Ⅰ 一些科學家對霍金的評價~~急!!
J:霍金的理論對哪些人有影響?
吳:我認為他的理論只有對追求終極意義有興趣的人才有意義。閱讀了解霍金的理論,才能滿足這種人的好奇心。霍金的研究成果還對哲學界和神學界有很大的影響。比如宇宙創生的問題,解釋了一直以來哲學界想解釋的問題「我們從哪裡來」,也就是「第一推動的問題」,同時,它否定了上帝的存在,這是對神學界一個大的沖擊,為那些渴求了解形而上問題的人們提供了一種非常新的視角,那就是科學的視角。在霍金的宇宙論誕生前,人們還無法在科學上詮釋世界從何而來的問題。現在,霍金的理論解釋了宇宙如何誕生。
或許可以這么說,霍金對科學的好奇心擊敗了盧伽雷病對他身體的侵害
J:醫生在霍金21歲時宣布他得了ALS病,這種病被稱為盧伽雷病或運動神經細胞病,醫生說霍金只有一兩年時間可以活。但幾十年過去後,他一直活著,繼續著他的物理研究工作,你覺得主要是什麼原因呢?
吳:首先是因為他有非常堅強的意志,極強的生命力,使他得病的兩年後,他並沒有死去,還和一個非常好的姑娘定婚了,並且繼續攻讀博士學位;其次,他一直得到非常好的治療和照顧。
J:你覺得作為科學家的霍金與作為普通人的霍金有什麼區別?
吳:作為普通人,他熱愛美食和旅遊。作為普通人中的殘疾人,他的身體狀況非常糟糕。很多年前就非常糟糕了,而且每況愈下。自1985年因肺炎切開氣管之後,霍金的上呼吸道完全不工作,呼吸全靠氣管切口。切口需要隨時保持濕潤,以防感染。經常還須從切口吸痰,那種痛苦是常人無法體驗到的。拔出咽喉呼吸切口的管子時,他緊皺眉頭,面部表情痛苦。每天晚上睡覺時,每40分鍾他都要被翻一次身。每次坐長途飛機時,他必須吸氧。他承受了常人所無法承受的痛苦,他已經經過了好幾次生死搏鬥,比如1985年,他差點死了;2004年他得了一場大病,別人又以為他要死了,但他還是活了下來。最開始,他旅行的貼身護理只有一人,2001年是3個護理,後來是5個護理。現在,他只有幾根手指與眼皮能動,別的器官不能挪動。
2002年,霍金來華時,他還能用左手操縱輪椅開關,現在已經做不到了。他的輪椅非常重,有140公斤。這次來北京他隨身帶有3個大包,其中包括吸痰器和急救物品。
他無法開口說話,只能通過輪椅上的特殊裝置來表達。他的輪椅上有一個電腦屏幕,他的話語便是顯示在電腦屏幕上的字句。
一些常用的問候語和26個字母出現在他輪椅電腦屏幕的最上端。如果霍金選擇最常用的問候語,只需動一動眼瞼部位的肌肉。他額頭上的紅外感測器捕捉著眼瞼部位肌肉的微小動作,就可將問候語選出。但是若要組句,則先選第一個詞的第一個字母,選定之後,屏幕會將以此字母為首的所有詞彙,一行一行地顯示出來,霍金鎖定要選取的那個詞的所在行,再從該行中,一格一格地走到那個詞。選定之後,這個詞就跳到屏幕下方,如此重覆下去,直到組成句子。當一個句子完成,最後,他再用手按語音合成器,發出標準的美式英文。揚聲器發出的語音毫無抑揚頓挫。
他說話幽默,雖然坐在輪椅上,但思維異常靈敏,與外界的溝通絲毫不成問題。他在不同的場合知道恰如其分地作出反應。
作為普通人,我認為如果霍金不是作研究的話,他可能也活不了那麼久。還好,他是一個科學家,他還有自己的研究工作。
J:是不是他對物理科學的強烈熱愛最大限度地激發了他的生命力?
吳:或許可以這么說,他對科學的好奇心擊敗了盧伽雷病對他身體的侵害。這是他最異於常人之處,也是他作為一個科學家的命運。
吳忠超博士是霍金的華人弟子。
此外國際數學大師霍金的好友丘成桐評價霍金:他是生活的鬥士,他的武器是樂觀和倔強,只要自己覺得能做的事決不讓別人做。
霍金同事索恩評價霍金:他是宇宙中最倔強的人,當他得知自己換上ALS後,他開啟了一種全新的研究方式,這是常人無法企及的。
Ⅱ 斯蒂芬·威廉·霍金的人物評價
我是一個樂觀的、浪漫的,並且頑固不化的人。(霍金自我評價)
我還有很多事情想做,人如果什麼夢想都沒有,就等於死亡。(霍金自我評價)
霍金最吸引我的特質是他對科學真理的不懈追求。(浙江工業大學教授吳忠超評)
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,這是他學術思想魅力導致的結果。(中科院物理所碩士生黃映洲評)
史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日—2018年3月14日),出生於英國牛津,英國劍橋大學應用數學與理論物理學系物理學家,著名物理學家、宇宙學家、數學家。霍金畢業於牛津大學、劍橋大學,1979年至2009年任盧卡斯數學教授,後為榮譽盧卡斯數學教授(牛頓曾任此職,是人類歷史上最偉大的教授職位)。
霍金是繼愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家和當代最偉大的科學家,人類歷史上最偉大的人物之一,被譽為「宇宙之王」。他的代表作品有《時間簡史》、《果殼中的宇宙》、《大設計》等。
2015年7月20日,史蒂芬•霍金啟動了人類歷史上規模最大的外星智慧生命的搜索行動。2016年1月,史蒂芬·威廉·霍金獲得盧德獎。
Ⅲ 評價一下霍金
史蒂芬•威廉•霍金(英文名Stephen William Hawking) ,1942年1月8日在英國牛津出生[1],曾先後畢業於牛津大學和劍橋大學,並獲劍橋大學哲學博士學位。英國劍橋大學應用數學及理論物理學系教授,當代最重要的廣義相對論和宇宙論家 霍金的魅力不僅在於他是一個充滿傳奇色彩的物理天才,也因為他是一個令人折服的生活強者。他不斷求索的科學精神和勇敢頑強的人格力量深深地吸引了每一個知道他的人。患有肌肉萎縮性側索硬化症的他,在輪椅上坐了39年,近乎全身癱瘓,不能發音,演講和問答只能通過語音合成器來完成。但1988年仍出版《時間簡史》,至今已出售逾1000萬冊,成為全球最暢銷的科普著作之一。被譽為「在世的最偉大的科學家」「另一個愛因斯坦」「不折不扣的生活強者」「敢於向命運挑戰的人」。
相關作品
《時間簡史續編》 是宇宙學無可爭議的權威,霍金的研究成就和生平一直吸引著廣大的讀者,《時間簡史續篇》是為想更多了解霍金教授生命及其學說的讀者而編的。該書以睿智真摯的私人訪談形式,敘述了霍金教授
的生平歷程和研究工作,展現了在巨大的理論架構後面真實的人性。該書本來就不是一部尋常的口述歷史,而是對二十世紀人類最偉大的頭腦之一的極為感人又迷人的畫像和描述。對於非專業讀者,本書無疑是他們絞盡腦汁都無法真正理解的,只能當科幻小說看。
《霍金講演錄——黑洞、嬰兒宇宙及其他》,是由霍金1976-1992年間所寫文章和演講稿共13篇結集而成。討論了虛擬空間、有黑洞引起的嬰兒宇宙的誕生以及科學家尋求完全統一理論的努力,並對自由意志、生活價值和人的生存方式及進化原理作出了獨到的見解。
