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黑洞理论被证实了,史蒂芬霍金会不会被补发诺贝尔奖?

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online_member 发表于 2019-4-15 19:23:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
黑洞理论被证实了,史蒂芬霍金会不会被补发诺贝尔奖?
作者:一点资讯
online_member 发表于 2019-4-15 19:23:35 | 显示全部楼层
我知道诺奖不发死人,写这么多无非是介绍下黑洞的前世今生。当然,写黑洞是绕不过霍金的,顺便也写一下。
不会,因为霍金虽然是黑洞领域最权威的人,但黑洞不是他发现的,他的关注点在普通人没听说过的方向。希望看过此答案的人能改变对霍金的看法,他并不是一个坐在轮椅上的励志偶像,投身科普实属无奈之举。
很多人说道霍金怎么自己打自己脸之类的话,什么霍金爱打赌,还老输。其实这个和科学前瞻性没任何关系,爱因斯坦当初也抛弃了量子力学,你能说爱因斯坦是蠢货吗?
这是派系问题,霍金是继爱因斯坦后最大的广义相对论权威,虽然性格狂放,但其实是一个保守派头子。以霍金为首的保守派,当时和以伦纳德·萨斯坎德、赫拉德·特霍夫特等为首的激进派打了几十年。(在黑洞战争中,有详细过程。)
科学家就是这样,在证据面前,错就是错,对就是对。
小赌怡情,何况还是残疾人。
在此,我把黑洞辐射公式代表的意义补在最后,这个意义就是全息宇宙的起源。
霍金简史
● 1942年1月8日,霍金出生,同时也是伽利略去世300周年日。
● 1950年,霍金进入圣奥尔本斯学校。
● 1959年,霍金进入了父亲非常钟爱的牛津大学。
● 1962年,霍金牛津毕业。
● 1962年10月,霍金进入剑桥读研究生。 此时宇宙学几乎不被承认为正当的领域,稳态宇宙被科学界所接受。在该理论中,随着宇宙膨胀,暗物质被连续创生,以使宇宙密度在平均上不变。 基于当时的环境,日后被杨振宁破解的弱核力还是迷雾。霍金没有选择做基本粒子研究,而是进入了被人忽视的宇宙学和引力领域。
● 1963年,霍金被检查出ALS,同时也邂逅了简·王尔德。
● 1964年,霍金在皇家学会提问环节,质疑了佛雷德·霍伊尔教授关于稳态宇宙的演讲。表明经过他的计算,在稳态宇宙中,所有物质的影响会使教授本人的质量无限大。
● 1965年,宇宙微波辐射背景的发现,致命的打击了稳态理论。奇点是时空的开端和终结吗?霍金开始和彭罗斯发展广义相对论中的因果结构理念,在博士论文中把彭罗斯的奇点定理,从黑洞发展到宇宙大爆炸。创立了现代宇宙论的数学模型。
● 1966年,霍金和乔治·埃里斯合作发表了《时空的大尺度结构》,这本书是霍金把自己当做一个纯粹数学家严密的封笔之作。
● 1971年,霍金发现黑洞遵从一个古怪的规律:如果周围有一群大小各异,质量不同的黑洞,不断吸附周围物质和辐射,那么所有黑洞的表面积(黑洞视界)会随时间的增加而增加。 把黑洞视界类比为表面积极具诱惑力,但没人当真。
在几乎所有人眼里,霍金的表面积定理和热力学第二定律之间的相似性只是一个巧合。直到几年后,霍金完成了他在现代理论物理学中最具影响力的计算。 ——布莱恩·格林
● 1972年,霍金和大卫·罗宾逊证明了无毛定律,黑洞会稳定到只有两个数,即质量和旋转表征的态,建立了黑洞辐射数学模型。
● 1973年,霍金和彭罗斯证明了,广义相对论会在奇点处崩溃,正式提出最符合宇宙模型的奇点理论定理。他认为下一步应该把广义相对论和量子理论相结合。
● 1974年,霍金当选为皇家学会会员。正式提出了震惊学界的黑洞辐射公式,基于这一公式,黑洞熵公式(Bekenstein-Hawking)也被确立。
● 1975年,霍金与彭罗斯一起被授予伦敦皇家天文学会艾丁顿奖。
● 1979年,霍金当选卢卡斯数学教授。 在剑桥历史上,有两个世界上最为崇高的教席,这就是卢卡斯数学教授和卡文迪许教授,这两个教席体现了剑桥大学的伟大的科学传统。 卢卡斯数学教授首任便是牛顿的恩师艾萨克·贝娄。牛顿是第二任卢卡斯数学教授,第十一任是计算机的先驱查尔斯·巴比奇。第十七任是量子论的创立者之一保罗·狄拉克。
史蒂芬·霍金是现代的、也是除牛顿之外最著名的卢卡斯数学教授。他是爱因斯坦之后引力物理的最大权威。他的无边界设想解决了千年来捆扰人类包括他的前任——牛顿的第一推动,即宇宙创生问题。 ——《从牛顿到霍金:剑桥大学卢卡斯数学教授评传》
霍金不仅精通相对论和量子场论,也精通微分几何和偏微分方程,如果他转行做数学的话完全可以像丘成桐那样做几何分析。
“他研究广义相对论,我也从事广义相对论的研究,我讲的数学他懂,他讲的物理我也懂。我去剑桥讲过学,他也来过哈佛讲课,书信往来就更多。” ——丘成桐
● 1981年,霍金在EST会议上提出了信息会在黑洞中蒸发。因为这个问题,导致了物理学定律的一次疯狂重建。(此时霍金已无法与人沟通,只能通过助手翻译他喉咙中挤出的声音)
霍金所带给我们的财富是非常巨大的。在他之前其他人也意识到了,引力和量子理论的不匹配会在某一天被消除,但是他和贝肯斯坦是第一个进入这个国度,并带回金子的人。打开了一条通向下一个物理学重大观念的革命道路,没有几个物理学家可以给出这个观点。我希望将来的科学史专家们会说,是他们开始的这一切。 ——伦纳德·萨斯坎德
● 1982年,霍金用虚时间替换时间,作为欧式空间的第四个方向,和哈特尔提出了宇宙无边界理论。
