「如果逆轉時間回到起源」 認識霍金與他對當代科學的三大貢獻

回黑洞去了

近代自然科學之父伽利略逝世那天,他出生了;現代物理學之父愛因斯坦誕生那天,他離開了。

被譽為「當代愛因斯坦」的史蒂芬霍金博士(Dr. Stephen Hawking)於2018年3月14日逝世,享壽76歲。他的肌萎縮性脊髓側索硬化症於60年代後期開始惡化,行動必須仰賴輪椅,也逐漸失去書寫及語言能力。然而他對科學界最偉大的貢獻,也是在這病魔侵襲最嚴重的時期發表出來。

▲英國物理學家霍金(Stephen Hawking)。(圖/路透社)

霍金主要研究領域在宇宙論和黑洞,對科學界的兩大貢獻分別是1970年的「重力奇點理論」以及1974年的「霍金輻射」,兩項皆與黑洞密切相關。

首先「重力奇點理論」(gravitational singularity theorems)是由霍金與物理學家羅傑潘洛斯博士(Roger Penrose)共同提出,他們在廣義相對論的框架下,透過數學運算證明了「黑洞裡必有一個體積無限小、密度無限大的『奇點』。」

奇點的概念影響霍金一生,直至逝世前他仍在電視節目中發言指出:「在這個奇點爆發之前,宇宙是不存在的,我們所知道的物理和時間法則皆停止運作。」而這也就是我們熟悉的宇宙大爆炸理論(The Big Bang)。

▲▼黑洞。(圖/翻攝自NASA)

奇點的研究告一段落後,霍金將廣義相對論結合量子力學的相關原理,提出「即使黑洞吞噬一切,仍會不斷向外輻射粒子」的驚人假設,並且透過數學模型,從能量的角度證明這名為「霍金輻射」(Hawking radiation)的理論。在他的想像圖中,黑洞會逐漸蒸發,輻射出大量的伽瑪射線,直到最後一刻。

霍金對於科學的第三個、也是最偉大的貢獻,在於科學普及方面。就算被病痛纏身,他仍坐在輪椅上旅行世界、上遍電視節目及接受訪問,為世界大眾帶來關於宇宙、時空的無窮想像,間接吸引無數年輕人投入物理學的行列。

雖有不少科學家認為,把霍金比做當代愛因斯坦是言過其實,但他大半輩子困坐在輪椅上,堅持不懈發表研究及寫作,「不要放棄工作,因為它使你的生活充滿意義。」他能以一身病軀實踐這份處世哲學,已足以列入偉大之列。

▲英國物理學家霍金(Stephen Hawking)。(圖/路透社)

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關鍵字: 霍金Stephen Hawking黑洞宇宙奇點理論霍金輻射

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