《時空本性》80年前廣義相對論就以完整的數學形式表達出來,量子(他個人認為這只是研究理論物理目前的最小單位)理論的基本原理在70年前也已出現,然而這兩種整個物理學中最精確、最成功的理論能被統一在單獨的量子引力中嗎?世界上最著名的兩位物理學家就此問題展開一場極端與極端的辯論。本書是基於霍金和彭羅斯在劍橋大學的6次演講和最後辯論而成。
《未來的魅力》本書以史蒂芬•威廉•霍金預測宇宙今後十億年前景開頭,以唐•庫比特最後的審判的領悟為結尾,介紹了預言的發展歷程,及我們今天預測未來的方法。該書文字通俗易懂,作者在闡述自己觀點的同時,還穿插解答了一些饒有有趣的問題。
《果殼中的宇宙》該書是霍金教授繼《時間簡史》後最重要的著作。霍金教授在這本書中,再次把我們帶到理論物理的最前沿,在霍金教授的世界裡,真理和幻想有時只是一線之差。霍金教授用通俗的語言解釋提示我們對宇宙的展開充分的想像,並以他獨特的熱情,邀請我們一起展開一場非凡的時空之旅。
《時間簡史——從宇宙空間大爆炸到黑洞》(1988年撰寫)這本書是霍金的代表作。作者想像豐富,構思奇妙,語言優美,字字珠璣,更讓人咋驚,"世界"之外,未來之變,是這樣的神奇和美妙。
在這本書中,霍金將試圖勾勒出我們心目中的宇宙歷史——從大爆炸到黑洞,並有機結合各類宗教學理論。在第一講里,他將簡要地回顧過去關於宇宙的構想,並說明我們是如何得到目前的圖像的。這或許可以稱之為宇宙史的歷史。
第二講將解釋牛頓和愛因斯坦的兩種引力理論何以得出這樣的結論——宇宙不可能是絕對靜止的,它不得不或是膨脹,或是收縮。而這又意味著,在前200億年到前100億年之間,必定有某一時刻,那時宇宙的密度為無窮大或是脫離了某個空間,這就產生了所謂的大爆炸。它極可能就是宇宙的開端。
第三講將談談黑洞。黑洞是當某個巨大的星球,或者更大的天體,受其自身引力吸引而自行塌縮(塌陷並緊縮)時形成的(另一種猜測:黑洞是脫離了某個集合空間中的某一元素)。綜合感性的哲學理論,「任何事物在時間和空間的洗禮下必將從一個極端走向另一個極端」,這可能正是白洞產生的原因。根據愛因斯坦的廣義及狹義相對論,宇宙中可能存在無數黑(白)洞,(也可能我們存在的世界正是黑(白)洞的某一分支)。而有關他們的歷史,可能是某一領域的終結,也或許只是一個新的開始,因為知識領略得越多,越發現自己知道的只不過是冰山一角。廣(狹)義相對論是經典理論(因為這個世界不存在絕對的理想狀態),包括量子力學的不確定原理。
第四講將講述量子力學如何允許能量從黑洞泄漏出來。黑(白)洞並不像人們所描繪的那樣可怕。
第五講將把量子力學思想應用於大爆炸和宇宙的起源。這就得出了這樣的設想:時空可能在范圍(維)上有限,但沒有邊緣。這或許類似於地球表面,但它多了兩維。
第六講將說明這個新的邊界條件如何能用現有的知識結構解釋這個問題:盡管物理學定律是時(空)間對稱的,但根據化學理論中的微觀粒子守恆,任何物質(包括真空狀態等),即使是「最」穩定的,也會在本質上發生「相對微小」的變化(具體解釋請見化學領域的微觀粒子(帶電粒子的繞核「行星」運轉)。
最後,第七講將講述我們正如何試圖找尋一種統一的理論,如何能把involve量子力學、引力(etc.)的物理學及其他學科(「包括」很智慧地談到「人」有不滅靈魂的宗教學)真正大一統地聯系成一「片」知識的「海洋」。如果我們做到了這一點,我們也許就能真正理解了宇宙(involve natural power),以及我們在其中的位置。
Ⅳ 如何評價霍金
根據網路有關霍金資料對霍金的評價是這樣的:
史蒂芬·威廉·霍金是本世紀享有國際盛譽的偉人之一,出生於伽利略逝世三百周年紀念日,劍橋大學數學及理論物理學系教授,當代最重要的廣義相對論和宇宙論家。榮獲英國劍橋大學盧卡斯數學教席,這是自然科學史上繼牛頓和狄拉克之後榮譽最高的教席。
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後世界上最著名的科學思想家和最傑出的理論物理學家。
霍金的生平是非常富有傳奇性的,在科學成就上,他是有史以來最傑出的科學家之一。他擔任的職務是劍橋大學有史以來最為崇高的教授職務,那是牛頓和狄拉克擔任過的盧卡斯數學教授。
Ⅳ 對霍金的評價
1、我是一個樂觀的、浪漫的,並且頑固不化的人。(霍金自我評價)
2、我還有很多事情想做,人如果什麼夢想都沒有,就等於死亡。(霍金自我評價)
3、霍金最吸引我的特質是他對科學真理的不懈追求。(浙江工業大學教授吳忠超評)
4、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,這是他學術思想魅力導致的結果。(中科院物理所碩士生黃映洲評)
5、他是一位傑出的科學家,他出眾的才華和幽默感將繼續為世界各地的人們帶來勇氣和希望。(霍金的子女在父親去世的聲明中評)
6、他的傑出之處在於,以及他給我的啟發是,當我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,並且這將是一件美好的,值得享受的事情。(英國物理學家,曼徹斯特大學粒子物理學教授布萊恩·考克斯評價)
7、霍金先生是一位傑出的科學家,也是一位長期與疾病作頑強斗爭的鬥士,為科學為人類作出了巨大貢獻。霍金先生生前曾三次來華,中國領導人曾會見他,中國科學家和科學愛好者們也同他進行過愉快的交流。
霍金先生關心中國的發展建設,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並通過助手的幫助,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。(外交部發言人陸慷評)
(5)印度人怎麼評價霍金擴展閱讀:
斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking),1942年1月8日出生於英國牛津,出生當天正好是伽利略逝世300年忌日。父親法蘭克是畢業於牛津大學的熱帶病專家,母親伊莎貝爾1930年畢業於牛津研究哲學、政治和經濟。
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。他們在霍金誕生後又回到了倫敦。童年時的霍金學業成績並不突出,但喜歡設計極為復雜的玩具。據說他曾用一些廢棄用品做出一台簡單的電腦。
Ⅵ 史蒂芬霍金的宇宙觀,
從大爆炸到黑洞-史蒂芬·霍金的宇宙觀
(一)楔言
聖經說:上帝創造了宇宙。
當代物理學家說:宇宙從大爆炸中誕生。
梵蒂岡說:大爆炸理論符合聖經。
史蒂芬·霍金說:大爆炸和黑洞是不可避免的宇宙奇點。
史蒂芬·霍金說:黑洞並不黑,它不僅看得見,而且是白熾的。
史蒂芬·霍金說:在經典物理框架中,黑洞越變越大,但在量子物理框架中,黑洞因輻射而越變越小。
史蒂芬·霍金說:大爆炸到黑洞的周而復始,便是宇宙創生與毀滅並再創生的過程。因而上帝對宇宙的貢獻消失殆盡。
史蒂芬·霍金與照顧他十幾年並且篤信天主教的妻子離婚。
有人說史蒂芬·霍金是繼愛因斯坦之後最偉大的天才,也有人說他是瘋子。
史蒂芬·霍金是誰?