● 1984年,霍金42岁,破旧的身体已经无法继续支撑科学研究。在科学家的黄金年纪,他迈入科普行列。 在编辑建议下,霍金只用3个指头,重写了《时间简史》第一稿。 他的目的很简单。他希望,大多数人都可以通过这本书,分享过去半个世纪物理学中,取得的惊人进步和感受;他希望,人们不必和伟大智慧与科学问题无缘。
● 1985年,霍金在去欧洲核子研究组织的途中,第一次面临死亡。医生提出了关闭呼吸机, 快速结束生命的方案。不过,简拒绝了,并联络急救飞机送他飞回剑桥阿登布鲁克医院。
● 1988年,《时间简史》出版。在《纽约时报》畅销书榜列名147周,在《泰晤士报》畅销书榜列名237周,翻译成40种文字,在太阳系销售超过一千万册。
● 1992年,霍金客串了《星际迷航:下一代》,扮演自己。与牛顿,爱因斯坦的扮演者一起打牌。 (80年代末期,有一股风潮,大家都急于找到爱因斯坦的最佳接班人,霍金是其中呼声最高的一位,他也自认为有这个资格,所以才有了这个客串。我个人认为如果他不瘫,兴许会有资格吧,他的很多理论都跟爱因斯坦一样,是具有开创性的。)
● 1994年,霍金和前卫摇滚乐队Pink Floyd 合作推出专辑。(英国诞生了很多伟大的乐队,比如皇后乐队,比如齐柏林飞艇,平克·弗洛伊德是完全可以与之比肩的。)
● 1995年,霍金第二次面临死亡。一位偶遇的外科医生建议进行喉头切除手术,但阿登布鲁克医院不同意。霍金的第二任妻子,伊莱恩坚持要做,挽救了霍金的生命。
● 1998年,人类首次观测到暗能量(爱因斯坦宇宙学常数)。 无论空间是闭合、平坦还是开放的,空间都将无限膨胀下去,并且还是加速膨胀,宇宙有限而无边。
● 2007年,霍金承认黑洞并不会吞噬信息,向唐·佩吉认输并按下手印,赌注为一英镑。(打赌日期为1980年)
● 2009年,霍金举办了一场具有行为艺术性质的盛宴——欢迎时间旅行者。
● 2011年,霍金客串了《生活大爆炸》,扮演自己。
● 2012年,剑桥大学理论物理学家陈中源严格证明了霍金的无边界猜想。
● 2018年3月14日,他安息了。
黑洞
柏拉图曾经将我们对世界的认知,比作一位古老祖先看着洞穴昏暗墙壁上款款而动的影子。他设想,我们所感知的不过是一些朦胧的概念,而更丰富的现实却在遥不可及的地方若隐若现。两千年后,柏拉图的洞穴似乎不再限于一个比喻。
黑洞背后的思想可以追溯到两百多年前。1783年,剑桥教师约翰·米歇尔在《伦敦皇家学会哲学学报》发表了关于“暗星”的论文。他指出,一颗足够大的致密恒星,会拥有强大的引力场,甚至光都不能逃逸。
1915年爱因斯坦阐述了广义相对论,得到了引力如何影响光的协调理论。
1916年,基于爱因斯坦场方程的史瓦西解问世。
1939年奥本海默证明了,死亡恒星如果质量大于一个界限,就会无法对抗自身引力,形成无限密度的黑洞。
约翰·惠勒作为爱因斯坦的门徒,和这位伟人一样,他也认自然定律关键在于引力。不过惠勒也曾和波尔工作过,同样也是量子力学的信徒。他曾经说过,物理学中最深奥,最激动人心的问题就是统一爱因斯坦的两个伟大力量,既广义相对论,和量子力学。
1967年,惠勒开始对史瓦西在1917年描述的引力坍塌物体非常感兴趣。那时候,这种天体还被称为黑星或暗星。然而都没有抓住精髓,黑洞这个名称就是从惠勒这里开始确立。 惠勒认为,一旦有了黑洞,热力学第二定律就会不存在。无论是什么扔进黑洞,系统的无序度永远消失了,因为没有任何物体可以从黑洞逃逸出来。
但是惠勒的学生贝克斯坦不相信,他提出也许信息并没有消失在黑洞,而是转化为黑洞。专家们扼杀了贝克斯坦的想法。爱因斯坦场方程的史瓦西解,以及后来的许多工作都证明,黑洞是一个高度有序的终极压缩机,无论多么杂乱无章,都会在黑洞中心被压缩成无限小。而且,在黑洞中心之外,除了有去无回的黑洞视界,什么也没有,既然什么都没有,也不会存在原子重组排列。黑洞,不可能有熵。
尽管所有人都反贝肯斯坦,但是霍金在1970年左右发现了黑洞的“面积定律”,似乎给了贝肯斯坦一个巨大的诱惑。然而霍金是坚定的广义相对论拥护者,黑洞怎么可能有熵呢?他的第一反应是将这些抛之脑后,就好像爱因斯坦抛弃量子力学一样。
1972年,贝肯斯坦在《物理学评论》发表了黑洞热力学研究史上里程碑式的论文《黑洞和(热力学)第二定律》,黑洞熵的发现落在了这个以色列人身上。 虽然贝肯斯坦有了正确的想法,然而他的论证不是非常准确,计算中存在许多的不确定性,他只是说黑洞的熵正比于视界面积。在物理学中,正比是一个难以捉摸的词,是2倍的面积还是1/4倍的面积? 显然霍金拥有娴熟的量子场论和数学技巧,事实上他也走的也比贝肯斯坦更远,他精确的算出了黑洞温度和熵,不再是贝肯斯坦的“正比于”。
1974年,他的导师西雅玛替他在耶什华大学做了一次演讲,内容正是黑洞辐射。
霍金辐射公式:T=c^3/16π^2kGM
基于辐射公式,又计算出了黑洞熵公式(贝肯斯坦—霍金公式): SBH=Akc^3/4G
S是熵,BH是贝肯斯坦和霍金名字缩写。这是史上唯一包含自然界四大常数的公式:h普朗克常量,k波尔兹曼常数,G牛顿引力常数,c光速。
90年代,在弦论方法中又得出了BH公式,同年圈量子引力中也得出了BH公式。这个公式在某种意义上统一了广义相对论,量子力学,热力学,和统计物理,以及信息学。
这次报告之后,默默无闻的霍金,迅速成为一颗广义相对论的新星。
黑洞辐射式
霍金辐射现在的影响非常有限,但这是伟大革命的起源。它触及到了宇宙最深层次的东西:空间和时间本性,基本粒子的意义和宇宙的神秘起源。(甚至永远也不可能证明,200亿年后,宇宙就会处于大劈裂状态,物质分散疏松,必然不会有人类这种智慧生命存在。那么谁能观测的到呢?但是获取这些无意义的知识,意义何在?或许把无意义变成有意义就是人类文明的基石了吧。)
