世界欠霍金一個諾貝爾獎

作者:張博文   |   2020 / 10 / 07

文章來源:虎嗅網   |   圖片來源:虎嗅網


在霍金( Stephen William Hawking )在世的時候,有記者問霍金,為什麼你沒拿過諾貝爾物理學獎。霍金這樣回答:因為我的黑洞蒸發(也就是我們平常說的霍金輻射)還沒有被觀測或被實驗所證實。

很顯然,霍金對自己的學術成就非常自信,原因也很簡單,因為霍金輻射的理論基礎非常牢靠,而且宇宙中黑洞很多,所以霍金輻射應該是存在的。但是既然還沒有被觀測到,那就只能還是理論模型,未經實驗或者觀測驗證的理論模型就仍然有可能不正確,不管多麼合理和漂亮。

▲ 物理學家霍金

而諾貝爾獎,是非常現實主義的,不會給一個只存在於紙面上的理論頒獎,諾貝爾物理獎的授予對象必須經過實驗或實踐的證明,於是直到去世,霍金也沒有得獎。去年,諾貝爾獎打破之前的規則,把獎頒給了James Peeble,儘管James Peeble有觀測支持,但並沒有直接證明其理論。今年,諾貝爾獎破例的幅度,比去年還更大了一些。

剛剛 2020 年諾貝爾物理學獎公佈,其中一部分由羅傑.彭羅斯(Roger Penrose)獲得,以表彰他「發現黑洞的形成是對廣義相對論的一次強有力預測」。另一部分由萊因哈特.根澤爾(Reinhard Genzel)和安德里亞.格茲(Andrea Ghez)獲得,因為他們「發現了銀河系中心的一個超大緻密天體的存在」。

這一次的獲獎者之一:羅傑.彭羅斯(Roger Penrose)就是霍金的好友,著名的奇點理論,就是由羅傑.彭羅斯與霍金一起提出的。這些理論,都圍繞著一個事物:黑洞

1916 年,愛因斯坦發表了著名的廣義相對論,在廣義相對論中,愛因斯坦創造性地將引力的本質解釋為物質扭曲時空所造成的幾何現象,質量越大的天體造成的時空彎曲程度越大。在廣義相對論發表一個月後,德國天文學家卡爾.史瓦西,通過計算廣義相對論引力場方程得到了著名的史瓦西解。史瓦西解表明,如果將大量物質聚攏在時空中的一點,那麼這團物質就會把時空嚴重扭曲,以至於每秒 30 萬公里的光都無法逃脫,這便是我們現在所熟知的黑洞雛形。

愛因斯坦本人並不相信黑洞的存在,甚至在 1939 年發表的一篇論文中還公開說明黑洞不能存在的理由。羅傑.彭羅斯的偉大之處在於,在愛因斯坦去世十年後,彭羅斯證明了黑洞確實可以形成,並對其進行了詳細描述:在黑洞的核心,隱藏著一個點,在那裡,所有已知的自然法則都停止了。

霍金在看了這個研究後,開始把這個理論應用到宇宙學中。基於當時的理論研究和天文觀測,人們知道宇宙是從一次「大爆炸」中誕生的。 1970 年,霍金和彭羅斯共同發表論文提出,如果廣義相對論(以及其他幾個數學條件)是正確的,那麼在宇宙大爆炸必然是從一個奇點開始的。

說世界欠霍金一個諾貝爾獎,是因為霍金在這之後的研究,要比今年的獲獎內容:「發現黑洞的形成是對廣義相對論的一次強有力預測」,更進一步。1972 年,著名黑洞專家惠勒的弟子,普林斯頓大學的博士生貝肯斯坦提出一個猜想,他認為黑洞像普通物質一樣,也擁有熱力學的熵,而且熵的大小和它的表面積成正比。後來通過研究,霍金提出了黑洞蒸發,也就是霍金輻射

當然,得不得諾貝爾獎,對於霍金來說,已經並不重要,這是一個由人評出來的獎項,自然有其偏向性與規則,即便是愛因斯坦,獲獎內容,也是光電效應,而非他自己最出名的廣義相對論。而霍金的成就,也不僅僅在於其研究內容給宇宙學打開了一扇新的大門,還有他將宇宙本性以淺顯易懂的語言講述給全世界,並啟發了許許多多人對宇宙的興趣。

虎嗅⟫授權轉載

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