他受到了致命的打击,感到绝望,觉得自己的人生就像一场悲剧 。“为什么这种事情会发生在自己身上?”他也曾这样问自己 。住院的时候,他遇到一件事情,他临床的一个患白血病的男孩死了 。这给他带来很大的触动,他意识到,如果自己的生命还能延续一段时间,他还可以做很多有价值的事 。
那个时候,简?怀尔德的出现和他们之间的爱情给了霍金新的希望,霍金重新恢复信心 。为了自己,为了两个人的未来,霍金决定要努力拿到博士学位,在宇宙学方面做一些工作 。
大家诞生:丰富的学术成就
大家可能都会把霍金和黑洞联系起来,同行们称他是上世纪70年代以来在引力和黑洞领域作出杰出贡献的众多学者之一,究竟霍金做出了哪些学术成就呢?让我们一一了解下 。
成果1:宇宙早期有一个奇点
1965年,数学家罗杰?彭罗斯发现:假设恒星在生命末期会坍缩成黑洞,那么不论恒星原本状况为何,不论它怎样坍缩,它会在黑洞中心坍缩成一个密度无穷大、曲率(弯曲程度)无穷大的时空奇点 。彭罗斯提出“自然界憎恶裸奇异点”,因为奇点总是隐藏在黑洞的视界中 。
霍金看到彭罗斯的工作之后,想到如果时间起点存在一个奇点,那么自然界就不一定憎恶裸奇点了,因为时间起点处的奇点不能被隐藏起来 。讨论之后,霍金与彭罗斯二人便开始研究这一课题 。1966年,他们联合发表了《奇点与时空几何》,并获得了亚当斯奖 。
在他们研究该课题之前,也有一些科学家认为,如果根据理论来回溯扩张的宇宙,那么时间起点处情况很复杂,粒子将相互碰撞而弹开,产生一个混沌的火球 。1969年,二人发展了一种新的数学技巧,用来分析时空中各点的相互关联,消除了粒子间紊乱作用所引起的混沌 。他们的结论是,如果广义相对论是对宇宙的正确论述,那么在时间的起点处存在一个奇点 。这一奇点同黑洞中心的奇点具有相同的性质,物质密度无限大 。
文章插图
△(图片来源于https://m.baidu.com/tc?from=bd_graph_mm_tc&srd=1&dict=20&src=https://www.44400.cn/
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成果二:运用广义相对论发现,黑洞表面积不减
在黑洞的实际概念还很模糊的年代,霍金将研究的关注点从奇点转移到黑洞视界周围,即最靠近黑洞“表面”所发生的事件 。研究兴趣发生改变有多个原因 。
一方面,无论理论预言奇点处发生什么,都不可能用观测来检验,因为奇点被隐藏在黑洞视界内部(当然处于时间起点处的奇点除外) 。但是黑洞视界处的事件,将可能被观测探测到 。另一方面,70年代重要的发展,是来自于比光学波长更短的X射线,使得黑洞候选体的发现不无可能 。在这些背景下,霍金与彭罗斯期待发展一种方式,来描述黑洞的视界 。
1970年11月,霍金与简的第二个孩子露西刚出生不久 。一天晚上,霍金慢慢地脱衣服准备睡觉 。突然间,他意识到彭罗斯和他在66年发展的证明奇点的技巧(提出了一个黑洞视界的实用数学定义),有许多技巧应该可应用于黑洞 。
那天晚上,他想到:如果有物质或辐射落入黑洞,黑洞的表面积会增加 。即使是两个黑洞互相碰撞而合并在一起,新的黑洞的表面积也大于(或等于)原先两个黑洞的表面积之和 。这便是黑洞表面积不减 。
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