摘要：霍金是20世纪最杰出的物理学家之一，他的名字紧紧和相对论、黑洞和宇宙学联系在一起，其作出的贡献对于人类也是具有划时代的意义。这样一位负有盛名的伟大科学家即使在面对他人的质疑时，都会坚持以科学真理为底线，不惜推翻自己的结论，体现了霍金作为科学家求真务实的科学精神。
关键词：霍金； 自我否定 ；真理
他是一个瘫坐在轮椅上长达50年之久的弱者，但他又是20世纪最杰出的物理学家之一；轮椅限制了他活动的范围，但他的大脑却可以遨游在整个宇宙，他就是斯蒂芬·霍金。无论是在物理学界，还是对于广大的普通青年学子中，史蒂芬·霍金无疑都是一个响当当的名字，更是一个“超级巨星”。著名理论物理学家李淼这样评价：“霍金是继爱因斯坦之后社会影响最大的科学家，今后五十年也许不会再有社会影响这么大的科学家出现。就物理学上的成就来说，霍金当然是20世纪下半叶最大的物理学家之一。”
一、奇点定理
1942年1月8日，正值伽利略诞辰300周年，史蒂芬·威廉·霍金出生于英国牛津，父母亲都是牛津大学的高材生。这样的日子似乎能够让人们产生丰富的联想，不过在后来的采访中，霍金说：“牛津当天的新出生婴儿有27万之多。”霍金的幽默似乎是与生俱来的，至始至终没有变过。小学时的霍金学习成绩很一般，老师们并不看好他，但是他对物理现象很感兴趣，在和同学们的聊天中经常会问一些超越同龄人知识范畴的问题，如：宇宙为什么会有红移？是不是光子在路上走的疲劳了？等等，因此同学们给他起了个外号——爱因斯坦。
1962年，进入剑桥大学，师从天体物理学家斯亚玛（Dennis William Sciama）攻读宇宙学博士学位。当时学术界主要是两种宇宙模型：一个是伽莫夫的火球模型（俗称大爆炸模型）；另一个是霍伊尔的稳恒态模型。起初是想投考霍伊尔的研究生研究稳恒态宇宙模型，但是最后未果。在研究生阶段，霍金结识了霍伊尔的学生—纳里卡，共同研究稳恒态模型，结果却发现霍伊尔模型中有一个系数是无穷大，从而推翻了该模型，使大爆炸模型成为天文界和物理学界唯一公认的宇宙演化理论。一年后，霍金就被诊断患有ALS，也被称为肌萎缩侧索硬化症。
1970年，经导师的介绍，与数学家罗杰·彭罗斯相识，他们一起证明了奇点定理，完成了博士论文。奇点定理说明：只要广义相对论成立，因果性良好，有物质存在，就至少有一个物理过程，其时间存在开始或存在结束，或既有开始又有结束。关于时间开始或结束的问题，本是神学工作者的任务，而这两位科学家却给出了人类历史中关于时空的第一个数学定理，数学界称之为“数学的一小步，宇宙学的一大步”。霍金认为数学方程式是表达宇宙学思想最好的工具和最简练的方式。
二、面积定理
在我们生存的这个宇宙时空中，有一种实实在在存在的区域，连光都逃脱不了该区域，这就是在一些科幻大片中常常出现的神秘天体——黑洞。迄今为止科学家们已经对其展开了广泛的研究，但仍无法真正理解它，也无法描述其本质，而且受限于当代的科学技术水平，我们至今无法观察到这一神秘天体。1972年，霍金仅仅通过微分几何证明：黑洞的表面积，只能随时间增大，不能减小。进一步推论：一个黑洞不能分裂成两个，但两个可以合成一个。对此美国物理学家惠勒的研究生贝肯斯坦却认为黑洞的表面积是熵，并给出了贝肯斯坦公式。这是霍金的发现第一次遭到质疑，霍金对此很不以为然，甚至在1973年的一次暑期学术研讨会中，联合另外两位专家Cater和Bardeen，一起撰文反驳贝肯斯坦的观点：一是关于黑洞的表面积是从微分几何中推导出来的，并没有引进热效应；二是如果黑洞有温度，就会向外热辐射， 这与“黑洞悖论”相矛盾。
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三、黑洞辐射
面对质疑，霍金并没有完全置之不理，而是选择重新审视自己的发现。1974[霍金的自我否定]年霍金经过半年多的努力，通过严格的微分推导，证明了黑洞确实有热辐射，这就是震惊世界的“霍金辐射”，也是霍金一生中最卓越的成就，并由获得世界理论物理研究的最高奖——爱因斯坦奖。此他的老师斯亚玛自豪地说：“霍金毫无疑问是20世纪最伟大的物理学家之一”。
