史蒂芬·霍金的科普书《时间简史》幽默地介绍，牛顿出生在伽利略逝世的那一年，霍金出生在伽利略逝世的那天（1942年1月8日，正好是伽利略逝世300周年）。 牛顿曾担任剑桥大学卢卡森讲座教授，被广泛认为是继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家。 显然霍金对此感到自豪。 不知道霍金临终时是否幽默地回忆起自己去世的那一天是爱因斯坦139岁生日（3月14日）。 如果他想一想，他可能会感到有些自豪。
霍金是引力物理学的杰出继承者，从伽利略到牛顿再到爱因斯坦，他的引力物理学经历了数次升级。 他对广义相对论和宇宙学做出了巨大贡献。 虽然很难说霍金是“爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家”，但他可以说是最杰出的之一。 “理论物理学”的含义有时并不明确。 例如，霍金曾经发表过题为“理论物理学的终结已经到来吗？”的演讲。 这里的“理论物理”特指广义相对论和量子力学的统一。 如果他是爱因斯坦之后最著名的科学家，那就太好了。
1962年，牛津大学本科生霍金在知道自己只对理论感兴趣后，在理论粒子物理学和宇宙学之间选择了后者。 因为他觉得粒子物理学就像植物学，只有粒子，没有理论，而宇宙学有很好的理论（广义相对论）。 这仅仅反映了他当时作为学生的品味。 事实上，当时粒子物理正处于建立标准模型的过程中，“无理论”也是一个机会。 对于霍金来说幸运的是，宇宙学和天体物理学当时也即将得到巨大发展。 牛津大学没有宇宙学家，但剑桥大学有著名的霍伊尔教授。 于是霍金申请了剑桥大学，并被有条件录取，要求毕业成绩一流。 结果是他告诉牛津的面试官，如果他考了一流，他就去剑桥，否则他就留在牛津。 这种风格后来频繁出现在霍金的演讲和赌注中。
20岁的霍金虽然以一流的毕业成绩来到剑桥，但他并没有如愿成为霍伊尔的学生，因为霍伊尔的学生太多，而且是个大忙人，经常去美国的天文台。 霍金被指派了一位他从未听说过的西阿玛讲师。 这就是霍金的幸运。 一方面，与著名的霍伊尔教授相反，西阿玛的讲师始终留在学校，随时为学生提供各种帮助，让学生自由成长。 运气还有另外一个方面。 当时，稳态宇宙学（相信宇宙一直存在）和大爆炸宇宙学（相信宇宙起源于大爆炸）还没有定论。 霍伊尔是稳态宇宙学的领军人物。 在BBC广播节目中，他以讽刺的语气给出了“大爆炸宇宙学”这个名字。 另一方面，西亚马对这两种理论没有偏好，对大爆炸宇宙学也没有偏见。 导师的这种态度显然也非常重要。 霍金的经历值得青年学生借鉴。
霍金刚过21岁生日，就被诊断出患有肌萎缩侧索硬化症，又称运动神经元病、卢伽雷氏病，俗称肌萎缩侧索硬化症。 霍金经历了一段抑郁症时期，并迷上了瓦格纳的歌剧。 后来，在父亲的建议下，他回到剑桥继续学业。 在剑桥火车站，我遇到了简·沃尔德，我对她有些了解。 两人相爱，这给了霍金支持。
霍金的研究工作逐渐完善。 他的首要工作之一是修改霍伊尔和他的学生提出的理论。 当时在伦敦伯克贝克学院任教的彭罗斯在非常广泛的条件下证明了奇点（密度和时空曲率无穷大的点，从而使广义相对论失效）在引力坍缩中普遍存在。 霍金将其应用于宇宙的膨胀，并证明宇宙的膨胀是从奇点开始的。 这成为他博士论文的另一部分。
1965年，大爆炸宇宙学基本上击败了稳态宇宙学。 夏马和他的学生选择了大爆炸阵营，霍金很庆幸自己没有成为霍伊尔的学生。 夏天，霍金博士毕业，被剑桥凯斯学院录取为研究员，李约瑟任院长（剑桥的一个职位，学院提供薪水，并在系里做研究，相当于一名没有固定导师的博士后）物理学家霍金的贡献，与简结婚，后来育有3个孩子。 我在剑桥工作的时候，有一次去朋友家做客，得知那房子曾经是新婚不久的霍金夫妇租的。
