科學(xué)“賭徒”

在線發(fā)牌

一直以來

他像一個(gè)深淵的幽靈，似乎無處不在

他影響了無數(shù)的天體，卻又無影無蹤

他永遠(yuǎn)只停留在人們的推斷

真實(shí)的圖像，交錯(cuò)的數(shù)據(jù)

他究竟是神仙的化身，還是地獄的使者

沒人知道

會(huì)吞噬的深淵？

就像人類的生命永遠(yuǎn)面臨著終點(diǎn)一樣，宇宙中的恒星也是有壽命的，只要是恒星，都會(huì)經(jīng)歷一場(chǎng)從誕生，成長(zhǎng)，膨脹到最大，收縮，變小的過程...

其實(shí)各位模友可以想成，當(dāng)一個(gè)氣球被吹到最大，最后面臨的不是爆炸就是漏氣的過程。

噢不，這樣才對(duì)....

恒星的膨脹到收縮的過程既然如此的極端和強(qiáng)烈，但它收縮到了一定界限，恒星的內(nèi)部必定會(huì)發(fā)生了引力坍塌。 如果之前的恒星質(zhì)量足夠大（大約3-4個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量），那么這個(gè)恒星最后，就會(huì)坍縮成一個(gè)黑洞。

人類史上第一張黑洞的照片

神秘面紗終將揭曉

所以在本質(zhì)上，黑洞就是一個(gè)收縮坍塌到極致的死亡后的恒星，它是一種密度無比巨大，卻能吸收掉周圍的一切物體，甚至光都沒法逃脫。

這里超模君想讓大家試想一下，假設(shè)我們被黑洞吞噬后會(huì)怎樣？

其實(shí)根據(jù)目前僅有的理論顯示，人掉進(jìn)黑洞，首先會(huì)被“面條化”。

是的，就像下面這樣

反正過程肯定不會(huì)很順滑，畢竟你很有可能會(huì)感受到：

眼前的黑不是黑，你說的白是什么白？

咳咳，那么吸都被吸進(jìn)去了總得發(fā)生一些什么吧，難道就像《星際穿越》一樣，沒準(zhǔn)也能踏入另一個(gè)時(shí)間維度？

也行，如果能回到過去的話，那么超模君還是希望能趕緊買一手雙色球，畢竟剛已經(jīng)在準(zhǔn)備看上一期的大獎(jiǎng)號(hào)碼了。

但畢竟夢(mèng)想永遠(yuǎn)來的很豐滿，現(xiàn)實(shí)卻總不缺骨感一樣。

被黑洞吸進(jìn)去，其實(shí)跨越時(shí)間的可能性不大，更大的可能是被黑洞的引力壓縮成無窮小，而密度變得無窮大，最終與黑洞融為一體。

那么掉進(jìn)黑洞里恐怕只有終點(diǎn)沒有起點(diǎn)了，除了體驗(yàn)極度的空虛寂寞冷之外，但想想能在死亡的終點(diǎn)變成宇宙的中心，這樣一想不就跟這位科學(xué)界巨人的想法一樣偉大了嗎？

霍金曾在生前表示

他希望搭乘理查德·布蘭森的太空船進(jìn)入太空

在自己迷戀的月球、恒星以及行星之間

漂浮度過生命最后時(shí)刻

說到對(duì)宇宙的極致探索，超模君今天要說的主題，當(dāng)然離不開“宇宙之王”霍金，在探索黑洞的道路上，霍金更是做出了大量卓越的貢獻(xiàn)。

但是霍金在這40多年的研究黑洞的過程中，曾引發(fā)了科學(xué)界里關(guān)于黑洞的非常有名的兩次大論戰(zhàn)，這究竟又是怎么“肥死”？

第一次論戰(zhàn)

我，霍金

aka“物理天才”

“科學(xué)巨匠”

“宇宙之王”

你想玩黑洞理論

你舍我其誰(shuí)！

要知道我們的老朋友霍金為什么會(huì)說出如此豪橫的話，還需要回到偉大的1969年。

當(dāng)時(shí)，伴隨著在量子理論、相對(duì)論領(lǐng)域都做出了卓越成就的約翰·阿奇博爾德·惠勒教授第一次說出“黑洞”這個(gè)名詞后，大海賊時(shí)代便來臨了，全球科學(xué)家便爭(zhēng)先恐后的展開了對(duì)黑洞的“追逐”計(jì)劃。