不过再伟大的人也会犯错,霍金始终认为:没有物体可以逃逸出黑洞,等待黑洞蒸发完,信息也随着一同消失。
在几乎所有人都站在霍金这一队的时候,特霍夫特和萨斯坎德(弦论创始人)有了不同发现,他们认为黑洞并不会吞噬信息,信息肯定是用另外一种方式储存了起来。  
萨斯坎德提出了黑洞互补原理:在黑洞视界量子抖动和热抖动以一种特殊的方式纠缠在一起。远处观察者眼中,落入黑洞的人会被黑洞视界辐射烧坏后跌入奇点;但是在落入者的视角,通过视界和其他宇宙空间并没有什么区别,这两种结果都是正确的。这就是弦论的开端,在多年复杂的计算下,互补性原理被印证了。
与霍金不同,萨斯坎德认为黑洞是一个巨大的储存信息的地方,而事实上,银河系最大的熵贡献者就是银河系中心的巨大黑洞。
那么这和全息又有什么关系?各位可以百度下全息原理,和通常底片只是抓取一个投影不同;全息原理是一张记录光线折射的金属片,如果只是用眼睛来观察,看到的都是杂乱的噪点,没有任何图形,但是被光线激活后,噪点上的信息就会投射出来。无论观察者怎么调整位置,都可以看清楚每一个角度。
黑洞熵公式说明黑洞的信息是和表面积成正比的,而和体积无关。互补性原理告诉我们,黑洞不会吞噬信息,相反是储存信息的地方。  
略过量子色动力学和基本粒子,其实弦论中的各种弦都是对应于各种粒子的,弦并不是新发现了一个东西,而是指基本粒子在不同态下的表现,引力子在某些计算下是和强子一样的。在基本粒子碰撞下,QCD专家发现,粒子碰撞后凝结的能量团,非常类似黑洞视界。(这种相似性,指的是流体相似性,在弦论中,弦也可以以黑洞形式存在。)  
我们的宇宙中,大约在150亿光年的地方,物体是以光速远离我们的,而且将永远以这种方式远离我们。 我们都知道,光速是不可逾越的,在这个位置之外,所有事物退行的速度将超过光速,一去不返,如同消失。这样看起来,在150亿光年之外,我们的宇宙学视界在吞噬着星系,恒星,还有可能是其他生命。这就好像是我们生活在隐秘的朝外扩张的黑洞。
对于这个宇宙学视界内的的一切物体来说,所有的信息都是储存在视界二维平面上的信息,而我们所熟知的一切不过是视界上的投影,就如同全息原理。(当然,这个是经过及其复杂的计算,萨斯坎德发表过一篇文章《反德西特空间与全息原理》)
可能从字面意思上让人产生误解,认为全息宇宙是把宇宙投影在二维平面上,事实上恰恰相反,全息宇宙是指二维平面上的信息,投射到三维世界中。
ico_lz  楼主| 发表于 2019-4-15 19:24:27 | 显示全部楼层
第一,黑洞不是霍金预言和提出的。
第二,诺贝尔奖不颁给去世的人。
1931年的诺贝尔文学奖和1961年的诺贝尔和平奖都曾颁发给已去世的人。1974年开始,诺贝尔基金会规定,诺贝尔奖原则上不能授予已去世的人。与许多电影奖项及文学大奖不同,诺贝尔奖遵循的原则是,除了公布最终获奖者外,候选人的名单都不对外公开,并设置了50年的保密期。因此,对于每年可能出现的各种传说,说某人获得提名成为诺贝尔奖候选人,其真实性必须在50年后才能得到验证。
online_member 发表于 2019-4-15 19:25:22 | 显示全部楼层
1.黑洞是广义相对论的推论,没有“黑洞理论”。
2.广义相对论由爱因斯坦提出,而最早指向黑洞的解(也是广义相对论的第一个精确解)是史瓦西提出的。没有霍金什么事。
3.霍金对黑洞的研究是:和彭罗斯一起用现代微分几何证明了奇点定理、利用广相量子半结合的弯曲时空量子场论搞出了霍金辐射。然而这次对黑洞的观测/证实没有触及到这一块。
4.诺贝尔奖原则上不颁发给已过世者。
33_avatar_middle
online_member 发表于 2019-4-15 19:25:32 | 显示全部楼层
黑洞又不是他第一人提出来的,也不是他发现的!
黑洞理论多人集体智慧,他做出重要贡献,其他人也做出重要贡献!
成就与身残志坚无关!
History



The idea of a body so massive that even light could not escape was briefly proposed by astronomical pioneer and English clergyman John Michell in a letter published in November 1784. Michell's simplistic calculations assumed that such a body might have the same density as the Sun, and concluded that such a body would form when a star's diameter exceeds the Sun's by a factor of 500, and the surface escape velocity exceeds the usual speed of light. Michell correctly noted that such supermassive but non-radiating bodies might be detectable through their gravitational effects on nearby visible bodies.