毫无疑问,霍金是物理学史上最伟大的科学家之一。虽然只有几个手指能动,但他提出了许多先进的理论,为天体物理学做出了杰出的贡献。时至今日,霍金的很多理论仍然让我们难以验证。今天,我们就来盘点一下霍金生前的10大预言,看看有哪些被证实了。
面积定理这是一个最近被证明的定理,研究结果差不多一个月前刚刚发表。所谓面积定理,类似于大家熟悉的熵增定理。霍金告诉我们,黑洞的表面积只会增加,不会减少。
麻省理工学院天体物理学家Maximiliano Isi分析了2015年著名的两个黑洞合并GW150914的数据,发现原来的两个黑洞表面积之和为23.5万平方公里,合并后的黑洞表面积为36.7万平方公里。就这样,通过实际观测数据,科学家们证实了霍金面积定理。
大爆炸宇宙论人们对宇宙的诞生有不同的看法。一百多年前,科学家们就开始争论一个话题:宇宙膨胀是否有起点?如果有,那么应该是从一次“大爆炸”中诞生的;如果不是,就是所谓的宇宙稳态理论,即宇宙在时间上是无限的。
但是霍金通过计算发现,宇宙稳态理论在数学上是不一致的,所以只有大爆炸宇宙论是可靠的。现在科学家已经基本接受了这个理论,根据目前的研究,我们宇宙的起点大约在138亿年前。
黑洞真的存在。1915年,爱因斯坦提出广义相对论,次年,史瓦西通过广义相对论预言了黑洞的存在。然而,从那时起(甚至直到今天),总有人质疑黑洞的存在。
霍金对这个神秘的天体深信不疑。他巧妙地结合了广义相对论和量子力学的理论,证明了黑洞确实存在,并推导出了许多关于黑洞的理论。果不其然,2019年,事件视界望远镜拍摄到了M87星系中心的超大质量黑洞,从实际观测的角度证明了他的正确性。
霍金辐射霍金关于黑洞的重要理论,除了上述面积定理,还包括霍金辐射。与我们认为黑洞总是在吞噬不同,霍金认为虚粒子对会在黑洞周围的空中产生。这些粒子对中的一个会被黑洞吞噬,另一个会被射向宇宙空,这样黑洞的质量会不断减小,就像在慢慢蒸发一样。
这个理论最近也得到了证实。以色列的科学家用声波模拟霍金的辐射现象,发现这个过程与霍金的预言一模一样。可见霍金的理论没有问题。
黑洞信息悖论霍金的辐射理论一经提出,就给科学家们带来了巨大的麻烦。因为这个理论意味着落入黑洞的物质所携带的信息完全丢失,这就是所谓的黑洞信息悖论。换句话说,当一对虚粒子在黑洞周围产生时,我们不知道它们在落入黑洞之前是什么,这与量子力学的时间反演性质相悖。
霍金对这一理论的解释是,黑洞周围存在一些零能量粒子云,他称之为“软毛”,这些信息就储存在这里。但是,这只是解释信息悖论的几种假设之一,并没有得到证实。
原初黑洞大质量恒星的超新星爆发确实是黑洞形成的途径,但不一定是唯一的途径。霍金认为,在宇宙早期,由于当时物质密度太高,一些物质可以直接坍缩成黑洞。
在这种情况下,黑洞不需要到达奥本海默·极限,这意味着质量可以非常小,甚至小于1g。但根据霍金的辐射理论,如果真有这么小的黑洞,很快就会完全蒸发。今天的宇宙中可能存在一个稍大的初级黑洞,但对于科学家来说,仍然无法观测到它。
多元宇宙多元宇宙理论已经存在很久了。很多人认为,从大爆炸那天起,我们的宇宙就没有什么特别的,只是无数个宇宙中的一个。
霍金晚年一直在思考这个问题,但和很多科学家一样,他对无穷大这个概念有些抵触。无限宇宙是指事件发生的概率再小,只要不为0,就一定会发生。霍金提出了一个新的数学框架。虽然他没有完全否认多元宇宙的存在,但他至少证明了宇宙的数量不会是无限的。当然,这个理论似乎很难在短时间内得到验证。
时空穿梭首先,我们能否回到过去是一个巨大的问题。更让霍金困惑的是时间旅行引发的悖论,也就是著名的祖父悖论:如果时光旅行回到过去,杀死你的祖父,你现在会消失吗?
这个问题对于很多人来说确实很难回答。过去式空对现在式空有没有影响,要等我们达到这个目的才能回答。霍金认为,一些我们尚不知道的物理定律将导致一种保护效应,以防止这种情况发生。不过考虑到连时间空旅行都很可笑,这个理论恐怕还需要很长时间才能验证。
造物主毕竟这是一个由BIGBANG衍生出来的问题:大爆炸之前有什么?究竟是别的什么导致了宇宙大爆炸,还是所谓的造物主创造了宇宙,对于霍金来说是一个可笑的答案。
他认为BIGBANG之前的概念是荒谬的,因为宇宙创造了时间,宇宙没有出现,所以不存在“之前”这个概念。而且他多次声明,在BIGBANG之前,没有“造物主”空。当然,如果你想说服别人,恐怕很难找到这个论点的证据。
世界末日最熟悉的霍金预言大概就是这个了。网上经常提到霍金的言论,相信很多人都不止一次看到过。可能导致世界末日的因素有很多,比如气候恶化、外星人入侵、人工智能叛乱等等。与其他理论不同,我们不希望这个预测得到验证。或者说,验证的时候,谁也看不见。
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