霍金生平有哪些事跡?
1916年,愛因斯坦發表了廣義相對論,不久,德國物理學家史瓦西得到了廣義相對論方程的壹個精確解。他預言存在5種不旋轉、不帶電的“黑洞”,並算出若要成為“黑洞”,壹個質量如太陽的星體,其半徑必須縮到2.96公裏,而地球則需壓縮到半徑為0.89厘米。史瓦西提出“黑洞”概念在當時未受到人們的普遍重視。直到20世紀70年代,有壹位科學奇才,把量子力學與廣義相對論結合起來,進行“黑洞”表面量子效應的研究,使“黑洞”理論研究向前推進了壹大步,他就是世界著名的物理學家霍金。
史蒂芬·霍金是英國理論物理學家,世界公認的引力物理科學巨人,是當代最重要的廣義相對論家和宇宙論家。1942年1月8日他生於英格蘭的牛津,其父母都在牛津城接受過高等教育。父親法蘭克·霍金是壹位有名的醫生和生物學家。母親伊莎貝爾研究哲學、政治和經濟學。霍金有兩個妹妹和壹個弟弟。霍金的父母非常註意從小培養孩子對科學的興趣。根據幾個孩子興趣的不同而實行不同的教育方式。霍金從小非常富有想像力,他曾想出進入自己屋子的11種辦法。但是,他的語言不能同他的思維同步,有時講話還結巴。
霍金在五年級的時候,曾與幾個同學壹起找了許多零件制造了壹臺電腦,當時許多人到學校參觀,引起了壹場不小的轟動。1959年,霍金中學畢業並考入了牛津大學,這時他才17歲。在牛津大學霍金選學了他所喜歡的物理學,當時他在班上表現極為突出。有壹次,教師布置了13道題,其他同學做了壹星期,只解出壹兩道題,而他只用壹個上午,便做了10道。他的同學說:“與他同行並進是不可能的,我們就像來自不同的星球。”
然而在大學的第三年,霍金的身體出現了麻煩,他的手已不像過去那樣靈活了,腿腳也不便利,並且幾次從樓梯上跌下去。但他當時並沒有意識到這壹征兆的嚴重性。當年秋天,霍金申請到劍橋大學做研究生,攻讀宇宙學博士。在他進入劍橋大學後不久,21歲生日剛剛過完,他就住進了醫院,後經過專家的多次會診,被診斷為患了肌肉萎縮性側面硬化癥,無方可醫。出院後不久的壹個晚上,他做了壹個被處死的噩夢。夢醒後,他忽然意識到:“如果被緩刑的話,還有事情值得做。”於是,他重新振作起來,開始了天文學研究生涯。隨著時間的流逝,霍金的病情緩和下來,但只能依靠輪椅活動。1965年,霍金開始有關黑洞問題的研究。1974年,32歲的霍金發現,“只進不出”的黑洞具有壹種完全出乎意料的特性,即由於量子力學的“隧道效應”,它會穩定地向外發射粒子,考慮了這種“蒸發”,黑洞就不再是絕對“黑”的了。他的這個驚人的創見發表幾星期後,英國皇家學會就宣布他當選為該會會員,霍金成了這個世界聞名的學會有史以來最年輕的會員之壹。
霍金提出“黑洞蒸發理論”的同時,他又把量子力學和引力理論結合在壹起,創造了“量子宇宙論”。他說,根據量子力學,空間中充滿了粒子和反粒子。黑洞存在時,壹個粒子可以掉到黑洞裏面去,留下它的伴侶就是黑洞發射的輻射。這就是霍金提出的被人們稱為“霍金輻射”的黑洞輻射論。霍金的名字也因此在科學史上不朽。霍金還證明每個黑洞都有壹定的溫度,而且溫度的高低與它的質量成反比。也就是說,質量大的大黑洞溫度低,加上引力強,“蒸發”慢,壽命可能非常漫長;相反,質量小的小黑洞溫度高,加上引力弱,“蒸發”快,壽命可能只有短暫的壹瞬間。更有意思的結果是,黑洞的“蒸發”使它的質量減少,質量減少使它的溫度升高,溫度升高使它“蒸發”更快,“蒸發”更快使它質量更少,質量更少(這個“質量更少”是相對的)使它溫度更高……如此循環反復越演越烈,最後終於以壹場猛烈的爆發而告終。他的同事為他的理論歡呼。但是也有不少學者不相信霍金的黑洞輻射理論。當時蘇聯的天文學家也不相信,但是半年多以後,他們主動改變了態度,認可了霍金的觀點。
由於其不同尋常的遭遇及在天文學上的傑出成就,霍金獲得了許多榮譽。1975年,梵蒂岡授予霍金“有傑出成就的年輕科學家”稱號。1978年,他又獲理論物理學領域的最高榮譽“愛因斯坦獎”。1980年霍金被選為盧卡遜教授。這是壹個十分崇高的職位,歷史上只有牛頓等幾位大科學家擔任過這壹教席。1982年霍金接受了聖母大學、芝加哥大學、普林斯頓大學和紐約大學的榮譽學位。伊麗莎白女王還封他為英國的榮譽騎士。1988年,霍金出版了《時間簡史》後,被廣泛尊崇為繼愛因斯坦後最偉大的理論物理學家。
霍金以重病之身軀克服人們無法體會的病痛折磨,奮力拼搏,取得了令世人矚目的成就。但是禍不單行,1984年他在壹次訪問日內瓦時得了肺炎,進行了氣管切除手術,使他完全失去了講話能力。在這壹段時間裏,他惟壹與人溝通的方法就是由別人指著拼寫板上的壹個個字母,當指的是他要的字母時,他就揚起眉毛,如此壹個字母壹個字母地把詞拼出來,交談十分困難,更不用說寫科學論文了。美國壹位電腦專家得知霍金的不幸遭遇後,給他寄來了壹套電腦軟件。他用手或眼睛的運動來控制和選擇所需要的字母拼成詞,然後由語言合成器說出來。
霍金面對隨時可能死亡的威脅,絲毫沒有退縮。相反地,他意識到對他來說時間可能是短促的,他必須非常快速和專心致誌地從事研究工作。從20世紀70年代到今天,他先是被禁錮到輪椅上,後來又失去說話的能力,但他那枯槁的軀體裏卻有壹個出類拔萃的頭腦和壹顆不屈不撓的心。他每活壹天都是在創造壹個新的醫學紀錄。直到今天,他還在艱難地活著、戰鬥著。