霍金 有史以来最杰出的科学家之一

史蒂芬·霍金，现任英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授，是20世纪以来享有国际盛誉的杰出科学家之一，也是当代最重要的广义相对论家和宇宙论家。

霍金的生平是极富有传奇性和戏剧色彩的。在科学成就上，他是有史以来最杰出的科学家之一。他担任的职务是剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务——卢卡斯数学教授，那是牛顿和狄拉克担任过的职务。他同时拥有几个荣誉学位，还是皇家学会的会员。他因患卢伽雷氏症（肌萎缩性侧索硬化症），被禁锢在一张轮椅上长达40多年，但他却身残志坚，克服了残疾之患而成为国际物理界的超新星。他不能书写，而且口齿不清，但他却超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”——他的思想遨游到广袤的时空，解开了许多宇宙之谜。

20世纪70年代，霍金与彭罗斯一道证明了著名的奇点定理。为此，他们共同获得了1988年的沃尔夫物理学奖。他也因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。此外，他还证明了黑洞的面积定理，即随着时间的增加而黑洞的表面积不减的定理。1973年，他考虑黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像黑体那样发出辐射，并且其辐射的温度与黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而逐渐变小直到以爆炸告终。黑洞辐射的发现具有重大意义——将引力、量子力学和热力学统一在了一起。1974年以后，他将研究方向转向了量子引力领域。他利用费恩曼的“对历史求和方法”，自然地处理了时空的非平凡的拓扑效应，开创了引力热力学。1980年，他的兴趣又转向了量子宇宙学，专门研究宇宙的“无中生有”的初创理论，希望从根本上解决宇宙的第一推动问题。

霍金生平简介

史蒂芬·霍金是当代最重要的广义相对论家和宇宙论家。曾担任剑桥大学卢卡斯数学讲座的教授。其主要专著有《黑洞、婴儿宇宙及其他》、《时间简史》、《果壳中的宇宙》等。

走近霍金

霍金生平

1942年 1月8日出生于英国的牛津。

1962年 在牛津大学完成物理学学位课程，后到剑桥大学攻读研究生。

1963年 霍金被诊断出患有运动神经元疾病。

1965年 被授予博士学位。他的研究表明：用来解释黑洞崩溃的数学方程式，也可以解释从一个点开始膨胀的宇宙。

1970年 霍金开始研究黑洞的特性。他预言，来自黑洞的射线辐射（现在叫霍金辐射）及黑洞的表面积永远也不会减少。

1974年 被选为英国皇家学会会员。他继续证明：黑洞有温度，黑洞发出热辐射，以及气化导致质量减少。

1980年 任剑桥大学卢卡斯数学教授（艾萨克·牛顿曾任此职）。

1988年 出版《时间简史》，此书为关于量子物理学与相对论最畅销的书。

1996年至今 继续在剑桥大学工作。

霍金的作品
从《时间简史》到《大设计》

霍金教授不仅是一位治学严谨、才华横溢的理论学者，而且还是一位卓越的现代科普作家。迄今为止，他已有多部作品问世，尤其是以《时间简史》为代表的几本科普作品更是深受人们的喜爱。

优秀的天文科普作品：《时间简史》

霍金的代表作当推1988年撰写的《时间简史》，这是一本优秀的天文科普作品。作者想象丰富，构思宏伟瑰丽，语言优美，一出版便引起了世人的极大关注。它使人们认识到：在世界之外，未来之变，是如此的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册，被译成近40种语言。它是一本关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物，是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著作，它改变了人类对宇宙的观念。

关于生命宇宙和时间的独到见解：《黑洞、婴儿宇宙及其他》

1993年，《黑洞、婴儿宇宙及其他》一书出版。此书是由霍金在1976—1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。书中讨论了虚时间由黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力，并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。

阐释着宇宙内核的万物理论：《果壳中的宇宙》

《果壳中的宇宙》是出版于2001年的霍金的又一著作，它也可以被称作是《时间简史》的姐妹篇。在这部作品中，霍金继续向我们阐释了宇宙内核的万物理论，从超对称到超引力，从量子理论到M理论，从全息论到对偶论。书中告诉人们：我们生活的宇宙具有多重历史，每一个历史都是由微小的硬果确定；同时还预期了“我们的未来”。

宇宙的终极答案：《大设计》

2010年，霍金的新书《大设计》(The Grand Design)面世，他在书中挑战西方传统信仰观念，认为宇宙并非由上帝创造，而是在物理定律“M-理论”的作用下，引发大爆炸而形成。无边界量子宇宙学已经把造物主或上帝从宇宙创生的场景中祛除，而这新方法在某种意义上又将我们推上万物之灵的宝座。

最受欢迎的物理学作家

霍金的主要科普作品

霍金曾获奖项

⊙ 英国爵士荣誉称号（ 1989年）

⊙ 英国皇家学会学员

⊙ 美国科学院外籍院士

⊙ 霍普金斯奖

⊙ 马克斯韦奖

⊙ 英国皇家学会的休斯勋章

⊙ 阿尔伯特·爱因斯坦奖（1978年）

⊙ 沃尔夫物理奖 （1988年）

⊙ 沃尔夫基金奖（1988年）

⊙美国总统自由勋章

（2009年）

量子宇宙论
霍金讲述宇宙的由来

由于不同的初始状态会导致不同的演化。大爆炸奇性的状态从何而来,宇宙又从何而来，即“第一推动”的问题让众多物理学家开始了苦索答案的行程。

寻找第一推动问题的答案

20世纪80年代初，科学家们提出了所谓的暴涨宇宙模型。在大统一破缺之后，宇宙出现了一个以指数形式膨胀的阶段。这种暴涨导致的结果和今天观察到的宇宙大致相似：宇宙是十分平坦、均匀、各向同性的，而且宇宙中包括星系团、星系、恒星和生命形成等物质分布的模式也是这样的。但是，人们仍然没有彻底解决第一推动的问题。

霍金解决了第一推动的问题

真正解决第一推动问题的是霍金。在霍金提出的无边界条件的量子宇宙论中，宇宙的诞生源自一个欧氏空间向洛氏时空的量子转变。欧氏空间是一个四维球，在四维球转变成洛氏时空的最初阶段，时空处于暴涨阶段。接着，膨胀减缓，我们可以用大爆炸模型来描述。在这个宇宙模型中，空间是有限却无边界的，可以说是封闭的宇宙模型。在1982年霍金提出这个理论后，几乎所有的量子宇宙学都围绕着这个模型展开研究。这是因为这个模型的理论框架对封闭宇宙的研究非常起作用。

目前的观测和推断

很多人曾经尝试将霍金的封闭宇宙的量子论推广到开放的情形，但未能成功。之后，霍金和图鲁克在他们的新论文《没有假真空的开放暴涨》中提及了这个问题。霍金仍然运用了四维球的欧氏空间来说明问题。由于四维球具有非常高的对称性，在进行解析开拓时，就可以得到双曲面为空间截面的宇宙。按照三维双曲面空间继续演化下去，宇宙就不会重新收缩，这样的演化是无穷无尽的。

如果宇宙重新坍缩，造成的结果将是重新回到高温的大挤压状态。而开放宇宙的无限膨胀的前景也很难说，或许宇宙将不断地冷却下来。不过就目前来说，人们无法知晓世界末日何时来临，因为那是极其遥远的事情。

宇宙的年岁

怎样计算宇宙的年龄

宇宙的膨胀现象赋予了我们测定宇宙生命的时间尺度。最近的统计结果则是，宇宙大爆炸源于150亿年前。