霍金给我们留下了什么？

来源:新京报

3月14日，被称为“圆周率日”（Pi-day），也是现代最伟大的物理学家爱因斯坦的诞辰，如今又要加上一项，是当代最伟大物理学家之一斯蒂芬·霍金逝世的日子。

是的，霍金的传奇色彩似乎是命中注定的，因为他出生的日子（1942年1月8日）是意大利著名物理学家伽利略诞辰300周年；从1979年到2009年，霍金又担任剑桥大学的卢卡斯数学教授，这个职位的第二任职者就是历史上最伟大的物理学家牛顿。

霍金的研究课题也跟伽利略、牛顿、爱因斯坦有直接的继承关系——现代天体物理学和宇宙学。

霍金最大贡献是奇点定理和霍金辐射

霍金最初在上世纪70年代的研究是关于黑洞的性质，提出了奇点定理和霍金辐射。

黑洞是爱因斯坦广义相对论的产物，奇点则是当物质进入黑洞之后，向中心聚集成为没有大小的“几何点”，具有无限大的密度和能量。霍金和彭罗斯证明，黑洞中心的奇点是不可避免的，也就是真实存在。在这样的点上我们现有的物理定律都会失效。

霍金进一步提出，我们的宇宙起源时的大爆炸，实际上可以看成是黑洞奇点的反演。这个研究推动了早期的宇宙学理论进展。

霍金还发现黑洞面积相当于它的熵，提出了黑洞面积不减定理，并结合量子力学提出了黑洞蒸发理论，也就是所谓的霍金辐射。这个理论指出，由于黑洞附近的量子过程允许从真空里借出部分能量，如果负能量粒子会落到黑洞里面去，黑洞外的正能量粒子逃逸，在我们看来，黑洞就有了辐射，也就是“黑洞不是黑的”。

霍金辐射目前还没有得到证实，这也是其被认为没有获得诺贝尔物理学奖的原因。

霍金对科学的追求从未止步

霍金后期的工作，集中于弦理论，这项研究试图解决当代物理学的一个主要矛盾，即爱因斯坦广义相对论和量子力学之间不能相容的问题。

因为广义相对论描述的是广延时空和运动，而量子力学处理的对象是分立的量子现象，如何把它们统一起来吸引了霍金的兴趣。

霍金参与发展了Ｍ理论，这种理论认为弦或者膜是组成物质的最基本单元，所有的基本粒子如电子、光子、中微子和夸克都是弦或膜的不同振动激发态。

虽然霍金最主要的工作是在上世纪七八十年代做出来的，但他对于科学的追求从未止步，一直在科学前沿奋斗。

一直到这个世纪，他仍在尝试深入理解黑洞和宇宙的本质，并且不惮于推翻自己早年的科学设想。

比如在2014年初，他还在Nature发表论文，试图解决黑洞理论中的“火墙悖论”，他创新性地提出黑洞的表面可能不是稳定的，从而不存在边界悖论，也就是我们需要从理论上重新去理解黑洞表面的性质。

始终以积极乐观精神勉励世人

当然对于我们来说，霍金更是一位畅销科普书作家，无论是他的《时间简史》《果壳中的宇宙》《大设计》《我的简史》，还是他和女儿合著的科学小说《乔治的宇宙》，都是现象级的科普书。

尤其对于中国读者来说，1992年推出的《时间简史》中文版把大爆炸宇宙学这种全新的宇宙观念带给了每个人。它的出版，推动许多中国学生投入到了现代天体物理学和宇宙学的研究中。

霍金在公众里的名望和他对于科学的热情，使他的每一个举动都成为公众关注的热点，而他也善于利用这种关注推动科学研究的进步。

比如在2016年，他和扎克伯格等人发起了“突破摄星”项目，致力于通过发射以激光为动力的超轻星际飞船，达到20%光速，从而在二十多年后达到离我们最近的恒星系统半人马阿尔法。

科学进展的每一步都会面临重重困难，而霍金以他不懈探索的科学精神提醒我们，积极乐观是我们面对广袤而陌生宇宙时最好的生活方式。

虽然身患重病，但他始终笑对生活。2007年4月26日，霍金在美国乘坐一架由波音727客机改装成的“重力一号”飞机，前往大西洋上空。飞机从10千米的高空急速俯冲到距离地面2400米处，使他在25秒内处于一种接近零重力的状态。我们亦从中看到他积极对待生活的乐观态度。

最后，让我们回顾霍金家人的声明，作为纪念——

“我们亲爱的父亲今天去世了，我们深感痛心。他是一位伟大的科学家，也是一位非凡的人，他的工作和遗产将会一直流传。他勇敢、坚韧、辉煌、幽默激励了全世界的人们。他曾经说过，‘如果这个宇宙不是你所爱的人的家园，那它就称不上宇宙。’我们会永远怀念他。”(孙正凡)