大海賊時(shí)代？

七十年代的黑洞大探索，同時(shí)也是黑洞研究的“黃金十年”。在這段時(shí)間內(nèi)眾多科學(xué)家給出了不同的黑洞數(shù)學(xué)定義和關(guān)于黑洞的一些重要性質(zhì)。

隨著“黑洞”一詞首次公開

許多媒體開始大肆報(bào)道

其中最有名的當(dāng)屬aka“宇宙之王”——霍金和貝肯斯坦的《黑洞無毛是否有熵》之爭(zhēng)。

當(dāng)時(shí)惠勒提出的《黑洞無毛定理》曾引起霍金的高度重視，因?yàn)檫@個(gè)定理是對(duì)經(jīng)典黑洞的一個(gè)簡(jiǎn)單性的敘述：

無論什么樣的天體，一旦塌縮成為黑洞，幾乎不保持形成它的物質(zhì)所具有的任何復(fù)雜性質(zhì)。

約翰·阿奇博爾德·惠勒

雖然當(dāng)時(shí)這個(gè)名字被很多科學(xué)家認(rèn)為有淫穢之嫌.......

好的，

總之隨著定理便以一個(gè)非常快地速度流傳開來，但畢竟“宇宙之王”并不是浪得虛名，霍金在這個(gè)理論的延伸中還發(fā)現(xiàn)了黑洞視界面積不減定理的概念，也就是說黑洞的視界面積是永遠(yuǎn)不會(huì)減小的。

視界是指黑洞外的一個(gè)邊界，在此之內(nèi)的任何東西都不可能逃到視界外，同時(shí)面積定理的一個(gè)重要結(jié)果是，合并黑洞輻射出的引力波的能量是有上限的。

為此霍金和另外兩位物理學(xué)家還合作連夜寫出了一篇題為《黑洞的熱力學(xué)定律》的論文，總結(jié)了與熱力學(xué)定律相似的一系列關(guān)于黑洞的定律。

他們?cè)谠撜撐闹兄貜?qiáng)調(diào)了黑洞的溫度為零（由于沒有任何東西可以逃脫黑洞，因此它們不會(huì)有輻射），因此也不具有物理熵。

物理熵的概念是由德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯于1865年所提出的，最初是用來描述“能量退化”的物質(zhì)狀態(tài)參數(shù)之一。

但是，令我們偉大的霍金都萬萬沒想到的是，他自信不已的論據(jù)竟一朝被普倫斯頓大學(xué)的那個(gè)午后給打破了，這究竟又是怎么“肥死”？

就在那個(gè)陽(yáng)光明媚的午后，惠勒和當(dāng)時(shí)還是研究生的貝肯斯坦正在普倫斯頓大學(xué)悠然自得地喝著下午茶。

這時(shí)惠勒突發(fā)奇想，問他的學(xué)生貝肯斯坦：

“老弟，假如你喝不完這杯熱茶，想把他倒進(jìn)黑洞中，你覺得會(huì)發(fā)生什么？”

惠勒意思當(dāng)然不是說這樣的一杯熱茶會(huì)把黑洞給燙傷，這個(gè)假設(shè)是熱茶既有熱量又有熵，但一切物質(zhì)被黑洞吞下后就消失不見了，造成總體的“熵值”似乎不是增加而是減少了，這不是有悖熱力學(xué)第二定律嗎？

為此一心想要推倒霍金的貝肯斯坦直接大膽的提出了黑洞無毛卻有熵的論斷。他認(rèn)為：

“當(dāng)扔進(jìn)黑洞一些物質(zhì)，例如像惠勒所說的那杯茶后，黑洞便會(huì)獲得質(zhì)量，黑洞的面積是和質(zhì)量成正比的，質(zhì)量增加使得面積增加，因而熵也增加了。黑洞熵的增加就會(huì)抵消被扔進(jìn)去的茶水的熵的丟失。”