[18][12][19]Scholars of the time were initially excited by the proposal that giant but invisible stars might be hiding in plain view, but enthusiasm dampened when the wavelike nature of light became apparent in the early nineteenth century.[20] If light were a wave rather than a "corpuscle", it became unclear what, if any, influence gravity would have on escaping light waves.[12][19] Modern relativity discredits Michell's notion of a light ray shooting directly from the surface of a supermassive star, being slowed down by the star's gravity, stopping, and then free-falling back to the star's surface.[21]
General relativity

In 1915, Albert Einstein developed his theory of general relativity, having earlier shown that gravity does influence light's motion. Only a few months later, Karl Schwarzschild found a solution to the Einstein field equations, which describes the gravitational field of a point mass and a spherical mass.[22] A few months after Schwarzschild, Johannes Droste, a student of Hendrik Lorentz, independently gave the same solution for the point mass and wrote more extensively about its properties.[23][24] This solution had a peculiar behaviour at what is now called the Schwarzschild radius, where it became singular, meaning that some of the terms in the Einstein equations became infinite. The nature of this surface was not quite understood at the time. In 1924, Arthur Eddington showed that the singularity disappeared after a change of coordinates (see Eddington–Finkelstein coordinates), although it took until 1933 for Georges Lematre to realize that this meant the singularity at the Schwarzschild radius was a non-physical coordinate singularity.[25] Arthur Eddington did however comment on the possibility of a star with mass compressed to the Schwarzschild radius in a 1926 book, noting that Einstein's theory allows us to rule out overly large densities for visible stars like Betelgeuse because "a star of 250 million km radius could not possibly have so high a density as the sun. Firstly, the force of gravitation would be so great that light would be unable to escape from it, the rays falling back to the star like a stone to the earth. Secondly, the red shift of the spectral lines would be so great that the spectrum would be shifted out of existence. Thirdly, the mass would produce so much curvature of the space-time metric that space would close up around the star, leaving us outside (i.e., nowhere)."[26][27]
