史蒂芬霍金，1942-2018

史蒂芬霍金，1942-2018

斯蒂芬霍金在1991年向东北大学的人群发表演讲。科学与技术：凯莉比蒂

2018年3月14日上午，斯蒂芬威廉霍金教授在他位于英国剑桥的家中过世了。他76岁。

这位物理学家成为国际偶像在1963年Lou Gehrig病的诊断之后，花费了数十年的时间，不顾期望。他的生活过得非常充实，在物理和科学传播方面拥有辉煌的职业生涯，并且由三个孩子，罗伯特，露西和蒂莫西以及三个孙子们幸存下来。

霍金出生于1942年1月8日，在英国牛津。尽管他表现出天生的智慧（他的学校朋友绰号他为"爱因斯坦"），但他早年并没有自己申请，一般都排在他的班级的低端。但是科学吸引了他，让他渴望理解宇宙。早期的兴趣成为他获得牛津大学学院奖学金的灵感，他在那里学习物理学并以优异成绩毕业。他在剑桥大学读研究生，并在那里学习宇宙学，并于1966年发表了题为" "的论文。霍金毕业后成为剑桥大学的研究员，并一直担任他的余生。

然而在1963年21岁的时候，霍金被诊断患有肌萎缩侧索硬化症（ALS，也被称为Lou Gehrig病）。ALS是运动神经元疾病，是一组影响大脑和脊髓神经的疾病。当身体的肌肉停止接收来自大脑的信息时，它们会削弱并浪费掉。

诊断具有破坏性，因为霍金当时被告知，在症状出现后他可能会有一个，也许两年的时间。数十年后，医生意识到这种疾病在年轻患者中似乎有不同的进展。尽管如此，霍金继续给医学界带来惊喜，直到最后："我不知道还有其他人长期活了下来，"伦敦国王学院临床神经学教授奈杰尔·利（Nigel Leigh）告诉英国医学杂志在2002年。

然而，他的诊断并不是让他放慢脚步，而只是激励他。霍金比以往更加专注于他的研究。霍金在其畅销的"时间简史"中指出，在1965年，"......两年过去了，我没有那么糟糕。事实上，事情对我来说相当顺利。。"。

事实上，那年霍金与一位名叫简·王尔德的"非常漂亮的女孩"订婚，他在1962年的一次大学派对上遇到了他。因为需要一份工作，因此他首先是一名博士，他正在寻求一篇论文的想法当他遇到罗杰彭罗斯（当时在伦敦Birkbeck学院）的工作。彭罗斯曾用数学公式来表明，一颗恒星在其自身重力作用下崩溃必然成为时空中的奇点。霍金把这些方程推迟后，并没有多久，证明宇宙的膨胀必定源于大爆炸奇点。

黑洞：不是那么黑

霍金对奇点的兴趣自然使他陷入黑洞。即使在1969年ALS让他坐轮椅时，霍金也在拼凑这个为他赢得名气的想法背后的想法：霍金辐射。

霍金发生在不太黑黑洞的想法上，因为他反对普林斯顿学生雅各布贝肯斯坦提出的一个想法。热力学的第二定律告诉我们，随着时间的推移，任何封闭系统的紊乱都会增加。广义相对论方程也告诉我们，黑洞的事件视界，即在奇点周围测量"不归点"的半径，只会随着黑洞以物质的速度增长而增长。因此，贝肯斯坦提出，黑洞的事件视界是衡量其熵的指标，因为两者都随着时间的推移而增长。1972年，霍金认为这种关系不可能是真实的，因为黑洞不会辐射。正如他在" 时间简史"中所记录的那样，"......在写这篇论文时，我的动机部分是因为对贝肯斯坦的激怒。"

只有霍金很快意识到，黑洞确实辐射，并且与热力学的第二定律完全一致。1974年，霍金通过将广义相对论的奇点与量子力学中的特殊概念联系起来，形成了这种理解，即真空不是空的。相反，由于量子的不确定性，似乎空洞的空间实际上就是存在几分之一秒的虚拟粒子。粒子不能从无到有，所以这些虚拟粒子是成对的，一个是正能量，一个是负能量。

霍金意识到，在黑洞存在的情况下，巨大的引力场将为这些真空粒子提供能量，使它们成为现实。如果有人掉入黑洞，其伴侣可以逃脱。对于一个遥远的观察者来说，曾经虚拟的粒子似乎会从黑洞本身散发出来。而黑洞本身似乎会失去一点点的质量。

