纪念史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking):霍金学术研究(75年-89年)

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学术生涯-1975年–1989年

霍金于1975年回返剑桥大学担任大学教授。在那时期,人们对于黑洞与研究黑洞的物理学者有浓厚的兴趣,时常可以在报纸杂志或电视媒体看到霍金的访谈。学术界也多次表扬他在宇宙学的成就。1975年,因为在相对论领域取得极重要研究成果,他与彭罗斯获颁爱丁顿奖章。

同年,他荣获庇护十一世金牌。隔年,被授予麦克斯韦奖、海涅曼奖[34]与休斯奖章。1977年,升任为引力物理学讲座教授。翌年,获得爱因斯坦奖与牛津大学荣誉博士学位。

卢卡斯数学教授席位是剑桥大学授予物理学者的一个最高荣誉职位。1979年,霍金成为第十七位卢卡斯教授。

他的就职演讲的题目为《是否即将看到理论物理的尽头?》。在演讲中,霍金坦率预测,在本世纪结束之前,量子力学与广义相对论将会被合并在一起,N=8超引力理论是万有理论的首选。超引力理论衍生自超对称理论,N=8超引力理论预测引力子有8种超对称伙伴,即8种引力微子,该理论因此而得名,它是唯一能够正确表述4维时空的理论。这是一个非常复杂的理论,除了上述引力子与引力微子以外,还有154种其它尚未发现的粒子。

霍金在演讲结束前又预测,就研究理论物理的能力而言,电脑将会超越人脑,就算这不是理论物理的尽头,这也可能是理论物理学者的尽头。那段时期,由于怀尔德患重感冒,霍金一度被送到疗养院,直到两个人都恢复健康了才回家。自此,霍金勉强地接受一些家庭医护服务。最初,他觉得这会侵犯到他的私生活,但后来,他发现这也会带来很多方便。

为了更快捷地发掘宇宙的奥秘,霍金决定改变他研究物理的方法,不再坚持踏实的数学证明,他变得更为凭靠直觉,更带推测性。他告诉索恩,“在正确与严密这两种选项之间,我宁愿选择正确。”严密不一定是获得正确结果的最好方法,有时候,过度注重细节,可能会导致忽略大局。

1981年,一场物理会议在批评思想家维尔纳·艾哈德位于旧金山的豪宅举行。霍金在会议中提出黑洞佯谬:由于黑洞发射霍金辐射的频谱如同理想热辐射,当黑洞因霍金辐射而最终消失之时,所有信息也会不可逆地遗失。在黑洞学里,信息指的是粒子的种类、性质与组态等等。霍金严重警告,信息的遗失是物理学的一大危机,因为这意味着无法按照物理学的理论来预测未来。黑洞佯谬违反了量子力学的基本原则,即“信息守恒定律”:宇宙不会遗失任何信息。黑洞佯谬引起了延续多年的激烈辩论,霍金与李奥纳特·萨斯坎德、杰拉德·特·胡夫特之间因此开启了名为“黑洞大战”的论战。

霍金将理察·费曼原创的总和历史方法应用于研究宇宙的起源,这涉及到总和宇宙的每一种可能历史,也就是说,总和在时空的每一条世界线可能发生的事件。这意味着必须考虑宇宙的边界条件。1981年,在梵蒂冈教皇科学学会主办的一场会议里,霍金发表了论文《宇宙边界条件》。他提议,宇宙可能没有边界(没有起源或终结)。

两年后,他与詹姆斯·哈妥共同提出宇宙无边界模型。在普朗克时期之前,由于量子力学的不确定性原理,宇宙没有时空边界;而在大爆炸之前,时间并不存在,宇宙起源的概念毫无意义。[37]经典大爆炸模型的初始奇点被改变为像北极区域一般;北极是所有朝北线相交与结束之点,没有比北极更北的地方。

霍金对于时间箭头做了颇多研究。他在1985年发表的一篇论文里声称,假若无边界提议是正确的,则宇宙最终会停止膨胀,开始坍缩,在这坍缩过程时,时间会朝着反方向流逝。这论点极具争议性。他曾经指导过的学生唐恩·佩吉发表论文反驳此结果。经过一番功夫,佩吉与另外一位学生雷蒙·拉弗兰姆,成功说服了霍金,促使霍金承认错误,并且撤回这概念。

由于先前卓越的研究成果,霍金得到更多奖章。1981年,他被授予弗兰克林奖章。[12]:274隔年,又获颁英帝国司令勋章 (CBE)。奖章不能被直接用来支付日常开销,为了筹措孩子教育与家庭生活所需的费用,霍金决定撰写一本大众读者可以看得懂,解释宇宙奥秘的科普书籍。他并没有找学术出版社承担发行的工作,而是与商业出版社签约,因此得到一大笔预付款。这本书的书名为《时间简史》,首稿于1984年完成。

经过多次编缀,该书于1988年出版发行。这本书快速飘升至美国与英国的畅销书排行榜第一名,并且占据那位置好多个月,很快地就卖出一百万本。

至2001年为止,这本书至少被翻译成35种语言,销售超过九百万本。[39]霍金已成为大众明星,各种媒体都争相报导有关他的消息。《新闻周刊》杂志甚至在封面刊登了他的肖像,称他为“宇宙大师”。

虽然霍金赚了很多钱财,但此时他已成为公众人物,必须面对很多新挑战。但他觉得乐在其中,他到处旅游,推销他的著作,常常参与派对与舞会至三更半夜。

霍金似乎无法拒绝邀请,他也很少杜门谢客,因此减少了做研究的时间,甚至他的学生们都觉得他的“课外活动”太多。霍金的超高人气引起有些酸葡萄人士忌妒,他们认为这全是因为霍金的残障。尽管如此,他仍然不断获得各种荣誉,包括五个名誉学位与七个国际奖。1988年,他与彭罗斯共同获得沃尔夫奖,表彰他们“对于广义相对论的重要研究,这些研究显示了宇宙奇点的必要性和与黑洞相关物理。”

隔年,英国女皇伊丽莎白二世颁予名誉勋位,以肯定他对国家的重大贡献。


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