(二)史蒂芬·霍金
史蒂芬·霍金是英國理論物理學家,他的生日是1942年1月8日,這一天剛好是伽利略三百周年的忌日。1959年,17歲的霍金開始就讀與牛津,並在劍橋跟隨導師鄧尼斯·西阿瑪作博士論文。
然而就在這時,霍金被診斷患上一種叫做"肌肉萎縮性側面硬化症"的疾病,這種病至今仍不能治癒乃至於控制它。史蒂芬·霍金最終只能永遠坐在輪椅上並且失去了語言能力,一切生活完全依靠他的妻子簡·瓦爾德照顧。但這位據稱全身只有三個手指能動的殘疾人,卻依靠驚人的毅力,完成了一系列驚人的關於大爆炸和黑洞的理論,對量子物理作出了巨大的貢獻,將宇宙偉大而神秘的背景展現給世人。他被廣泛尊崇為繼愛因斯坦之後最傑出的科學家。1974年,霍金被授予"劍橋盧卡遜數學教授"一職。
在就職典禮上,霍金十分費力地將名字簽在名冊上,而這本名冊最前頁的簽名便是-伊薩克·牛頓。
霍金對物理學的畢生貢獻便是證明了,在經典物理的框架中,大爆炸和黑洞是不可避免的,黑洞將越變越大;而在量子物理的框架中,黑洞卻因為輻射越變越小。大爆炸和黑洞奇點不僅被量子效應所抹平,而且宇宙正是起始於此。霍金對科普的貢獻則在於,他寫了一部膾炙人口的讀物-《時間簡史》,該書榮登暢銷書榜達一百多周,先後被譯成三十三種文字,售出五百五十萬冊以上。
本文將以《時間簡史》為主線,介紹史蒂芬·霍金的學說。
(三)我們的宇宙
宇宙是無比的神秘,以致於當每一個人抬頭仰望星空的時候,他都會不禁想了解繁星點點的背後到底隱藏著什麼。我們的祖先認為"天似蒼穹,地如棋秤",而古印度人的祖先認為大地是馱在一隻大象的背上。
在公元前340年,古希臘哲學家亞里士多德在他的《論天》一書中,闡述了以下觀點:一、月食是由於地球的影子投到月球上所致。
二、由於月食時看到的地球的影子總是圓的,可以推斷地球應該是一個球體,而不是圓盤狀。三、地球是宇宙的中心。太陽、月亮、行星和其它恆星分別附在八個天球上,以完美的圓形軌道繞地球旋轉。
基督教將亞里士多德的理論完全接納,認為與《聖經》的宇宙觀一致,符合上帝創世的理論。這個宇宙模型的最大優點,就是在最外層的恆星天球之外,為天堂和地獄留出了空間。
1514年,教士尼古拉·哥白尼提出了"日心說",認為太陽靜止地位於宇宙的中心,而地球和其它的行星圍繞著太陽作圓周運動。由於害怕教會的迫害,哥白尼只能秘密地傳播他的學說。後來,伽利略觀測木星時,發現木星的幾個行星圍繞著木星旋轉,這表明其它星球不一定圍繞著地球旋轉。繼而開普勒修正了哥白尼的理論,用橢圓軌道取代了圓周軌道,使其很好的符合觀測結果。他們的公開支持,最終宣告了亞里士多德學說的終結。
1687年,伊薩克·牛頓出版了舉世聞名的《原理》。在書中提出了著名的萬有引力定律。《原理》一書解決了物體如何在空間和時間中運動的問題。
人們利用他的理論,甚至可以精確地計算星球運行的軌道。
但是問題又出現了。根據萬有引力定律,星球間總是相互吸引的,它們似乎不能保持大尺度上的相對靜止,而終將落到一起。牛頓也意識到了這點,他解釋說:如果有限顆行星分布在一個有限的區域中,這種情形的確會發生。但如果存在無限顆行星,均勻的分布在無限的空間,這種情形就不會發生,因為這時引力分布是均勻的,不存在任何一個使它們聚集的中心。
其實這是我們所經常遇到的一個理論陷阱。實際上在一個無限的宇宙中,每一顆恆星都可以看作是一個中心,因為在它的每個方向上都有無限多顆恆星。正確的方法應該是:先考慮有限空間的情形,恆星會坍塌到一起。在這個區域外均勻地加上更多的恆星。按照牛頓定律,這些加上的恆星對原先的區域沒有什麼影響,所以恆星還是會落到一起。我們任意地加上更多的星體,願意加多少都可以,它們總是會坍縮到一點。換言之,宇宙的局部區域總是不均勻的,應該出現局部性的坍縮,並且這種趨勢會逐漸擴大。而觀測到的結果並不存在這種情形。
於是我們遇到了一個不小的問題:無限靜態的宇宙不存在!
(四)奧伯斯佯謬
靜態宇宙的觀念是如此之強,以致於那些意識到引力理論導致宇宙不可能靜態的科學家們並沒有提出宇宙在膨脹,而是試圖去修正他們的理論。甚至愛因斯坦於1915年發表其廣義相對論時,還非常肯定宇宙是靜態的。因此他不得不在他的方程中引進一個所謂的宇宙常數來進行修正。他引入一個"反引力",這個力是無源的,是空間-時間結構所固有的。他宣稱,空間-時間內在膨脹的趨勢,剛好可以平衡宇宙間各物質的相互吸引,結果形成了靜態的宇宙。這個理論在以後被愛因斯坦稱為是"一生中最不可原諒的錯誤"。
對於無限靜止的宇宙首先發難的通常歸功於德國哲學家亨利希·奧伯斯。1823年,他提出了著名的"奧伯斯佯謬"。他指出,如果宇宙是無限靜止的和均勻的,那麼觀察者每一道視線的終點必將會終結在一顆恆星上。那麼我們不難想像,整個天空即使是在夜晚也會象太陽一樣明亮。有人提出反駁:遠處恆星的光線被它經過的物質所吸收而減弱。其實這看似有理的反駁是站不住腳的,因為吸收光線的物質將最終被加熱到發出和恆星一樣強的光為止。無限靜態宇宙只有一種情形能避免夜空象白天一樣明亮,那就是:恆星不是在無限久遠以前就開始發光。在這種情形下,光線所經過的物質尚未被加熱,或者遠處的恆星光線尚未到達地球。我們於是又面臨著一個問題:是什麼使恆星第一次發光?這就是人類探索了無數世紀的問題--宇宙起源。
1781年,哲學家伊曼努爾·康德在他的里程碑式的著作《純粹理性批判》中,深入的辨析了宇宙在時間上有無開端、空間上有無極限的問題,他稱這個問題是純粹的二律背反(即矛盾)。他論證道:如果宇宙沒有開端,則任何事件前都必有無限的時間,這是荒謬的;而如果宇宙有一個開端,那麼宇宙開端前是什麼時間呢?康德認為正反兩方面都存在令人信服的論據。事實上他的論證基於了一個隱含的假設,即不管宇宙是否存在了無限久,時間都可以無限地倒溯回去。但即將談到的大爆炸學說將讓我們理解:在宇宙開端之前的時間概念是沒有意義的。
(五)宇宙在膨脹
20世紀的天文學家們利用恆星的光譜來研究恆星。由於每一種元素都有其特定的吸收譜線,使科學家們得以從恆星光譜分析出恆星的組成元素及溫度。科學家們在研究這些光譜時發現了一個奇特的現象:所有光譜的線族都向光譜的紅端移動了相同多的量。這意味著什麼呢?