雅各布·貝肯斯坦

因此貝肯斯坦便火速的在論文中發(fā)表了黑洞的熵應(yīng)該正比于黑洞事件視界截面的面積。

霍金這是怎么也沒想到會(huì)有人這樣來反駁自己的觀點(diǎn)，當(dāng)他看到貝肯斯坦的論文后，頓時(shí)感到很不以為然，覺得貝肯斯坦完全曲解了自己的意思，他反駁道：

“我的面積定理是用微分幾何和廣義相對(duì)論證出來的，根本沒有用到熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理，怎么會(huì)有熱呢？而且，一旦黑洞有溫度，就應(yīng)該有熱輻射。黑洞是個(gè)只進(jìn)不出的天體，怎么可能輻射出東西來呢？”

這場(chǎng)diss大論戰(zhàn)由此拉開了序幕，氣憤不已的霍金在1973年的一次暑期學(xué)術(shù)研討會(huì)上，就跟另外兩個(gè)專家（卡特和巴丁），三個(gè)人合寫了一篇論文，用嚴(yán)格的微分幾何diss了貝肯斯坦的公式，說這個(gè)公式本身并沒有錯(cuò)，但是它不是真正的熱力學(xué)公式。

貝肯斯坦這邊頓時(shí)陷入了一個(gè)非常尷尬的境地，然而他的導(dǎo)師惠勒卻很支持他的看法，霍金的朋友前蘇聯(lián)物理學(xué)家澤爾多維奇、斯塔羅賓斯基也認(rèn)為黑洞輻射粒子的存在好像也不是不可能。

眼看著自己的老鐵都不曾想站在自己這邊，霍金開始嘗試著倒過來想，先假設(shè)貝肯斯坦是對(duì)的，那么黑洞就真有溫度，就應(yīng)該有熱輻射射出。

因此霍金二話不說便搭乘最早的班機(jī)來到莫斯科，與澤爾多維奇和斯塔羅賓斯基討論了超輻射的問題。

經(jīng)過日夜的討論和研究，霍金認(rèn)為澤爾多維奇和斯塔羅賓斯基關(guān)于超輻射的討論在物理上是可靠的，但不太喜歡他們計(jì)算超輻射的方式，因此霍金在他們的基礎(chǔ)上提出了霍金輻射與霍金溫度。

然而這兩項(xiàng)理論對(duì)霍金來說都是如此的難以接受，因?yàn)樗麖淖约旱淖C明中得出的卻是貝肯斯坦的論斷是正確的結(jié)論！

于是經(jīng)過了半年多的努力，霍金終于在1974年證明了黑洞確實(shí)有熱輻射，黑洞的溫度是真溫度，而黑洞表面積確實(shí)是熵，就是黑洞熵。

霍金的黑洞熱輻射論文

就是有了和貝肯斯坦的這次大論戰(zhàn)，可以說是促進(jìn)了黑洞研究的大進(jìn)步，嚴(yán)格證明黑洞有熱輻射是霍金一生中最卓越的成就，后來人們就把黑洞熱輻射稱為霍金輻射。

第二次論戰(zhàn)

隨著第一次論戰(zhàn)的結(jié)束，霍金在首次論戰(zhàn)中的落敗也讓自己得到了更多學(xué)術(shù)上的醒悟。

但是，隨之另一個(gè)問題就來了，很多人開始指出在霍金的理論中提到的黑洞輻射并不包括黑洞內(nèi)部物質(zhì)的任何信息，因此是否一旦這個(gè)黑洞濃縮并蒸發(fā)消失后，其中的所有信息就都隨之消失了？

因此廣受熱議的“黑洞信息悖論”便由此誕生，其實(shí)在該悖論中提出了一個(gè)疑問：那些落入黑洞的信息發(fā)生了什么？

為了解釋黑洞里的信息到底去哪里了，為什么會(huì)消失，

霍金提出了黑洞可能可以通往另一個(gè)宇宙空間，這正好可以用來解釋被黑洞吞噬的物質(zhì)和能量去了哪里。

但這個(gè)觀點(diǎn)卻受到了當(dāng)時(shí)量子物理學(xué)者的質(zhì)疑，其中叫囂最猛的就是美國(guó)加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家約翰·普瑞斯基爾。

這哥們是完全反對(duì)霍金的觀點(diǎn)，他們認(rèn)為，如果被黑洞吞噬的信息消失的話，這將違背物理學(xué)的根本定律，極大的動(dòng)搖人類迄今為止所構(gòu)建的物理學(xué)根基。

為此霍金和約翰·普瑞斯基爾進(jìn)行了20世紀(jì)最為著名的一次打賭，也是霍金的第二次論戰(zhàn)，賭注竟然是：

輸者向勝者提供一部百科全書......

