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毫无疑问 , 在物理学史上 , 霍金是最伟大的科学家之一 。 虽然只有几根手指能动 , 但是他却提出了许多高深的理论 , 为天体物理学做出了杰出的贡献 。 时至今日 , 霍金的许多理论 , 仍然让我们难以验证 。 今天 , 咱们就盘点霍金生前的10大预言 , 看看哪些得到了证实 。
面积定理这是最近的一个被证实的定理 , 研究成果在差不多1个月前刚刚公布 。 所谓的面积定理 , 类似于我们比较熟悉的熵增定理 , 霍金告诉我们:黑洞的表面积只会增加 , 不会减少 。
麻省理工学院的天体物理学家Maximiliano Isi对2015年著名的双黑洞并合事件GW150914数据进行分析后 , 发现原来2个黑洞的表面积之和是23.5万平方公里 , 并合形成的黑洞表面积为36.7万平方公里 。 就这样 , 通过实际的观测数据 , 科学家们证实了霍金的面积定理 。
大爆炸宇宙论【黑洞|霍金一生中的10大预言,4项已经证实,6项仍有待研究】关于宇宙的诞生 , 人们一直有不同的见解 。 在一百多年前 , 科学家们就开始争论一个话题:宇宙的膨胀是否有一个起点?如果有 , 那么就应该是从一次“大爆炸”中诞生;如果没有 , 那就是所谓的宇宙恒稳态理论 , 也就是宇宙在时间上是无限的 。
不过 , 霍金通过计算发现 , 宇宙恒稳态理论在数学上是无法自洽的 , 因此只有大爆炸宇宙论才是可靠的 。 如今科学家们基本都已经接受了这个理论 , 并且根据目前的研究 , 我们这个宇宙的起点 , 大约就在138亿年前 。
黑洞真实存在1915年 , 爱因斯坦提出了广义相对论 , 随即在第二年 , 史瓦西就通过广义相对论预言了黑洞这种天体的存在 。 然而 , 从那时候开始(甚至直到今天) , 始终有人质疑黑洞这种天体的存在 。
对于这种神秘的天体 , 霍金是深信不疑的 。 他巧妙地结合了广义相对论和量子力学等理论 , 证明了黑洞是真实存在的 , 并且推导出了关于黑洞的许多理论 。 果然 , 在2019年 , 事件视界望远镜拍摄到了M87星系中心的超大质量黑洞 , 从实际观测角度证明了他是正确的 。
霍金辐射霍金提出的关于黑洞的重要理论 , 除了上面的面积定理 , 还有霍金辐射 。 和我们认为黑洞永远在吞噬不同 , 霍金认为 , 黑洞周围的空间会产生虚粒子对 , 这样的粒子对中有一个会被黑洞吞噬 , 另一个则被射到宇宙空间 , 以至于黑洞的质量会不断减少 , 就像在缓慢蒸发一样 。
这个理论同样在最近被证实 , 以色列的科学家用声波来模拟霍金辐射的现象 , 发现这个过程和霍金的预言完全相同 , 可见霍金的理论没有问题 。
黑洞信息悖论霍金辐射的理论一经提出 , 就给科学家们带来了巨大的困扰 。 因为这个理论意味着 , 坠入黑洞的物质所携带的信息完全丢失了 , 这就是所谓的黑洞信息悖论 。 换句话说 , 当一对虚粒子从黑洞周围产生时 , 我们不知道它们坠入黑洞之前是什么 , 这是违背量子力学的时间反演属性的 。
霍金本人对这个理论的解释是 , 黑洞周围有一些零能量粒子云 , 他称之为“软毛” , 这些信息就储存在这里 。 不过 , 这也只是解释信息悖论的几种假说之一 , 并没有得到证实 。
原初黑洞大质量恒星的超新星爆发确实是黑洞形成的途径 , 但未必是唯一的方法 。 霍金认为 , 在宇宙早期 , 由于当时物质密度过高 , 以至于有些物质可以直接坍缩成黑洞 。
在这种情况下 , 黑洞不需要达到奥本海默极限 , 也就是说质量可以非常小 , 甚至不足1克 。 不过 , 同样根据霍金辐射的理论 , 如果真的有这么小的黑洞 , 也会很快就完全蒸发 。 稍微大一些的原初黑洞或许可能存在于今天的宇宙中 , 不过对于科学家们来说 , 目前仍然是没办法观测到的 。
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