讀他的著作《時間簡史》的時候,我真切地感受到物理的美妙,他讓我相信我們是可以去理解宇宙奧秘的,并且這將是一件美好的,值得享受的事情。(英國物理學(xué)家,曼徹斯特大學(xué)粒子物理學(xué)教授布萊恩·考克斯評價)
霍金先生是一位杰出的科學(xué)家,也是一位長期與疾病作頑強斗爭的斗士,為科學(xué)為人類作出了巨大貢獻?;艚鹣壬霸蝸砣A,中國領(lǐng)導(dǎo)人曾會見他,中國科學(xué)家和科學(xué)愛好者們也同他進行過愉快的交流?;艚鹣壬P(guān)心中國的發(fā)展建設(shè),對中國的科技進步也給予了很高的評價。霍金先生還十分喜愛中國文化,正是在他的強烈堅持下并通過助手的幫助,他最終登上了中國的長城。我們對霍金先生不幸去世表示哀悼和惋惜,向他的家屬表示慰問。我相信,霍金先生和他作出的貢獻將被永遠銘記。(外交部發(fā)言人陸慷評)