14歲女孩智商超越愛因斯坦和霍金

作為最廣為人知的當(dāng)代科學(xué)家之一，霍金這幾年表現(xiàn)出了'網(wǎng)紅體質(zhì)'。最近幾天，他就又在微博上了熱搜榜。先是出來一條已經(jīng)被澄清的謠言，說霍金'警告人類不要嘗試登月，月球背面有外星人';之后又來了一條真的警告，他在挪威一場會議上說，人類若想生存下去，就必須在200到500年內(nèi)在太空中找到新家。'我堅信人類應(yīng)該離開地球。'

愛因斯坦和霍金

相比于眾多前輩，霍金無疑是'接地氣'許多，他是'高高在上'的科學(xué)家，卻來到我們身邊，開了微博、講了段子、還和鄧超互動……成了讓我們親近的'網(wǎng)紅';另一方面，多年來，通過種種渠道和方式，霍金對許多人來講都可以算是'我從小聽著你的故事長大的'人物了，'身殘志堅'是他的代名詞:21歲確診運動神經(jīng)疾病的青年，被預(yù)告只能再活5年，卻一直到今天都在發(fā)展理論物理的前沿。

時間簡史

在紅遍全球的《時間簡史》中，霍金探索了時間和空間的奧秘，并對宇宙的本性、空間和時間、黑洞、時間箭頭等問題進(jìn)行闡述。而《我的簡史》則是霍金的自傳，講述了一個炮火中誕生的英國男孩，是如何'倔強地'成長為今天我們所尊崇的坐在輪椅上的巨人。他還和女兒露西·霍金共同創(chuàng)作了小說《喬治的宇宙》'三部曲'，是寫給孩子們看的科普書。和他相關(guān)的著作、傳說、紀(jì)錄片、電影更是不勝枚舉，他自己客串了熱門美劇《生活大爆炸》，以他為主角的《萬物理論》使'小雀斑'捧回奧斯卡影帝獎杯。

時間簡史

科學(xué)的語言需要一個'翻譯'，霍金做的，就是這樣的工作。當(dāng)有人用高深的數(shù)學(xué)語言致力于將我們頭頂?shù)男强湛吹猛笍攸c、再透徹點的時候，也需要有人告訴我們他們發(fā)現(xiàn)了什么，所以更多的人可以知道在離我們遙遠(yuǎn)的彼端，正在發(fā)生什么?；艚鸬墓ぷ魇菍Υ蟊娍茖W(xué)思想的啟蒙，一本本著作用通俗易懂的方式，梳理佶屈聱牙的物理問題和宇宙奧秘，吸引更多的人去關(guān)注、理解頭頂?shù)男强蘸妥匀豢茖W(xué)的發(fā)展。

'萬物理論'有實現(xiàn)的可能性嗎?

'萬物理論'是物理學(xué)家們企圖將世間萬物統(tǒng)一于一個理論中的追求，他們希望通過找到一個單一理論就能夠描述整個宇宙。

而在物理學(xué)界，愛因斯坦說，'上帝不會擲篩子'，所謂的隨機性和不確定性只是人們認(rèn)識的問題而不是宇宙本身的屬性。從牛頓到麥克斯韋再到愛因斯坦，宇宙與地球、電力與磁力、時間與空間在理論探索和實驗證明下不斷證明了其'萬物'的可能性。

霍金預(yù)言:我預(yù)料本世紀(jì)某時我們將會發(fā)現(xiàn)一個完備的統(tǒng)一理論，利用那些基本定律，我們能夠建立的復(fù)雜性是沒有限度的。

'萬物理論'有實現(xiàn)的可能性嗎?

在目前看來，兩種理論最有可能成為萬物理論，一是廣義相對論，二是量子場論。前者專注于研究宇宙中的大尺度問題;后者則是極小空間下的科學(xué)，探索解釋最小尺度的粒子行為。

愛因斯坦提出的廣義相對論解決了牛頓的引力理論在某些情況下不能適用的疑問，比如當(dāng)遇到宇宙中的極端速度，或者是超強引力時的情況，水星的運行軌跡即是一例。愛因斯坦提出，引力應(yīng)由彎曲時空的度規(guī)來體現(xiàn)，物理定律在任意坐標(biāo)系中都采取同樣的形式，而時空度規(guī)應(yīng)滿足愛因斯坦場方程。廣義相對論是相對性原理、光以及引力三者和諧共存的理論。

然而，正如上述指出的，粒子不同于一個蘋果或是大型天體，它并不遵循牛頓和愛因斯坦創(chuàng)立的定律，愛因斯坦的理論在這時可能也不能是'萬物理論';但霍金開創(chuàng)地利用極小空間制度下的科學(xué)去研究大尺度的時空，使'萬物理論'的發(fā)展又前進(jìn)了一步，這正是我們熟悉的'量子理論'。

說到'量子理論'必然要談到'黑洞'。在牛頓力學(xué)中，每個天體都有一個逃逸速度，只有投擲速度超過它時才能夠成功擺脫天體，可是，如果天體的引力足夠大時，這個速度也是足夠大的，沒有任何物體可以掙脫這個天體，包括光。這樣的天體只能吞噬，不能釋放，不能散發(fā)熱量，也無法發(fā)射光，因此拉普拉斯才說，'宇宙中的最大星體可能是看不見的'，而美國物理學(xué)家惠勒將這種'看不見的星體'命名為我們今天熟悉的'黑洞'。