In 1931, Subrahmanyan Chandrasekhar calculated, using special relativity, that a non-rotating body of electron-degenerate matter above a certain limiting mass (now called the Chandrasekhar limit at 1.4 M☉) has no stable solutions.[28] His arguments were opposed by many of his contemporaries like Eddington and Lev Landau, who argued that some yet unknown mechanism would stop the collapse.[29] They were partly correct: a white dwarf slightly more massive than the Chandrasekhar limit will collapse into a neutron star,[30] which is itself stable. But in 1939, Robert Oppenheimer and others predicted that neutron stars above another limit (the Tolman–Oppenheimer–Volkoff limit) would collapse further for the reasons presented by Chandrasekhar, and concluded that no law of physics was likely to intervene and stop at least some stars from collapsing to black holes.[31] Their original calculations, based on the Pauli exclusion principle, gave it as 0.7 M☉; subsequent consideration of strong force-mediated neutron-neutron repulsion raised the estimate to approximately 1.5 M☉ to 3.0 M☉.[32] Observations of the neutron star merger GW170817, which is thought to have generated a black hole shortly afterward, have refined the TOV limit estimate to ~2.17 M☉.[33][34][35][36][37]
Oppenheimer and his co-authors interpreted the singularity at the boundary of the Schwarzschild radius as indicating that this was the boundary of a bubble in which time stopped. This is a valid point of view for external observers, but not for infalling observers. Because of this property, the collapsed stars were called "frozen stars", because an outside observer would see the surface of the star frozen in time at the instant where its collapse takes it to the Schwarzschild radius.[38]
Golden age

See also: History of general relativity
In 1958, David Finkelstein identified the Schwarzschild surface as an event horizon, "a perfect unidirectional membrane: causal influences can cross it in only one direction".[39] This did not strictly contradict Oppenheimer's results, but extended them to include the point of view of infalling observers. Finkelstein's solution extended the Schwarzschild solution for the future of observers falling into a black hole. A complete extension had already been found by Martin Kruskal, who was urged to publish it.[40]