霍金逐渐在同行中出名。 他和彭罗斯证明，在广义相对论描述的一大类弗里德曼宇宙学模型中，奇点是不可避免的，因此在经典理论中，大爆炸起源于奇点。 然后他转向黑洞。 霍金表明，具有平滑视界的爱因斯坦方程的平稳解必须是轴对称的。 1970年，霍金提出了黑洞事件视界面积不减定理，这意味着黑洞的事件视界面积不会减少（事件视界是指黑洞外部的一个边界，在这个边界之内任何东西都不能越过这个边界）边界）。 然后以此为第二定律，巴丁（James）和卡特（）提出了黑洞动力学四定律，表明黑洞视界面积类似于热力学熵。 霍金还与卡特、以色列（David C.）和罗宾逊（David C.）合作，在一定前提下证明了惠勒（John）猜想的“黑洞定理”：黑洞只需由质量、电荷和旋转角动量组成描述。 这些都是霍金对经典引力理论的杰出贡献。 1973年，霍金和他的同学埃利斯出版了专着《时空的大尺度结构》。
20世纪70年代，霍金走上了统一量子力学和广义相对论的道路。 1973年，他天才地将量子力学应用于黑洞（经典广义相对论中的概念），并证明黑洞辐射粒子，即所谓的霍金辐射。 因此，黑洞质量的不断减少会导致黑洞蒸发。 这表明黑洞是有温度的，证实了贝肯斯坦（Jacob）提出的黑洞面积和热力学熵不仅相似，而且确实成正比，霍金给出的比例因子为1/4。 这超越了经典引力理论，因为霍金本人在几年前就基于此提出了黑洞的事件视界面积无法减小。
霍金辐射是霍金一生最伟大的科学成就。 由于效果很小，无法通过实验证实，但到20世纪70年代末已被科学界普遍接受。 由此造成的黑洞信息丢失至今仍是物理学家争论的热点话题，也曾是霍金和同事之间的一个赌注。 内容。 霍金也声名鹊起，32岁时成为英国皇家学会会员。1979年，他成为牛顿和狄拉克曾任职的剑桥大学卢卡森讲座教授。
提出霍金辐射的理论被称为弯曲时空量子场论，其中物质是量子的，但引力本身仍然是经典的。 此后，霍金进一步走向量子引力（引力本身的量子化）和量子宇宙学（利用量子力学波函数来描述早期宇宙）。 宇宙暴胀理论由古斯等人提出，霍金是研究“新暴胀”的人之一。 这种膨胀并不是通过古斯最初提出的赝真空的隧道效应而发生的，而是通过标量场势能的减少而发生的，并引起量子涨落，成为宇宙结构形成的种子。 霍金和哈特尔（詹姆斯）提出了宇宙无边界条件，声称在普朗克时间阶段，宇宙在时空上没有边界。 因此，大爆炸之前，是不存在时间概念的，所以“大爆炸之前”的问题也不存在。 意义。 霍金提出欧几里得量子引力，用虚拟时间代替时间，将时空从伪黎曼几何转变为黎曼几何。 他一直在发表论文，直到最近，2016年与佩里一起提出了所谓的“黑洞软毛”。
霍金的科学贡献超过了许多诺贝尔奖获得者。 然而，长期以来，他的理论研究工作并没有得到实验或观察的证实，而获得诺贝尔奖的研究成果必须得到实验或观察的支持。 所以霍金从未获得诺贝尔奖。
但事实上，这种情况不久前就发生了变化。 2016年2月，美国激光干涉仪引力波天文台（LIGO）宣布，他们于2015年9月14日直接探测到了引力波。这个引力波来自两个黑洞，并合并成一个大黑洞。 比较合并前后黑洞的总质量可以发现，大黑洞的质量平方大于原来两个黑洞质量的平方和。 黑洞的事件视界面积与其质量的平方成正比。 所以这证实了黑洞合并前后事件视界总面积并没有减少。 随后，LIGO和意大利引力波观测站VIRGO又检测到了数个黑洞合并产生的引力波。 结果与霍金黑洞面积不减定理一致。 去年诺贝尔奖揭晓前，我曾“预测”（实际上是希望）霍金将分享2017年诺贝尔物理学奖。