当两个虚拟粒子在黑洞的事件视界附近出现时，发生霍金辐射。黑洞的潮汐重力将这对子拉开，增强它们的能量，使它们变成真实的，长寿命的粒子。如果一个粒子落入黑洞中，另一粒子可能逃逸，带走黑洞的一些能量/质量。S＆T：Gregg Dindermann

奇怪的是，这种霍金辐射依赖于黑洞的质量，与你想象的方式相反：恒星质量黑洞需要10 66年才能蒸发，只比宇宙年龄长一点点（这是10 大约10年）。无论如何，只有微观的，也许是原始的黑洞才能被霍金辐射发现，因为它还没有完成。

但是霍金辐射对于实际观察和一般物理学意义来说并不重要。黑洞可以喂食任何种类的物质 - 天然气，星星，厨房水槽 - 因此它们拥有难以置信的数量信息。正如霍金在2016年4月哈佛大学黑洞研究期间告诉我的那样，"[黑洞]是宇宙中最高效的硬盘驱动器。Google数据库中的所有信息将存储在小于百万分之一英寸的黑洞中。究竟他们如何能够存储这么多的信息是宇宙的一个伟大的奥秘，我们现在正在努力解开。"然而，如果霍金辐射是真实的，那么所有这些数据最终都会在海中被送走无信息粒子。换一种说法，黑洞可能会破坏信息本身。霍金在1981年发表的这个想法引发了比霍金辐射更激烈的争论。即使是现在，物理学家们仍然在努力去理解其含义，不仅仅是黑洞，而且还涉及量子力学和广义相对论背后的基本规则。

名望与未来

1985年，霍金患上了一种导致气管切开术的感染，这种手术挽救了他的生命，但使他有能力说话。他变得完全依赖于一个电脑化的语音系统，首先由他的手指控制，并在2008年，当他的拇指移动的神经退化，他的脸颊肌肉。

这些挫折并没有让他失望 - 1988年，他发表了"时间简史"，对广义相对论，量子力学以及宇宙起源和结构的复杂性进行了一次调查。它在"星期日泰晤士报"畅销书排行榜上排行了237周，估计已经以40多种语言出售1000万册。对基本概念的清晰而机智的描述使他获得了国际声誉，后来他在1993年的"星际旅行：下一代"和2012 年的大爆炸理论中出场，除了出现在伦敦2012年残奥会开幕式上。

他的个人生活因他的名气而变得动荡不安：他与1990年的妻子简一起分居，并于1995年离婚。他在同一年娶了他的一次性护士Elaine Mason，但他们在2006年离婚。 ，简和斯蒂芬霍金保持着良好的合作关系。简的自传题为" 旅行到无穷：与斯蒂芬的生活"

名望可能会给霍金的生活带来一些动荡，但它也带来了它的特权。2007年4月26日，霍金有机会乘坐美国宇航局的KC-135飞机，这是一架名为呕吐彗星的改装飞机，实现了四分钟的失重。

霍金在飞行前新闻发布会上说："零克自由漂浮的机会将会非常美妙。" "我想向公众证明任何人都可以参与这种失重的体验。"

史蒂芬霍金在乘坐经过改装的波音707飞机即KC-135或更普遍的呕吐彗星飞行期间享有零重力。NASA

事实上，斯蒂芬霍金在晚年开始倡导人类向明星迈进，主要是因为他担心全球变暖，人口过剩和流行病，更不用说"人工智能"的兴起。作为他倡导的一部分，霍金在2015年帮助推出了突破性举措，并且是Breakthrough Starshot 成员，该项目成立于2016年，其设计参观了最近的明星系统Alpha Centauri。

在突破Starshot的推出时，，他说："大自然让我们落地。但我只是飞往美国。大自然禁止我说话。[暂停]但我在这里。"

今天，朋友和同事向斯蒂芬霍金致敬。尼尔德格拉斯泰森在说，"他的传球在他的脑海中留下了智慧的真空。但它不是空的。把它看作是一种渗透时空结构的真空能量。斯蒂芬霍金，RIP 1942-2018。"

美国宇航局代理司令罗伯特莱特福特也发表说："今天，世界在男人中失去了巨人，其影响不能被夸大。。。。在他的工作和他个人的毅力故事中，他的灵感来自他的全部失落感。

但是，我们最好留下霍金本人的话语，他热衷于理解支配我们大家的普遍规律。

"我想分享我对这个追求的兴奋和热情。所以请记住仰望星星，而不是在你的脚下。试着理解你看到的东西，并想知道宇宙存在的原因。要好奇，无论生活如何艰难，总会有一些事情可以做，并且成功。重要的是，你不要放弃。"

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