我們都有如下的經驗,當鳴笛疾駛的汽車朝我們開過來的時候,笛聲是高亢刺耳的;當車遠離時,聲調則變得低沉,這是因為聲音的頻率變高和變低所造成的。這個描述速度與頻率之間關系的多普勒效應是不難理解的。光是電磁波,低頻率出現在光譜的紅端,而高頻率在藍端。光譜向藍端移動,表明我們接收到的恆星的光波頻率變高,這意味著恆星在向我們而來;如果光譜紅移,則說明恆星離我們遠去。
這里不得不提到一位偉大的人物--埃得溫·哈勃。1924年,他通過觀測證明了我們的星系並不是唯一的星系,他還算出了星系間的距離。
在做了大量的觀測之後,他對這些星系的光譜進行了分類和統計。人們預料會發現與紅移一樣多的藍移光譜,然而,哈勃的發現令所有的人跌破了眼睛--幾乎所有的星系光譜都是紅移的,而且紅移的量也極有規律,與星系離開我們距離的平方成正比。也就是說,星系離開我們遠去的速度與離開我們的距離成正比。星系越遠,則離開我們的速度就越快。
人們驚訝地發現:宇宙在膨脹!
星系相對於地球的遠離速度是如此的完美,以致於地球似乎又成了宇宙的中心,難道我們又退回到亞里士多德的理論了嗎?其實不然。首先我們通過計算可以得出,物質的密度與距離的尺度無關,天體在大尺度上的分布非常均勻,天文觀測也越來越證明了這一點。其次,通過伽利略變換(不同坐標系之間運動的變換)不難得出,在宇宙的任何一點都會看到,其它的星體在離該點遠去,並且遠去的速度和距離的平方成正比。這就象一個吹漲的氣球,球上的任意兩點都在相互離去,並且兩點間的距離越大,它們彼此遠去的速度就越快,但沒有任何一點可以看作是膨脹的中心,事實上膨脹是非常均勻的。因此我們得出:"在宇宙中沒有特殊的位置。每一個觀察者看到的現象都是一樣的。"這被稱作"哥白尼原理"。
(六)三種宇宙模型
宇宙在膨脹是20世紀最偉大的發現之一。這個發現使人類幾千年的宇宙觀在僅僅不到半個世紀的時間里,發生了翻天覆地的變革。這些變革的新觀念幾乎是讓人目瞪口呆的。以我們現在的知識來觀察發現宇宙膨脹之前的宇宙觀,我們將會發現之間的對比猶如靜態宇宙觀比之於地心說一樣強烈。人們驚訝地發現,這個看似熟識的宇宙依然陌生。
宇宙將如何膨脹呢?膨脹下去的結果又將怎樣呢?
1922年,當愛因斯坦仍在努力尋求廣義相對論中平衡宇宙收縮趨勢的引力常數時,前蘇聯數學和物理學家弗雷德曼卻在廣義相對論的基礎上提出兩個觀點,即不論我們在宇宙中的任何地點觀察,也不論我們向宇宙中的任何方向觀察,宇宙看起來都是一樣的。他指出,僅從這兩個觀念出發,我們就應該預料到宇宙不是靜態的。他基於此建立的宇宙模型與後來哈勃的觀測完全一致。
弗雷德曼模型有兩個解。一個解是當宇宙膨脹得足夠快時,引力僅僅使膨脹變得緩慢一點,而不能使之停止,宇宙將永遠地膨脹下去;另一個解是宇宙膨脹得足夠慢,以致於引力使膨脹最終停止,宇宙將收縮,並在星際間的引力作用下發生大擠壓。也可以認為有第三種解,那就是宇宙的膨脹速率剛好快到可以避免坍縮。它與第二類解的不同之處在於,第三類解的宇宙是平坦的,而第二類解的宇宙是象拱形一樣彎曲的。第三類解其實就是第二類解的特例。這兩種解的宇宙,模型都是無限的。
而在第一類解中,我們看到了奇異性——宇宙在空間上不是無限的,並且是沒有邊界的。在這里筆者並沒有寫錯,這種宇宙情形可以用我們的地球來幫助理解。地球的表面是沒有邊界的,但體積卻是有限的,只不過地球表面是二維的,而宇宙空間是三維的。第一類宇宙模型的引力是如此之強,以致於空間被折彎而繞回到自身。
這的確是一個科幻小說的好題材,一個人繞宇宙旅行一周後又回到了出發點。然而霍金告訴我們:「這實際上並沒有多大意義,因為一個人還沒有來得及繞一圈,宇宙已經坍縮到了零尺度。你必須旅行得比光波還快,才能在宇宙終結之前回到你的出發點——而這是不允許的!」
對於時間來說,這類解也是有限的,而且它有開端和終點,如同一條繩子的兩端,也就是有邊界的。我們在以後將會看到,當人們將廣義相對論與量子力學結合起來的時候,我們就可以將這條繩子的兩端連起來,使時間和空間都成為有限的,並且是無界的。
那麼我們的宇宙符合哪一類解呢?這要由我們目前觀測到的宇宙的平均質量密度來決定。我們現在觀測到的所有星體質量的總和尚不到阻止膨脹所需臨界質量的1%,即使將那些我們觀測不到的星系間的暗物質考慮進去,全部的質量也未達到停止膨脹所需密度的十分之一。這些結果暗示著,我們的宇宙可能會以當前這種幾乎是臨界的速率永遠地膨脹下去。
(七)相對論
鑒於以後的章節所涉及的內容,這里有必要用一點時間介紹一下相對論。
應該說後來一切不可思議的變革都是從「光速不變原理」開始的。
首先人們意識到光速是有限的。1676年,丹麥天文學家歐爾·克里斯琴森·麥羅發現,木星的衛星不是以等間隔的時間從木星背後繞出來,木星由於公轉離開地球越遠,則時間間隔就越長。他指出,因為木星離開我們越遠時,光從木星發出後到達地球所需的時間就越長。這表明光不是無窮快的。
將近兩200年之後,英國的物理學家詹姆斯·麥克斯韋於1865年提出著名的「麥克斯韋方程」。這個描述電磁波的方程成為光傳播的真正理論。該理論預言,電磁波應以某一固定的速度運動。但牛頓力學已經擺脫了絕對靜止的觀念,速度是相對的,那麼光速選擇哪個參照物來測量呢?於是人們提出,在真空中存在一種彈性極好的物質——「以太」,光是以它為介質傳播的。1887年的「麥克爾遜——莫雷實驗」卻打破了人們的這一假說。這兩個人在地球自轉的切線方向和垂線方向上分別對光速進行精確的測量。他們預想切向上測得光速將大於法向上測得的結果,而結果是這兩個光速完全一樣。