从广义上讲，霍金一生中最伟大的成就也许就是，作为一个患有ALS的人，他在物理学上取得了巨大的成就，并激励了全世界的人们！ 他的家人在他去世时的一份声明中强调，“他的勇气、坚持、卓越和幽默激励了全世界的人们”！
霍金的一生是伟大的一生。 1963年，当霍金首次被诊断出患有ALS时，医生表示他活不过两三年。 但之后他获得了博士学位，成为英国皇家科学院院士，并担任剑桥大学卢卡斯讲座教授，成为世界著名的科学家。 霍金用巨大的勇气战胜了可怕的疾病，成为了一位为人类做出巨大贡献的科学家。 霍金去年在庆祝他75岁生日的研讨会上说：“记住抬头仰望星空，不要低头看脚下。保持好奇心。无论生活看起来多么困难，总有你能做的事情。”
1985年，霍金在瑞士日内瓦患上肺炎。这实际上与他访华有关，因为他在中国期间感染了感冒，患上肺炎。 手术过程中，气管被割断，霍金完全无法说话。 在此之前物理学家霍金的贡献，医生曾询问简是否愿意让霍金脱离生命维持系统。 简坚决反对。 但随后霍金的 ALS 停止了进展。 当时他们的婚姻已经出现了问题，但直到1995年他们才正式离婚。 同年，霍金正式与照顾他的护士梅森结婚（他的前夫为霍金安装了电脑和语音合成器）轮椅）。 他们于2006年离婚。简于1997年正式结婚。她后来说：“除了我们的孩子之外，我仍然认为让霍金活着是我最大的成就。”
2002年，霍金再次访华。 当时我在剑桥大学理论物理与应用数学系工作，霍金也在那里。 我的办公室在一楼，经常看到他上下班经过我的窗子。 没过多久，我就知道他要来中国访问了。 霍金和系里的其他人一样正常上班和听课。 在其他人报告后，他会使用语音合成器提问。 还记得有一次彭罗斯做报告，会后茶歇时霍金来了。 彭罗斯向他挥手。 提交人还帮忙推轮椅。
霍金也是著名的科普作家和传播家。 他的《时间简史》是世界上最畅销的科普书籍，后来他还写了其他几本科普书籍。 虽然他写《时间简史》的初衷很大程度上是为了赚钱来支撑巨额开支，虽然据说很多人只是买了它就放在书架上，但作者还是仔细阅读了英文原版单词并认为它写得很好。 。 霍金的残疾与他所思考的浩瀚宇宙形成鲜明对比。 霍金坐在轮椅上，用语音发生器和合成声音谈论宇宙的奥秘，已成为人们熟悉的文化景象。 霍金已经成为当代世界的科学偶像，所到之处都有无数“粉丝”追随。 他还就许多国际公共事务和人类未来发表了看法。
霍金的科学工作的主线很像交响乐的旋律。 黑洞和宇宙定下了基调，经典广义相对论的变体与量子力学交织在一起。 然而，作为一个“无助”的ALS患者，他却能够深入洞察宇宙的奥秘。 这让我们感受到人类在宇宙中的重要性。
2002年，霍金在为他60岁生日举办的研讨会上表示希望将霍金辐射公式刻在他的墓碑上。 霍金得到的霍金辐射温度与黑洞的质量成反比，系数由光速、万有引力常数和普朗克常数组成。 由此可以得到贝肯斯坦-霍金黑洞熵公式，表明黑洞熵与事件视界面积成正比。 除了 1/4 之外，该系数是玻尔兹曼常数除以普朗克长度的平方。 普朗克长度由光速决定，它由万有引力常数和普朗克常数组成。 张首晟教授在微信朋友圈指出，黑洞熵公式统一了这三个基本常数。 万有引力常数代表引力，普朗克常数代表量子效应，普朗克长度代表引力的量子效应。 这让人想起量子理论的早期发展，当时普朗克和爱因斯坦提出光量子能量与频率成正比，比例系数就是普朗克常数。 我们还没有成功的量子引力理论。 如今的各种量子引力理论或许无法存续，但可以预见的是，霍金的辐射温度公式和黑洞熵公式将会存续，就像光量子能量公式在量子力学中仍然正确一样。 的。 这么多年过去了，霍金的名字仍然被人们铭记。 直到2018年，霍金会在数百年后被物理学家视为继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家吗？