這次的論戰(zhàn)一戰(zhàn)就是20年，一直到2004年，霍金的態(tài)度卻發(fā)生了讓人大吃一驚的逆轉(zhuǎn)。

他在都柏林舉辦的“第17界國(guó)際廣義相對(duì)論和萬有引力大會(huì)”上表示了自己對(duì)有關(guān)信息，問題的看法錯(cuò)了，他重新的進(jìn)行了早期的計(jì)算，得出了這樣的結(jié)論：

“黑洞里沒有我曾設(shè)想過的子宇宙分支，物質(zhì)信息仍然牢牢地保存在我們這個(gè)宇宙里。我很遺憾這讓科幻迷們失望了，但如果物質(zhì)信息被保存了，我們就不可能利用黑洞去別的宇宙空間旅行。

如果你跳進(jìn)一個(gè)黑洞，你的物質(zhì)能量將以一種‘被撕裂'的形式返回到我們的宇宙中，其中包含你以前的信息，但是已經(jīng)處于無法辨認(rèn)的狀態(tài)?！?/p>

霍金自敗賭局的言論掀起了軒然大波，無數(shù)霍金的支持者頓時(shí)感到信念崩塌，畢竟苦苦研究了幾十年，卻在一朝之間被全盤否定。

“科學(xué)賭徒”霍金？

當(dāng)上面這個(gè)集科學(xué)研究、寫書和出演影視角色配音于一身的霍金站在你面前，你可曾想過他是個(gè)知性“賭徒”，而且還是一位“賭性”難改的著名賭徒？

不過相對(duì)于他在學(xué)術(shù)上取得的驚人成就而言，霍金押賭的本事卻要遜色許多，十賭九輸?shù)乃虼说玫揭粋€(gè)“賭亡”的昵稱。

栗如：

1974年，霍金和索恩打賭，賭的就是當(dāng)時(shí)被人們普遍懷疑是黑洞的天鵝座X-1不可能是黑洞，而賭注卻是一年的色情雜志《閣樓》，后來天鵝座X-1的黑洞身份被證實(shí)，霍金真的給索恩訂了一年的《閣樓》，結(jié)果被索恩的老婆臭罵了一頓。

再栗如：

2000年，霍金下注100美金，賭“上帝粒子”希格斯玻色子不會(huì)在任何對(duì)撞機(jī)上被發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了宇宙物理學(xué)家和粒子物理學(xué)家之間曠日持久的口水戰(zhàn)。

2012年7月，歐洲核子研究中心宣布在LHC上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很有可能是希格斯玻色子的新粒子，霍金只好認(rèn)賭服輸，給希格斯寄去了一張100美元的支票。

其實(shí)關(guān)于霍金的這些“賭博”而言，霍金曾解釋過他自己的“賭博”觀：

如果自己輸了，對(duì)方將會(huì)貢獻(xiàn)一個(gè)很偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，而反過來自己如果贏了，那對(duì)于科學(xué)界來說可能不會(huì)帶來什么，但是至少自己能贏得賭注，也不會(huì)不開心。

那么你們現(xiàn)在知道霍金好賭，可是在超模君眼里，在這些好賭的背后，卻是霍金本人對(duì)待科學(xué)研究最真摯的熱情。

霍金用一生的時(shí)間去攀爬物理科學(xué)的高峰，支撐他的是探索自然追求真理的科學(xué)精神，與決不茍活務(wù)求意義與價(jià)值的生命精神。

他的人生就是要告訴全世界，任何時(shí)候都要積極對(duì)待生命的存在，任何生活中的挫折和煩惱都不應(yīng)該成為放棄的理由。

一段生命終將消逝，但他則選擇了用生命中最耀眼的光輝去照亮了前程。