These results came at the beginning of the golden age of general relativity, which was marked by general relativity and black holes becoming mainstream subjects of research. This process was helped by the discovery of pulsars byJocelyn Bell Burnell in 1967,[41][42] which, by 1969, were shown to be rapidly rotating neutron stars.[43] Until that time, neutron stars, like black holes, were regarded as just theoretical curiosities; but the discovery of pulsars showed their physical relevance and spurred a further interest in all types of compact objects that might be formed by gravitational collapse.[citation needed]
In this period more general black hole solutions were found. In 1963, Roy Kerr found the exact solution for a rotating black hole. Two years later, Ezra Newman found the axisymmetric solution for a black hole that is both rotating and electrically charged.[44]Through the work of Werner Israel,[45] Brandon Carter,[46][47] and David Robinson[48] the no-hair theorem emerged, stating that a stationary black hole solution is completely described by the three parameters of the Kerr–Newman metric: mass, angular momentum, and electric charge.[49]
At first, it was suspected that the strange features of the black hole solutions were pathological artifacts from the symmetry conditions imposed, and that the singularities would not appear in generic situations. This view was held in particular by Vladimir Belinsky, Isaak Khalatnikov, and Evgeny Lifshitz, who tried to prove that no singularities appear in generic solutions. However, in the late 1960s Roger Penrose[50] and Stephen Hawking used global techniques to prove that singularities appear generically.[51]
Work by James Bardeen, Jacob Bekenstein, Carter, and Hawking in the early 1970s led to the formulation of black hole thermodynamics.[52] These laws describe the behaviour of a black hole in close analogy to the laws of thermodynamics by relating mass to energy, area to entropy, and surface gravity to temperature. The analogy was completed when Hawking, in 1974, showed that quantum field theory predicts that black holes should radiate like a black body with a temperature proportional to the surface gravity of the black hole.[53]
Black hole - Wikipedia

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