11年前的斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)乘坐零重力飞机来体验失重感。 正如霍金所说,“只要没有精神上的障碍,人们就不必受到​​身体障碍的限制。” (吉姆·坎贝尔/航空新闻网)

史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)从未学过的4个科学教训

甚至我们的科学英雄也不能对所有事情都做到正确。 让我们学习他们从未学过的课程。

1960年代,一位名叫史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的年轻理论物理学家以罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)的学生而闻名。 到20多岁时,他已经证明了广义相对论中的许多重要定理,并且在悲剧发生时是后起之秀:他被诊断出患有肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。 当他的肌肉变弱并且他的身体出卖他时,他显着地继续并扩展了他的工作,使用他自己独特设计的方法进行了出色而详尽的计算。 当他依靠轮椅行动不便时,几乎失去了所有的运动控制能力,他在时空物理学和黑洞领域,黑洞如何辐射和衰减以及它们是否丢失或保存信息方面取得了重要进展。 他的热门作品(如《时间简史》)启发了几代科学家和科学爱好者。 尽管他取得了所有成就,但仍有一些重大的科学课,他从未学习就死了。 甚至我们的英雄都不够完美。

黑洞不是空间中孤立的物体,而是存在于它们所居住的宇宙,星系和恒星系统中的物质和能量之中。 它们通过吸收和吞噬物质和能量而生长,但是由于霍金辐射的竞争过程,它们也会随着时间的流逝而失去能量。 (NASA / ESA哈勃太空望远镜合作项目)

从科学上讲,霍金取得了令人瞩目的成就。 他在职业生涯的头十年中为增进我们对宇宙的了解所做的工作比大多数物理学家一生所能做的要多。 他的早期工作集中于奇点定理,描述了宇宙的物理在广义相对论中的分解之处。 霍金证明这些条件在身体上很重要,而不仅仅是数学上的好奇心。 黑洞和其他奇异时空包含了它们。 霍金帮助对它们进行了分类和描述。 然后,他处理了事件视界,描述了它们的面积,温度和熵以及其他属性。 他写了两个事件视野合并的情况下发生的情况。 最著名的是,他将量子场论应用于事件视界附近的条件,发现黑洞通过我们现在称为霍金辐射的过程缓慢蒸发。 到1970年代中期,他已成为天体物理学领域的巨人。

在围绕黑洞事件视界的弯曲时空中,量子物理学的预测不可避免地产生了霍金辐射。 该图显示,是事件视界之外的能量产生了辐射,这意味着黑洞必须失去质量才能进行补偿。 (西格尔)

他还对社会产生了不可思议的影响,使他的工作和理论物理学的一些深奥的方面得到普及。 诸如“当您陷入黑洞时会发生什么?”之类的问题 或“宇宙是如何诞生的?” 霍金(Hawking)证明了怀疑论者是错的,卖出了数百万本他的书,后来因其好奇心和沟通技巧而成为偶像名人,这使霍金证明了怀疑论者是错的。 尽管他身体残疾并且无法表达自己的思想,但他在许多方面都表现出机智,幽默和乐观。 随着身体的进一步腐烂,他的头脑变得敏锐而好奇,他继续接受学生并撰写科学论文。 他甚至在病毒冰桶挑战中发挥了作用,这有助于为ALS研究筹集资金并提高知名度。 尽管身体健康,他仍然保持活跃,直到死亡。

两年前,霍金是科学,科学交流,航天和工业界众多杰出人物中的一员,他们共同宣布了“突破星空”的新太空探索计划。 (Gary Gershoff / WireImage)

他的工作,一生和他的科学贡献使他成为包括我在内的全世界数百万人的灵感。 但是,他的成就和对ALS的痛苦加上他的流利名声,常常使他不受正当批评的影响。 结果,他花了数十年的时间向广大民众提出虚假,过时或误导性的主张,这永久损害了公众对科学的理解。 他声称有解决问题的方法,这些问题一目了然。 他一再宣布人类为世界末日,没有证据支持这种说法。 他无视他人在自己领域所做的出色工作。 尽管他在许多领域取得了令人难以置信的成功,但他仍未学到一些重大的科学课程。 这是您现在学习它们的机会。

在足够长的时间范围内,由于霍金辐射,黑洞会缩小并蒸发。 那就是信息丢失的地方,因为辐射一旦包含在地平线上就不再包含信息。 (NASA的插图)

1.)我们仍然不知道黑洞是否会破坏信息。 黑洞的核心只能用三个参数来完全描述:黑洞的质量,角动量和电荷。 这个无毛定理似乎与以下事实不一致:可能掉入的物体(例如一本书)包含的信息更多,而热力学定律不允许我们减少信息(或熵),因为时间过去了。 虽然书中的信息可能会被印在黑洞的事件视界上,但最终该黑洞将衰减为纯粹的热辐射:霍金辐射。 这对这本书的信息意味着什么? 它是守恒的,并且以某种方式纠缠在被发射的辐射量子沼泽中吗? 还是它永远消失在黑洞的深渊中? 尽管霍金提出了许多宏伟的主张,但这个问题仍未得到解答。 黑洞信息悖论已经超越了悖论的创造者。