這之後,一位叫做阿爾伯特·愛因斯坦的瑞士專利局職員在他的一篇論文中指出,如果人們願意拋棄絕對時間的觀念,那麼整個以太的概念完全是多餘的。這一年是1905年,這篇論文就是赫赫有名的「狹義相對論」。愛因斯坦指出,當光從光源發出後,任何勻速運動的觀察者都將測量到同樣的光速。光速不變原理使原來人們從未懷疑過的絕對時間化為烏有,並進而得出運動尺變短,運動鍾變慢的推論。
其實光速不變原理在生活中隨處可見,只是人們從未意識到這一點。
譬如一個人朝我們擲一石塊,那麼石塊離開手時的速率是最快的。如果光速與光源的速率可以疊加的話,石塊出手時的光速應該大於在這之前的光速,因此我們將看到石塊先出手,然後才看到投擲的動作。這顯然與我們日常的經驗不符。
至於光速為什麼會有這種特性,愛因斯坦在思考了多年後說:「光很奇特,但我們並不必對其窮究,因為它就是那樣一種物質。」
但狹義相對論與引力理論存在不相協調之處。引力理論指出:物體間的吸引力依賴於它們之間的質量和距離,這就意味著如果我們移動一個物體,另一個物體所受的引力就會立即改變,這種情形下引力效應就將以無限的速度傳遞,而不象狹義相對論所要求的那樣,只能低於光速。
在經過多次失敗的嘗試之後,愛因斯坦終於提出了革命性的「廣義相對論」。
廣義相對論指出,引力不同於其它的力,「它是由於物質質量的存在而發生的空間—時間的扭曲。」例如我們的地球,在廣義相對論看來,它並非是由於引力的作用而沿著橢圓軌道運動,而是沿著彎曲的空間中最接近直線的被稱為「測地線」的軌跡運動。(我們在地面上以直線行走,實際上走的是地球球體表面的一段弧,該弧所在平面穿過地球球心,這段弧稱為測地線。這是地球表面最接近直線的軌跡。)這條軌跡是地球在不平坦的空間—時間中走過的最短距離。由於太陽質量所引起的空間—時間的彎曲,雖然在四維的空間中地球以直線運動,但我們在三維的空間中看起來卻是沿著一個橢圓周在行進。
這就好比一架飛機在山區上空飛行,它雖然在三維空間中以直線行進,但它在崎嶇的二維地面上的投影卻是沿著彎曲的軌跡運動。同樣,光也必須沿著測地線走,它也不能避免被引力場所折彎。在以後講述大爆炸和黑洞奇點的章節中,我們將會對此有更深的體會。
(八)大爆炸
讓我們回到弗利德曼的宇宙模型上來吧。所有弗利德曼的解都有一個共同的特點,那就是在大約150~200億年前,宇宙中的所有星系都聚集在一點,這就是所謂的「大爆炸」。該時刻的宇宙密度及其空間——時間的曲率均為無窮大。換言之,弗利德曼宇宙模型所依據的廣義相對論預言了宇宙中存在大爆炸奇點,在該奇點處,所有的科學定律全部失效——因為數學上無法處理無窮大數。如果大爆炸時刻前存在著事件,那麼它們不會對大爆炸之後的事件造成任何影響,而依據大爆炸前發生的事件對大爆炸後作出判斷的科學預見性也不存在。這就是說,大爆炸形成宇宙之前的時間是沒有意義的,或者說,發生在大爆炸之前的事件不可能有後果,所以並不構成我們現在宇宙模型的一部分。
這個結論最初很難被大多數人所接受。宇宙和時間都有個起點,這不免帶有神干涉的色彩。如同牛頓將最初使星體運動起來的「第一推動」歸功於上帝一樣,天主教抓住了這個機會,宣布「大爆炸」理論符合聖經。
許多人為了迴避宇宙被創生這一問題,不斷地試圖尋找穩態宇宙的理論,但幾乎每一種新的解釋都存在著致命的問題。越來越多的證據顯示,「穩態理論」必須被拋棄!
如果早期的宇宙物質彼此靠得非常近,那麼早期的宇宙應該是異常熾熱的。1965年,美國物理學家羅伯特·狄克和詹姆斯·皮帕爾斯提出,我們應該仍然能看到宇宙早期的白熱,那是200億年前宇宙熾熱的輻射經過了漫長的旅行,恰好現在才到達地球,只不過由於宇宙的膨脹使這些光波如此厲害地被紅移,以致於只能作為微波輻射被我們觀察到。同一時間,在美國新澤西貝爾電話實驗室的阿諾·彭其亞和羅伯特·威爾遜正在做一項精密的微波測量實驗。他們接收到的雜訊比預想的大許多。他們仔細地排除可能的干擾——包括天線上的鳥糞。他們預料,當探測器傾斜指向天空時,由於光線穿過了更厚的大氣層,就將受到更多的干擾,雜訊應比探測器垂直指向天空時更強。
然而實驗發現,無論探測器朝什麼方向,這額外的雜訊都是一樣的。這說明雜訊來自大氣層以外。這兩位科學家無意中證明了弗利德曼關於在大尺度下宇宙各向同性、異常均勻的假設,而且更大的驚喜還在等著他們。他們聽說了狄克和皮帕爾斯關於早期宇宙輻射的工作,立刻意識到自己已經找到了它——2.7K(絕對溫度)的宇宙背景輻射!
他們二人也因此摘取了1978年的諾貝爾獎。
同樣在1965年,史蒂芬·霍金後來的合作者,英國物理學家羅傑·彭羅斯證明了,在廣義相對論的基礎上,由於自身引力作用而坍縮的恆星的表面積和體積最終將縮小到零,此時物質的密度和空間——時間曲率均為無窮大,這就是我們以後將要談到的另一個奇點——黑洞。
彭羅斯的結果只涉及到了恆星,而並沒有涉及大爆炸奇點的問題。正在攻讀博士學位的霍金讀到了彭羅斯的關於「任何物體受到引力坍縮必須最終形成一個奇點」的定理,並很快意識到如果將該定理的時間箭頭顛倒的話,應該得出如下結論:「任何類弗利德曼膨脹模型必須從一個奇點開始」。1970年,霍金和彭羅斯兩人合作得論文終於證明了,如果廣義相對論是正確的,我們這個膨脹著的宇宙過去必須存在著一個大爆炸奇點!