黑洞無毛？

過去愛因斯坦還專門撰文表示沒有黑洞的存在，只是因為恒星不能在自身引力作用下坍縮。

這就涉及到了'黑洞'是如何形成的問題，惠勒在上世紀(jì)五六十年代中強調(diào)，恒星是會坍塌的。在一顆正常恒星的幾十億年壽命的大部分時間里，支持恒星對抗自身引力的力量來自于恒星內(nèi)部的熱壓力，熱壓力產(chǎn)生于恒星內(nèi)部的核聚變的爆炸力。然而，恒星最終必將耗盡它的核燃料，失去與自身引力對抗的熱壓力，這時候恒星就會收縮。相對較小的恒星會收縮成致密的白矮星，但很大質(zhì)量的恒星則會收縮到具有無限密度的單獨的一點，這樣的一點被稱為奇點，黑洞就此產(chǎn)生。奇點是霍金數(shù)學(xué)研究的典型主題，它不僅標(biāo)志著恒星的終結(jié)，也有關(guān)整個宇宙的起點。

這是不是猜想，而是有科學(xué)依據(jù)的。黑洞是有邊界的--事件視界。在視界上，引力的大小恰好足以把光拉曳到視界內(nèi)并防止它逃逸。因為沒有任何東西的速度比光還快，因此經(jīng)過視界的所有其他東西也必然會被引力拉曳回去。這就好比乘舟穿過瀑布，在瀑布上游，如果你槳劃得足夠快，就能夠逃脫掉下瀑布的命運， 然而一旦到達(dá)了瀑布邊緣，再怎么劃槳都無濟(jì)于事了。瀑布好比黑洞的事件視界，速度不夠快，必然會掉入黑洞。

進(jìn)了黑洞還有救?

雅各布.伯肯斯坦提出了柏肯斯坦定理，認(rèn)為引力坍縮產(chǎn)生的黑洞會快速地在一個靜態(tài)安頓下來，這個態(tài)只用三個參數(shù)就能表征:質(zhì)量、角動量(旋轉(zhuǎn)的狀態(tài))和電荷。除了這三個性質(zhì)，黑洞不保留已坍縮的天體的任何其他細(xì)節(jié)，大量信息被丟失，這也就是惠勒所說的'黑洞無毛'。'黑洞無毛定理'使得黑洞研究變得極度純粹，直擊自然的核心奧妙?；艚鹫J(rèn)為，只要能理解黑洞以及它們?nèi)绾翁魬?zhàn)時空的本性，我們就會更接近揭開宇宙的奧秘。

那么黑洞真的'無毛'嗎?真的所有東西都無法從黑洞逃逸嗎?霍金在1974年利用量子力學(xué)研究黑洞附近的粒子行為時發(fā)現(xiàn)，黑洞似乎是在以穩(wěn)定的速率發(fā)射粒子，而飛離的粒子的譜是精確地?zé)嵝缘?，這些計算首次表明，黑洞不一定是只出不進(jìn)的，它會產(chǎn)生并發(fā)射粒子和輻射，這也就是著名的'霍金輻射'。

量子力學(xué)表明，整個空間充滿了虛粒子和虛反粒子組成的虛粒子對，他們不斷地成為實體又分離，再次碰撞并湮滅，而當(dāng)其中一個虛粒子恰好在視界邊緣落入黑洞，另一個則無法湮滅，它可能落入黑洞，也可能逃逸，成為黑洞的輻射，黑洞并沒有想象的那么黑。體積龐大的黑洞泄出粒子的速度慢，難以檢測。但霍金認(rèn)為，若有一天他可以獲得諾貝爾獎，就是因為有人能夠發(fā)現(xiàn)體積稍小的'微'黑洞，這種'微'黑洞存在，且輻射量大。一個像山一樣重的'微'黑洞足以給整個地球提供電能。

霍金的諾貝爾獎就要靠這個能給地球充能的'微'黑洞了

霍金將黑洞比喻為燒毀一本百科全書，留下的煙灰仍然保留著百科全書的信息，只是變得難以閱讀。信息進(jìn)入黑洞同樣如此，霍金在數(shù)學(xué)上證實了粒子在超平移的過程中，在視界中植入大量只有在量子框架下才能看到的'軟毛'，刺激信息被儲存在事件視界里，由三維成為了兩維的全息圖。換言之，如果你掉入了黑洞中，不要害怕，你還存在，只是還需要科學(xué)家進(jìn)一步的研究和發(fā)現(xiàn)才能將你還原成本來的樣子。知道這個消息不知道是否鼓舞了不少人探索宇宙的熱情。

霍金坐在輪椅上，憑著有限的身體活動能力和無限活躍的大腦證明了宏大宇宙中渺小粒子存在的可能性。他說:'我所做的僅是證明，宇宙起始的方式可以取決于科學(xué)定律。在那種情形下，沒有必要哀求上帝去決定宇宙如何起始。這并非證明沒有上帝，只是說上帝是不必要的。'

霍金說的可能不一定是對的，他關(guān)于黑洞的研究和猜想有合理性也有存疑之處?？墒侵烙邢袼粯拥脑S許多多科學(xué)家在努力解密著我們頭頂?shù)男强?，總讓人有些安心?/p>

起止是遙遠(yuǎn)的星空，其實對每個人來說，如果你覺得自己掉入了一個'黑洞'，那還請記得'它并不如同想象中的那么黑，它不是永久的囹圄……所以永遠(yuǎn)也不要放棄，總有逃命之路'，所謂“山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村”嘛！