四、信息守恒
1967年，霍金与卡特尔证明了黑洞的无毛定理：对洞外的观测者来说，坍缩进黑洞的所有物质的信息全部丢失，只有总质量（M）、总角动量（J）和总电荷（Q）除外，失去的信息永远保留在黑洞内部。为此，在1997年，霍金和研究时间机器的索恩与普雷斯基尔打赌，前者认为黑洞中的信息丢失了，而后者认为黑洞中的信息不会失去，一定会以某种机制跑出来，赌注是一本《棒球百科全书》。2004[霍金的自我否定]年7月21日，在爱尔兰的都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上，霍金宣布了他对宇宙黑洞的最新研究成果，表示他自己原来的观点是错的，信息应该守恒。他说：“黑洞里没有我曾设想过的子宇宙分支，物质信息仍然牢牢地保存在这个宇宙里。我很遗憾这让科幻迷们失望了，但如果物质信息被保存了，就不可能利用黑洞去别的宇宙空间旅行。如果跳进一个黑洞，物质能量将以一种被撕裂的形式返回到宇宙中、其中包含以前的信息，但是已经处于无法辨认的状态。”
五、霍金的精神
1、与生俱来的幽默
2018年3月14日，霍金逝世，享年76岁。在生命奇迹不断上演的76年里，霍金不断地尝试着各种事物，如：拍电视剧、唱摇滚歌曲、出版科普书籍、登陆南极等等，改变着人们对科学家的印象。科学家不是只会坐在办公室或实验室里，埋头钻研学术知识的人，离开工作岗位后也是一个有血有肉有情感的普通人。常常在霍金的公开讲座中，都会爆发笑声和口哨声，留下了一个个经典的段子。霍金更是一个情场高手，传记电影《万物理论》重现了当年霍金和简相识的画面：穿着礼服的少年身材瘦削，戴着黑框眼镜，棕金色的头发齐眉，书生气十足，夜空中绽放着绚丽的烟花，草地上的帐篷挂满彩灯，犹如满天繁星，一对少男少女在人群中翩翩起舞。然而他们的婚姻，在陪伴了20多年后走到了终点，随后霍金与照看他的护士伊莱恩结婚。
2、坚忍不拔的意志
在被病魔宣判死期之后，面对青春年华和自己所爱的人，霍金也一度意志低沉，他不敢相信这一切竟然发生在自己的身上。住院期间看到了太多的生离死别，霍金忽然明白了人生的意义，与简的爱情就是那指引人生的灯塔。他开始发奋学习，获得博士学位，以此来养家糊口。“虽然称为工作可能不尽正确，因为有人曾经说过，科学家和妓女是靠着做自己爱做的事情来赚钱。”霍金在自传中写道。1985年霍金在访问北京师范大学时，突然提出要登长城，当时长城的基础设施有限，不方便接待行动不便者。在霍金强烈的要求下，北师大的学生硬是把霍金抬上了长城，也算是一条“好汉”了。在访华期间，霍金为了给女儿挣学费还抽时间完成他的科普著作——《时间简史》，后来成为全球销量最好的科普书籍。
3、求真务实的精神
霍金留给我们的最深刻的印象就是勇于探索、坚持真理的科学家。每当自己花费巨大艰辛研究出来的成果遭到质疑时，霍金并没有选择去掩盖真相，维护自己的崇高形象。他有着作为一名科学家的责任和追求真理的信仰，他的任务不是让自己扬名立万，而是帮助人类探索无边的宇宙，为人类的科学事业做出自己的贡献。
参考文献：
[1]仵凤鸣.解析“奇点定理”[J].哲学评论,2010,(1):228-235.
[2]赵峥. 霍金在物理学上的位置——介绍杜欣欣和吴忠超编著的《无中生有——霍金与<时间简史>》一书[J]. 大学物理, 2007, 26(3):54-54.
[3] 蔡荣根, 曹利明. 黑洞的本质[J]. 科学通报, 2016, 61(19):2083.
论文作者:付蓉1,,商熔钢2
论文发表刊物:《科学与技术》2020年1期
论文发表时间:2020/4/29
标签：霍金论文; 黑洞论文; 自己的论文; 宇宙论文; 物理学家论文; 科学家论文; 定理论文; 《科学与技术》2020年1期论文;