他們的工作遭到了相當多的反對。科學家們不喜歡奇點和宇宙、時間開端的結論。然而情緒畢竟無法勝過數學定理。隨著實驗和觀測數據的積累,人們越來越清楚地認識到,宇宙在時間上必須有個開端。
霍金和彭羅斯的研究顯示了廣義相對論只是一個不完全的部分理論,它無法告訴我們宇宙是如何開始的,並且開始之前是如何的。奇點定理更進一步顯示的是,在極早期的宇宙中曾有過一個時刻,那時宇宙的尺度是如此之小,以致於人們不得不考慮另一個偉大的部分理論——描述小尺度效應的量子力學。正如霍金自己所說:「現在幾乎每個人都相信宇宙是從大爆炸奇點開始的,而我卻改變了想法,並試圖說服其他科學家:事實上在宇宙的開端並沒有奇點——只要考慮量子效應,奇異性會消失!」
(九)黑洞
在用量子力學考慮大爆炸奇點之前,我們先看看另一個在廣義相對論框架下的奇點——黑洞。
我們都知道逃逸速度。星體所產生的引力場(和星體的質量及密度有關)越大,從其表面逃逸所需的極限速度就越大。如果這個引力場大到某個極限,使以光速運動的物體也不能掙脫它的束縛而逃逸,那麼我們將無法觀察到這個星體,僅能感受到它的引力效應。。這就是在200年前對黑洞的最初定義。
實際上,對於光不能象對待普通物體那樣考慮,因為普通物體在上拋的過程中速度逐漸變慢,並最終落回地面,而光是以不變的速率前進的。因此必須以廣義相對論的觀點重新解釋黑洞現象,也就是:
光由於強大的引力場造成的空間——時間扭曲,而被強烈地折彎並回到星體表面,不能從其表面逃逸。
黑洞是一個空間——時間區域,它的最外圍是光所能從黑洞向外到達的最遠距離,這個邊界稱為「事件視界」。它如同一個單向的膜,只允許物質穿過視界並落到黑洞里去,但沒有任何物質能夠從裡面出來!
那麼黑洞是如何形成的呢?讓我們先從恆星的生命周期說起。宇宙早期的星雲物質——絕大部分是氫的極其稀薄的氣體——由於自身的引力作用而收縮成恆星。由於收縮過程中氣體原子相互碰撞的頻率和速度越來越高,導致氣體溫度上升並最終使恆星發光。當溫度如此之高,以致於氫原子碰撞後不再離開而是聚合成氦,這被稱為「熱核聚變」。聚變釋放出的巨大能量使恆星氣體的壓力進一步升高,並達到足以平衡恆星內部引力的程度,於是恆星的收縮停止下來,並在相當長的時間里穩定地燃燒。當恆星耗盡了這些氫之後,由於核反應的減弱而開始變冷,恆星氣體的壓力不足以抵抗自身引力的而導致恆星重新開始收縮。恆星中的氦元素發生聚變形成碳或氧之類較重的元素。但這一過程並沒有釋放太多的能量,恆星繼續收縮。
諾貝爾獎得主,印度裔美籍科學家強德拉塞卡在1928年指出,由於「泡利不相容原理」(在同一軌道不存在兩個運動狀態完全相同的粒子)的作用,當恆星進一步縮小時,物質粒子靠得非常近並且必須嚴格地遵守不相容原理,因而粒子之間發散的趨勢平衡了恆星自身的引力,使恆星不再縮小。如果這個不相容原理引起的排斥力是電子間產生的,那麼恆星將坍縮成為一顆半徑為幾千英里,密度為每立方英寸幾百噸的冷恆星——「白矮星」。科學家們已經觀測到大量的白矮星。坍縮的另一種形式為「中子星」——它上面的的電子早已被引力拉到質子上,因此這種恆星全部由中子組成,並靠中子間不相容原理引起的排斥力抗衡自身引力以維持「體形」。它們的半徑只有10英里左右,密度為每立方英寸幾億噸。中子星同樣已經為觀測所證實。
強德拉塞卡同時計算出,當恆星質量大於太陽質量的一倍半時,即使不相容原理也無法阻擋恆星的繼續坍縮,恆星將無休止的收縮,直至體積為零!此時的物質密度和空間——時間曲率將無窮大。所有的科學定律將在此失效。這就是我們前面所提到的「黑洞奇點」。
事實上存在著這樣一種情形:超過強德拉塞卡極限的恆星在耗盡自己的燃料時,它們可能會在被稱為「超新星爆發」的巨大爆炸中拋出大量的物質,使自己降到極限質量之下從而避免坍縮。但這不可能總是發生,即使總是發生,那麼如果將額外的物質加在白矮星或中子星上,結果又將這樣呢?
科學家們感到震驚,他們無法相信這一理論並對它懷有敵意。他們紛紛撰文試圖證明恆星的體積不會收縮到零,這其中也包括愛因斯坦。
但是,史蒂芬·霍金和羅傑·彭羅斯於1965和1970年的研究指出,如果廣義相對論是正確的話,那麼在黑洞中必然存在著無限大密度和空間——時間曲率的奇點。這個奇點和大爆炸類似,是一切事件的終結之處,科學定律可預見性都將失效。
我們用廣義相對論來描述和理解一下黑洞。當恆星坍縮時,恆星發出的光波被強烈的紅移。當恆星收縮到它的臨界半徑時,它發出的引力場是如此之強,使得光波被散開到無限長的時間間隔內。在黑洞外的觀察者則會看到,恆星發出的光越來越紅,越來越淡,最終再也看不到這顆恆星了。這是一個名副其實的黑的「洞」!
Ⅶ 神秘的黑洞問題
據報道,科學家預言未來70年災難--黑洞吞噬地球.物理學家擔憂美國紐約布魯克哈文實驗室的全球最大粒子加速器.將產生類似黑洞的高密度物質.把整個地球吞噬.宇宙射線大放射.銀河系發生星體爆炸後.若宇宙射線包括伽馬射線放射到地球.可導致氣溫急降.導致冰河時期出現.
一.知識介紹:
1.黑洞的含義, 黑洞.廣義相對論所預言的一種特殊天體.它的基本特徵是具有一個封閉的視界.視界就是黑洞的邊界.外來的物質和輻射可以進入視界以內.而機界內的任何物質都不能跑到外面.
2.黑洞的起源,兩質子星22億年前相撞.今年5月射線才到達地球.天文學家們成功地觀測到了兩個密度極大的質子星相撞後.誕生一個密度相對小的黑洞.星體相撞的地點距離地球220萬光年.所以實際上相撞事件發生在22億年前.而撞擊產生的伽馬射線直到今年5月9日才到達地球.這些伽馬射線的余暉是在9日夜裡被美國航空航天局X射線觀測衛星.[褐雨燕"(Swift)發現的.[褐雨燕"衛星於2004年11月進入太空.其主要任務是通過觀察宇宙伽馬射線爆發探究黑洞的起源.
3.黑洞的形成,黑洞是一種體積極小.質量極大的天體.在其強大引力的作用下.連光都無法逃逸.宇宙中已知的黑洞主要有超巨黑洞和小質量黑洞兩類.
4.黑洞主要特徵是:(1)這個區域有很強的磁場和引力.不斷吞噬大量的星際物質.一些物質在它周圍運行軌跡會發生變化形成圓形的氣體塵埃環,(2)它有很大的能量.可以發出極強的各類射電輻射,(3)由於它極大的引力作用.光線在它附近也會發生彎曲變化.
二.輿論環節:
1.在進入宇航時代的今天.世界各國已擁有各種先進的天文觀測設備.如大口徑配有極靈敏接受器的光學望遠鏡.大型射電天文望遠鏡.突破了地球大氣層包圍的哈勃空間望遠鏡等.天文觀測已觸及到距地球100億光年以外的遙遠天體.從河外星繫到宇宙塵埃都可以一覽無余.甚至像幾萬公里外一支小蠟燭那麼微弱的光也能觀測到.而唯獨對[黑洞"卻無能為力.確有些不合邏輯.如果它真是一種質量.密度很大.磁場.引力極強的[天體".為什麼至今看不到它的廬山真面目呢?
