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高考作文素材:著名天體物理學家霍金去世 享年76歲
根據英國天空新聞等多家媒體的報道,著名天體物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)去世,享年76歲。霍金畢業(yè)于牛津大學(University of Oxford)和劍橋大學(University of Cambridge),并獲劍橋大學博士學位。
霍金出生于1942年1月8日,是英國物理學家與宇宙學家,生前曾任職劍橋大學理論宇宙學中心研究主任?;艚鹱龀鲞^很多重要貢獻,最主要的是他與羅杰·彭羅斯共同合作提出在廣義相對論框架內的彭羅斯–霍金奇性定理,以及他關于黑洞會發(fā)射輻射的理論性預測(現稱為霍金輻射)。
霍金患有肌萎縮性脊髓側索硬化癥,病情會隨著歲月逐漸愈加嚴重。生前已多年保持全身癱瘓的狀態(tài),不能發(fā)聲,必須依賴語音合成器來與其他人通話?;艚鹪浻羞^兩次婚姻,育有3名子女。
霍金生前撰寫了多本闡述自己理論與一般宇宙論的科普著作,廣受大眾歡迎。其中《時間簡史:從大爆炸到黑洞》曾經破紀錄地榮登英國《星期日泰晤士報》的暢銷書排行榜共計237周。
懷著悲痛的心情,我們簡單梳理了一代偉人史蒂芬·霍金的成長史,以及霍金對業(yè)界的主要貢獻等。
一、霍金的成長
史蒂芬·霍金1942年1月8日出生于英國牛津,出生當天正好是現代科學之父伽利略·伽利萊逝世300年忌日。他的父親弗蘭克與母親伊莎貝爾都就讀于牛津大學,父親主修醫(yī)學,母親學習哲學、政治學和經濟學。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后,弗蘭克在一所醫(yī)學研究院的任職研究員,伊莎貝爾在這所研究院找到一份秘書工作,隨后兩人相遇、戀愛、結婚、生子。
弗蘭克于1950年升任為國家醫(yī)學研究院寄生蟲學部門主任,在該學術領域享有盛名,全家搬到赫特福德郡的圣奧爾本斯。在那里,霍金一家被認為是有點古里古怪的高級知識分子,他們很喜歡閱讀書籍,每個人都手不釋卷,甚至在餐飲時間,來訪客人時常會觀察到全家默默地邊吃邊讀書。他們生活很簡樸,住屋雖然很大,但是缺乏維護,交通工具是一輛改裝過的倫敦計程車。
二、霍金的惡疾
霍金患有一種不尋常的早發(fā)性、慢發(fā)性肌萎縮性脊髓側索硬化癥,俗稱漸凍癥。由于這種疾病,他的身體在逐漸癱瘓。該疾病開始于霍金在牛津大學讀書的最后一年,在那時,他發(fā)現自己動作越來越笨拙,時常不知緣由地摔跤,劃船也變得力不從心。有一次,他還從樓梯上摔下來并且頭先著地,造成暫時的記憶力輕微喪失。
在21歲時,醫(yī)生診斷其患有肌萎縮性脊髓側索硬化癥,只剩兩年可活。但是,隨著兩年光陰飛馳而去,他仍舊活著,很奇妙地,病情的惡化漸漸緩慢下來。
在60年代后期,霍金的身體狀況又開始惡化,行動走路都必須使用拐杖,不再能定期教課。由于霍金逐漸失去寫字能力,他自己發(fā)展出一種替代的視覺性方法,他在腦里形成各種不同的心智圖案與心智方程,他可以用這些心智元素來思考物理問題。物理學者維爾納?以色列表示,霍金的思考過程,有如莫扎特只憑借想象就寫出一整首極具特色的交響樂曲。
霍金不愿對惡疾低頭,甚至不愿接受任何幫助。他最喜歡被視為是科學家,然后是科普作家,最重要的是,被視為正常人,擁有與其他人相同的欲望、干勁、夢想與抱負。
霍金的言語功能逐年退步,到了70年代后期,只剩下他的家人或密友能夠聽得懂他的話。 為了與其他人通話,他必須倚賴翻譯。
