霍金在宇宙爆炸研究中的輝煌成就 他眼中的奇點(diǎn)

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，10月23日凌晨，知名物理學(xué)家霍金在劍橋大學(xué)的網(wǎng)站上完全公開了自己的博士生論文，并且在公開文獻(xiàn)中支持免費(fèi)下載，這讓劍橋大學(xué)的服務(wù)器一度處于崩潰狀態(tài)。

這篇文章是霍金在24歲時(shí)所寫，此前曾有部分內(nèi)容被披露出來(lái)，人們得以窺見霍金在宇宙爆炸研究中的輝煌成就，如今免費(fèi)開放，這篇論文將成為劍橋大學(xué)需求量“最大”的公開文獻(xiàn)。

論文的背景

全世界的物理學(xué)家和天文愛好者為什么都對(duì)這篇論文趨之若鶩呢？這篇論文又是在什么樣的背景下被創(chuàng)作出來(lái)的呢？

這篇論文的出現(xiàn)還要感謝另一位偉大的物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家——羅杰·彭羅斯。1965年，羅杰·彭羅斯提出理論認(rèn)為，假設(shè)恒星在生命末期塌縮為黑洞，則不論它原本狀況如何、怎樣塌縮，它都會(huì)在黑洞中心塌縮成一個(gè)密度無(wú)窮大、曲率無(wú)窮大的時(shí)空奇點(diǎn)。

羅杰·彭羅斯

正是看到了這樣的論點(diǎn)，霍金得到了啟發(fā)，于是將奇點(diǎn)理論擴(kuò)大到整個(gè)宇宙中，這也就是這篇公開論文《宇宙膨脹的性質(zhì)》要研究的問(wèn)題。

論文中，霍金用宇宙的膨脹來(lái)挑戰(zhàn)已有的引力理論，并提供了一個(gè)引力輻射和宇宙膨脹的模型，指出時(shí)空奇點(diǎn)是“不可避免的”。

什么是奇點(diǎn)？

在《宇宙膨脹的性質(zhì)》論文中，霍金用了大量的方程來(lái)證明自己的宇宙擴(kuò)張理論，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)引力學(xué)。他認(rèn)為，基于引力輻射和擴(kuò)張，奇點(diǎn)的存在是不可避免的。

那么，奇點(diǎn)到底是什么呢？

奇點(diǎn)，是宇宙大爆炸之前宇宙存在的一種形式。它具有一系列奇異的性質(zhì)，無(wú)限大的物質(zhì)密度、無(wú)限彎曲的時(shí)空和無(wú)限趨近于0的熵值等。科學(xué)家證明在廣義相對(duì)論的宇宙學(xué)中，奇點(diǎn)是不可避免的，均勻各向同性的宇宙是從奇點(diǎn)開始膨脹的。

霍金也是奇點(diǎn)定理的提出者之一，在奇點(diǎn)定理中認(rèn)為，當(dāng)廣義相對(duì)論運(yùn)用到宇宙中是就必然會(huì)出現(xiàn)奇點(diǎn)，不僅大尺度宇宙會(huì)出現(xiàn)奇點(diǎn)，而且超大質(zhì)量的恒星瀕死時(shí)的引力塌縮的最終結(jié)局也是奇點(diǎn)。

為什么要公開論文？

這篇論文是霍金24歲所著，24歲的霍金就已經(jīng)在探討宇宙是怎么形成的。那么，如今已經(jīng)75歲的國(guó)金為什么要選擇現(xiàn)在公開自己的論文呢？原因是響應(yīng)劍橋大學(xué)的號(hào)召。

劍橋大學(xué)校方規(guī)定，今后所有的畢業(yè)生論文都必須要以電子版的形式公布于眾。但是，這個(gè)規(guī)定推行起來(lái)學(xué)生有抵觸，學(xué)生們認(rèn)為這樣公開自己的論文會(huì)讓自己的研究成果將被竊取，或者論文被別人抄襲等?；艚鹩眯袆?dòng)告訴自己的學(xué)弟學(xué)妹們，公開自己的論文沒什么大不了。

霍金用行動(dòng)給劍橋的學(xué)子做出了榜樣，知識(shí)的探究是無(wú)止境的，開放性的學(xué)術(shù)環(huán)境更有益于學(xué)術(shù)的研究，更有益于人類探索未知。