答,原因很簡單.[黑洞"並不是一種實體星球.而是宇宙天體運動時產生的各種[磁場旋渦"現象.它的能量.射線輻射主要都是由磁場引力作用產生的.因為它的構成物質密度非常稀薄.光波發射極其微弱.所以根本無法在遠距離用光學儀器觀察到它的形狀.按其形態和性質說來它倒真是一個名副其實的[黑暗磁場旋渦洞".
2.黑洞為什麼能爆發呢?會不會給人類有沒有影響呢?
按照大爆炸宇宙學.在宇宙早期可能形成一些小質量黑洞.一個質量為1015克的黑洞.其空間尺度只有10-13厘米左右(相當於原子核的大小).小黑洞的溫度很高.有很強的發射.有一種模型認為.高能天體物理研究所發現的一些高能爆發過程.也許就是由這些小黑洞的發射及其最終的爆發引起的.可能會破壞地球.給人類帶來滅亡!
三.圖意展示:
1.他們發現了一個巨大的黑洞.該黑洞的大小相當於整個太陽系.吞進的星體質量相當於3億個太陽.引起的氣體噴發是迄今為止科學家在宇宙中發現的最大的.
2.黑洞 [藝術照".它正吞噬著氣體和塵埃盤.在另一面成為超熱氣流的塵埃盤被噴射出去.它不斷吞噬宇宙物質來壯大自己.
四.內容設想:
如果[黑洞"是一種物質構成密度非常大的[天體".那麼.在[黑洞"與物質密度相對極小的宇宙空間兩者應該是有分界面的.
根據光的反射.折射原理.當光投在兩種物質的分界面會有反射和折射現象的.這一點已經從宇宙中所有不發光天體都能夠反光得到證實.無一例外.所以.從[黑洞"不能反射光線這一點說明[黑洞"雖然有很強的吸引力.但是它的物質構成密度非常稀薄.還不足以達到反射光線的程度(並不是光線由於被它吸引無法脫離而不能反射).當光線與它相遇時.只能是穿它而過了.沒有明顯的光反射和折射現象.因此也就無法通過光學觀測直接看到它的形狀.而只能用其它天文觀測方式.通過[黑洞"急速旋轉運動中產生的極強各類射電輻射來證實它的存在
五.分析總結:
游覽了[宇宙黑洞"相關知識.其實黑洞跟我們人類心系相關的.值得我們關注.未來的我們會對黑洞回進一步的研究了解.不但開闊視野.而且我們獲得了一些宇宙知識.我們不僅學到了知識.而且我們提高了沒有解決問題的能力.團結能力.
宇宙黑洞
最古老最大的黑洞
新浪科技訊 據印度報業托拉斯報道.英國劍橋大學的物理學教授斯蒂芬-霍金是現代宇宙黑洞學說的奠基人.被人們譽為當代的愛因斯坦.
30多年來.霍金和他的追隨者們一直認為.部分巨型恆星大爆炸產生了宇宙黑洞.而且.黑洞可以將不慎跌入其中的所有物質吞噬殆盡.就連光和其它宇宙信息也無法逃脫黑洞吞噬的[厄運".
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然而.有一位印度理論物理學家卻對霍金的這一開創性理論提出了質疑.他就是設在印度第一大城市孟買的巴巴原子研究中心的物理學家阿布哈斯-米特拉.米特拉認為.宇宙黑洞根本不可能存在.
早在4年前.米特拉就在<物理基金快報>雜志上發表了一篇關於質疑黑洞理論的論文.米特拉在這篇引起頗多爭議的論文中指出.霍金的黑洞理論存在著明顯的缺陷.宇宙黑洞是不可能存在的.因為霍金所闡述的黑洞的形狀和存在方式與愛因斯坦的廣義相對論根本不相符合.
米特拉的論文發表後.除少數一些學界人士表示贊同外.大多數主流科學家對他的觀點表示不屑一顧.直到現在.仍然沒有哪一位科學家撰寫論文與米特拉進行辯論.出於學術考慮.米特拉特意邀請包括霍金本人.賈延特-納里卡爾等在內的著名黑洞理論學家對他的論文發表意見.但沒有一人接他的招.
歲月不斷流逝.霍金的黑洞理論終於被他本人推翻了.2004年7月中下旬.霍金在愛爾蘭首都都柏林召開的一次學術會議上自己承認.[從絕對意義上說".黑洞是根本不存在的.
至此.敢於向權威物理理論學家提出質疑的印度物理學家米特拉被證明是正確的,從另外一種意義上說.米特拉戰勝了霍金.
新浪科技訊 近日國際天文學家通過美國宇航局斯皮策太空望遠鏡的一項最新觀測結果.在宇宙中某一狹窄區域范圍內.首次同時發現了多達21處卻一直深度隱藏著的宇宙[類星體"黑洞群.
這一重大發現第一次從正面證實了多年來天文學領域有關宇宙中有數目眾多的隱身黑洞廣泛存在的推測.充分的證據使人們相信.在浩瀚的宇宙中.的確充滿著各種各樣未被發
現的巨大引力源泉--"類星體"黑洞群體.有關該項最新發現的詳細內容.研究人員已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的<自然>雜志中.
[深藏不露"的類星體
我們知道在現實中的宇宙黑洞.由於其巨大的引力作用.連光線都被緊密吸引束縛.因而無法被人們直接觀測發現.為確定黑洞天體存在的證據.天文學家通過研究發現.在黑洞周圍的物質行為具有其特定行為:在黑洞周圍的宇宙空間中.氣體物質具有超高的溫度.並且在被黑洞強大引力場吸引劇烈加速後.這些物質在徹底消失之前均會被提升到接近光速.而當氣體物質被黑洞徹底吞噬後.整個過程都會釋放出大量的X-射線.通常正是這些逃逸出來的X-射線.顯示出此處有黑洞確實存在的跡象.這便是以往人們發現黑洞的最直接證據.
而另一方面.在一些格外活躍的超大型宇宙黑洞周圍.由於其對周邊物質劇烈的吸引和吞噬行為.還會在黑洞星體外圍產生一層厚重的宇宙氣體和塵埃雲層.這便進一步增大了對黑洞體附近區域的觀測難度.阻礙了天文學家對這些超大黑洞存在的發現工作.天文學上將這些極度活躍的黑洞定義為"類星體".普通情況下.一個類星體平均一年總共吞噬的物質質量.相當於1000個中等恆星質量的總和.一般情況下.這些類星體距離太陽系都非常遙遠.當我們觀測到他們時已經是億萬年以後的現在.這說明此類黑洞的活動出現在宇宙誕生初期.科學家推定.這種黑洞正是在成長壯大中的宇宙星系前身.所以將其命名為"類星體".
到目前為止.只有為數不多的幾個"類星體"黑洞被發現.在浩瀚的宇宙深處.是否還有數量眾多的其它類星體存在.仍有待人們進一步去發現.而天文學家在該領域的研究工作則完全依靠對宇宙內部X-射線的全面觀測研究來予以證實.
[充滿"了黑洞的宇宙
近日.來自英國牛津大學的阿里耶-馬丁內茲-聖辛格教授在介紹其首次對宇宙間隱藏黑洞的發現時說."從以往對宇宙X-射線的觀察研究中.本希望能找到宇宙中大量隱藏類星體存在的證據.但結果確都不盡如人意.令人失望."而近日根據美國宇航局NASA的斯皮策太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)的最新觀察結果.天文學家則成功穿透了遮蔽類星體黑洞的外圍宇宙塵埃雲層.捕捉到了其中一直暗藏不露的內部黑洞體.由於斯皮策太空望遠鏡能夠有效收集能穿透宇宙塵埃層的紅外光線.使得研究人員順利地在一個非常狹窄的宇宙空間區域內.同時發現了數量多達21個早已存在卻又"隱藏不露"的類星體黑洞群.