霍金在1985年拜訪歐洲核子研究組織時感染了嚴重的肺炎,必須使用維生系統。由于病況危急,醫(yī)生詢問潔恩是否應該終止維生系統的運行。潔恩的答案是“不”,替代方案是霍金必須接受氣管切開術。這項手術可以幫助他呼吸,但將使他從此再也無法發(fā)聲。
霍金不再能講話,必須用特別方法傳達信息,也就是語音合成器。
霍金的健康仍舊在緩慢惡化,2005年,他開始使用臉頰肌肉的運動來控制他的通訊設備,每分鐘大約可以輸出一個字。由于這疾病很可能引起閉鎖癥候群,霍金正與神經學專家研發(fā)出一套新系統,讓電腦將他的腦波圖樣翻譯為詞句。2009年,他不再能獨立駕駛他的輪椅,他的呼吸越加困難,時常需要使用人工呼吸器,還有幾次嚴重到需要去醫(yī)院診療。
三、霍金的成就
霍金的成就很多,其中幾個著名的理論有幾個。
第一,奇性定理。愛因斯坦創(chuàng)立的廣義相對論被科學界公認為最美麗的科學理論。但是霍金和彭羅斯一道證明了廣義相對論是不完備的。他們指出,如果廣義相對論是普遍有效的,而宇宙間的物質分布滿足非常一般的條件,那么宇宙時空中一定存在一些奇點。在奇點處經典物理的定律失效。人們通常談論的奇點是宇宙產生元初的大爆炸奇點和黑洞中的奇點。愛因斯坦早先否認過奇點的存在,他甚至還寫過論文以論證黑洞(那時還沒有這個生動的稱呼)的不可能性。霍金和彭羅斯的奇性定理表明了對引力的量子化是不可避免的。
第二,黑洞理論。人們知道,在經典引力論的框架里,黑洞只能吞噬物質,而不能吐出物質。黑洞的表面(視界)猶如地獄的入口,是一個有去無返的單向膜?;艚鹪涀C明視界的面積是非減的。1974年霍金發(fā)表了《黑洞在爆炸嗎?》一文。這是20世紀引力物理在愛因斯坦之后的最偉大論文。在論文中,他把量子理論效應引進了黑洞研究,證明了從黑洞視界附近會蒸發(fā)出各種粒子,這種粒子的譜猶如來自黑體的輻射。隨之黑洞質量降低,溫度就會升高,最終導致黑洞的爆炸。在這被稱為霍金輻射的場景中,量子理論、引力理論和統計物理得到了完美的統一。黑洞理論是科學史上非常罕見的例子,它首先在數學形式上被詳盡的研究,后來才在天文學的許多觀測上證實了它的普遍存在?,F在,人們的共識是,每個星系的中心都是一顆極其巨大的黑洞。
第三,無邊界宇宙理論。霍金在80年代初,創(chuàng)立了量子宇宙學的無邊界學說。他認為,時空是有限而無界的,宇宙不但是自洽的,而且是自足的,它不需要上帝在宇宙初始時的第一推動。宇宙的演化甚至創(chuàng)生都單獨地由物理定律所決定。這樣就把上帝從宇宙的事物中完全摒除出去。上帝便成了無所事事的“造物主”,它再也無力去創(chuàng)造奇跡。亞里士多德、奧古斯丁、牛頓等人曾在宇宙中為上帝杜撰的那個關于“第一推動”的神話,完全是虛幻的。量子宇宙學的主要預言之一是關于宇宙結構的起源。若干年前,宇宙背景輻射探測者對太空背景溫度起伏的觀察證實了這個預言。
四、霍金其人
關于身邊友人和媒體對霍金的評價有不少,我們來看一部分。
霍金的妻子潔恩·懷爾德在霍金接受治療期間曾說,“有些人稱這為決斷,有些人稱這為固執(zhí),而我曾經在很多時候稱這為既果斷又固執(zhí)?!?0年代末期,經過不斷勸說,霍金才同意使用輪椅,后來,朋友們都知道他是個危險司機,他時常會肆無忌憚地沖過街路,似乎以為自己擁有優(yōu)先權。
霍金很受歡迎、很具幽默感,但是由于他的疾病與他治學時的不客氣態(tài)度,有些同事選擇與他保持距離。
世界級頂尖雜志《天文學》對他有這樣的評價:“當20世紀物理學的成就被客觀地承認時,史蒂芬·霍金的成就將被大書特書地載入科學史冊?!?BR> 霍金對地球居民提出警告,若外星人來到地球,會如同當年歐洲人哥倫布造訪美洲大陸之后,美洲原生居民消失殆盡一樣,不具足夠對抗力量的地球人不會有好的下場。