我们今天看到的恒星和星系并不总是存在的,而且我们走的越远,宇宙越接近表面的奇异点,但是这种推断是有局限性的。 (NASA,ESA和A. Feild(STScI))

2)“大爆炸”并不一定要奇异。 如果宇宙今天在膨胀和降温,那么过去一定是更热,更密集,更小。 推回足够远的距离,您可以想象宇宙中的所有物质和能量都凝聚成一个点:奇点。 但这完全忽略了自1979年以来我们所学到的有关大爆炸的条件。 它完全忽略了宇宙膨胀,它告诉我们,在到达那个奇异的起点之前,宇宙是由另一种物理状态描述的,一个根本没有奇异的起点。 唯一可以证明通货膨胀状态不能永恒存在的定理可以通过多种方式规避,这意味着宇宙可能根本不是从奇异点开始的。 就霍金所说的“时间开始之前发生了一切”而言,宇宙并不强迫我们相信时间本身必定是一个开始。

想象中的欧罗巴八爪鱼外星人游泳远离岩石的插图。 欧罗巴(Europa)是绕木星行星运行的卫星,通常被认为是我们太阳系中最有可能存在生命的候选世界。 尽管这可能对我们自己构成潜在危险,但这不一定是出于恶意。 (LwpKommunikáció/ flickr)

3.)人类注定不会被外星人,人工智能或我们自己摧毁。 尽管对我们作为人类采取的行动保持谨慎是很重要的,但想象最糟糕的结果并将其称赞为不可避免的做法不仅是宿命论,也是一门糟糕的科学。 当然,对我们的行动和政策持谨慎态度很重要,但是,对我们尚未理解的力量保持谦逊,并诚实地检查我们所理解的所有方面,无疑也同样重要。

聪明的外星人可能怀有敌意,或者他们可能将人类视为无关紧要的蚂蚁,但是有充分的理由相信,如果存在,它们可能是好奇与和平的。 此外,即使他们是敌对的,人类也可以幸免于难,就像蚂蚁在我们身上幸存一样。 即使在污染和全球变暖的情况下,人类也不大可能灭绝,人工智能的最大危险不是机器人会变得自我意识并试图杀死我们,而是邪恶的人类会编程让他们打开我们。 面对不确定性,人类有责任在宇宙中开拓自己的,大胆的道路,而不是让我们对歼灭的最基本的恐惧阻止我们脱离我们最大的野心。

标准模型粒子及其超对称副本。 这种粒子谱是在弦理论的背景下统一四个基本力的必然结果,但是超对称性,弦理论和额外尺寸的存在仍然是推测性的,没有任何观察证据。 (克莱尔·大卫)

4.)对自己的投机性,未经证实的想法保持谦虚。 这是一个困扰整个科学史上许多最伟大的头脑的陷阱:沉迷于他们自己的边缘科学观念,以至于您以通常为经验证,验证,可靠的理论所保留的确定性来吹捧它们。 霍金的无边界提议是投机性的,未经证实,但是霍金经常(包括在《时间简史》中)谈论此问题的方式与他谈论黑洞时一样。 诸如婴儿宇宙,所有事物的统一理论以及更高维度之类的想法可能很普遍,但它们缺乏证据。 在许多方面,它们仍然未经测试,而在其他方面,可以支持它们的证据却没有实现。

这从来没有阻止霍金吹捧他们,这在很多地方都引起了认真的科学家的cha恼。 未经证实的想法永远不能替代正当事实,但是霍金在他写过的每一本书中都从未告诉过他何时从已确认和验证的领域投身到这个投机领域,特别是在涉及他自己的想法时。 对于内部人员而言,感觉就像是卖空的定义:利用自己的名声和影响力进行自我提升,而不是教育和阐明人类的知识以及该知识的局限性。

史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)与理查德·奥文登(Richard Ovenden)和戴维·阿滕伯勒爵士(Sir David Attenborough)享年73岁(2015年),在牛津的韦斯顿图书馆开幕。

斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)是科学界,科学传播界的巨人,并且是一个残障人士在这个世界上可以取得多少成就的持久象征。 他的成就-尤其是他从1960年代和1970年代起的科学工作-创造了活跃的研究领域,这些领域今天仍在蓬勃发展。 自从卡尔·萨根(Carl Sagan)以来,他的话语激起了无数人的兴趣,激发了无数人学习有关宇宙的知识,他对社会的影响比任何科学传播者都大。 然而,霍金从未学过一些简单而重要的课程,无论是在物理领域还是在成为一个好人方面。 他现在属于各个年龄段,但是他教给我们的课程和他自己未能学习的课程对我们所有人都是开放的。 愿我们以最好的方式纪念他:通过增加我们自己的知识和好奇心,过上更好的生活。

凭借《爆炸》的开始,现在在《福布斯》上发表,并在我们的Patreon支持者的支持下在《中等》上重新发布。 伊桑(Ethan)撰写了两本书,《超越银河》和《 Treknology:从Tricorders到Warp Drive的《星际迷航》。