來自美國加州理工大學斯皮策科學中心的研究小組成員馬克-雷斯在接受媒體訪問時同時也表示.[如果我們拋開此次發現的21個宇宙類星體黑洞.放眼宇宙中的其它任何區域.我們完全可以大膽預測.必將有數量眾多隱藏著的黑洞將會被陸續發現.這意味著.一如我們原先推測的那樣.在不為人知的宇宙深處.一定有數量眾多.質量超大的黑洞巨無霸.正藉助著星際塵埃的隱蔽.在暗地裡不斷發展壯大著."(Sabrina)
計算機模擬揭開黑洞食量之謎
新華社電 黑洞有著吞噬一切的惡名.但黑洞貪婪的食量並非永無止境.是什麼因素限制了黑洞的食量與體重?德國和美國科學家最近對兩個星系相撞並融合的過程進行了計算機模擬.為解答這一問題提供了線索.
如今觀察到的多數大星系.中央都盤踞著質量達到幾百萬乃至幾十億個太陽質量的巨大黑洞.但在對幾十個星系進行觀測後科學家發現.星系中央黑洞的質量大概是星系中所
有恆星總質量的五百分之一.不會長得更大.
德國馬克斯-普朗克天體物理學研究所和美國卡內基-梅隆大學的科學家用超級計算機模擬了早期宇宙里兩個星系相撞的情形.這是人們第一次在模擬中發現星系中央黑洞合並的破壞性效果.在大約1億年的時間里.黑洞質量不斷增長.將更多氣體燃料吸引到自己身邊.氣體在向黑洞靠近時變得更熱.更明亮.這樣.融合後的星系核就成了一個類星體.
科學家解釋說.按照模擬結果.大黑洞在經歷稱為[類星體"的成長階段時.周圍熾熱的氣體物質會爆發.產生一股強大的宇宙風.將絕大部分氣體塵雲從黑洞附近乃至整個星系裡颳走.拋入深空.放完這個巨大的宇宙焰火之後.黑洞沒有了食料.質量不再增長,星系也沒有了製造恆星的原料.恆星不再誕生.星系成熟了.世界清靜了.
類星體是一種極其明亮的天體.它於上世紀60年代首次被發現.由於看起來很像恆星.又發出強烈的射電波.因而被稱為[類恆星射電源".中文譯作類星體.經歷了長時間爭論後.許多天文學家現在認為.類星體的本質是劇烈活動的星系核.在那裡.熾熱氣體在跌入巨大黑洞的途中發出強烈的射線.使得遠在幾十甚至上百億光年外的我們也能看到.
科學家們在英國<自然>雜志上發表論文指出.模擬顯示星系中央黑洞質量與星系中恆星總質量直接相關.這與觀測結果相符.意味著黑洞可能是星系形成過程的密切參與者.但這只是一個簡單的模擬.真正的過程極其復雜.他們目前還不明白類星體是怎樣爆發出能量的.
Ⅷ 如何評價霍金為什麼有人說他的理論很虛,到底該怎麼評價他
為什麼霍金沒有得到諾貝爾獎的青睞?不是他的研究不重要,而是因為他的研究確實不太好通過實驗驗證。
首先,霍金和英國科學家彭羅斯共同證明了愛因斯坦廣義相對論中的「奇性定理」,也就是說宇宙起源於一個無限小的奇點之中。但這並不是一套全新、完整的理論體系。更何況,愛因斯坦也沒能憑借相對論獲得諾貝爾獎,他在1921年摘得諾貝爾物理學獎的理由是已經通過實驗證實的光電效應。
不過霍金和彭羅斯還是憑此研究獲得了另一項物理學界主流獎項——1988年的沃爾夫獎。
霍金還有一項重要研究是在1974年提出「黑洞輻射」假說,又稱「霍金輻射」。以前人們認為任何物質都不能從黑洞中逃逸,但霍金的計算結果是:黑洞表面會釋放輻射——黑洞其實並不那麼「黑」。而且這類釋放會導致黑洞最終收縮並消失,因此這項假說有時也被叫做「黑洞蒸發理論」。
這個假說顛覆了物理學界的認知,且暫時無法被證實。在過去數十年裡,霍金和其他研究人員也在不斷修正假說中的瑕疵,然而這距離獲得諾獎還存在差距。
據《自然》雜志介紹,一項2016年的研究原本給霍金帶來一絲獲獎希望。以色列海法的研究人員宣布他找到了「霍金輻射」的證據——不是真的黑洞,而是在實驗室里模擬出來的。不過,一些專家認為這樣的實驗結果說服力不足,它和真正黑洞的關系很難確定。
更「慘」的是,霍金還輸掉了廣為人知的「上帝粒子」賭局,相關研究人員反倒獲得了諾貝爾獎。
在這場賭局中,霍金認為被稱作「上帝粒子」的希格斯玻色子肯定是不存在的,而密歇根大學的戈登·凱恩教授看法相反。後來,歐洲大型強子對撞機真的發現了這種粒子的存在,霍金因此輸掉了100美元,而戈登·凱恩教授則開心地表示要把贏來的錢花在研究上。2013年,提出「希格斯機制」的英國科學家彼得·希格斯獲得了諾貝爾物理學獎。
隨著科技的發展,科學家們正一步步驗證之前提出的假說,例如在愛因斯坦提出廣義相對論整整一百年後,科學家才直接探測到引力波的信號。而這項研究成果或許又能為驗證霍金的假說提供相應的支持。也許就在不久的將來,霍金的假說和預言都能得到強有力的印證。
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Ⅸ 如何評價霍金對人類的貢獻
霍金去世,他給人類帶來的貢獻有一部分是屬於學術方面的,他提醒人類要保護地球和自然環境,否則地球會懲罰人類。霍金對人類是有貢獻的。最大的貢獻是轟動式的效應。預言2012年地球要毀滅,世界人聽了,有人很震驚,有人很恐怖,有人很獵奇,有人在等待,有人根本不相信,大家在不同的心境里迎來2012年,這年什麼都沒有發生。同時他的很多預言也沒有應驗。也許時間不對稱,還不到發生或毀滅的時候。總之,霍金也是世界名人,人逝世了,我們要尊重他一生的學術探索,紀念他為人類做過的貢獻。
Ⅹ 為什麼霍金從未獲得諾貝爾獎,印度網友怎麼看
霍金沒拿諾獎主要還是因為他的理論無法完全得到證實。
並且既然是理論模型,肯定還是有很多的瑕疵,後續有很多人修正了他的模型。此外,物理學范圍太廣,研究宇宙學的物理學家數目非常少,尤其是研究理論宇宙學的,盡管霍金本人很出名,但在科研圈內的地位還算不上頂尖。
霍金拿過沃爾夫物理獎,說明霍金的理論還是得到主流學術界認可的。很多諾獎得主都曾經拿過這個獎項,還有一些明顯有諾獎實力但沒拿諾獎的人(比如吳健雄等)也拿過該獎。