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霍金教授的荒岛唱片 [复制链接]

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霍金的名气非常大,这跟他的传奇励志故事有很大关系。
但在专业领域,霍金未必是最顶尖的。他没有获得诺贝尔奖,因此也有人对他提出质疑。
但是在科普方面,霍金参与的电影和音乐等等,将理论物理学、天文学以及宇宙学的知识深入浅出地介绍给大家,使普罗大众开始关心物理问题、科学问题、宇宙问题…….霍金无疑是做出了巨大的贡献。
音乐是使人生活得更有意义的方式之一。

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霍金与“虫洞”

(以下内容只是猜想,请大家有鉴别地观看)

时空洞(Wormhole)又称爱因斯坦-罗森桥,也译作蛀孔。是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。虫洞是1916年由奥地利物理学家路德维希•弗莱姆首次提出的概念,1930年由爱因斯坦及纳森•罗森在研究引力场方程时假设的,认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行。

由阿尔伯特•爱因斯坦提出该理论。简单地说,“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的开启。虫洞可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道,所以也叫"灰道"。

理论上,虫洞是连结两个遥远时空的空间隧道,就像是大海里面的漩涡,是无处不在但转瞬即逝的。这些时空漩涡是由星体旋转和引力作用共同造成的。就像漩涡能够让局部水面跟水底离得更近一样,能够让两个相对距离很远的局部空间瞬间离得很近。不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开,也有人假设如果存在一种叫做幻影物质(Phantom matter)的奇异物质的话,因为其同时具有正能量和负质量,因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。
迄今为止,科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。为了与其他种类的虫洞进行区分,一般通俗所称“虫洞”应被称为“时空洞”。

英国著名物理学家史蒂芬霍金曾在一部纪录片内讨论时间旅行,说明“时光机器”在科学上并非无可能。例如,如果一艘太空船能以接近光速的速度在宇宙飞行,就可让船上乘客进入未来。他指出,在瑞士地下的大型强子对撞机内,人类已把粒子加速至接近光速运行。

“虫洞”就在四周

物理学家霍金曾拍摄一部有关宇宙的纪录片时指出,要进入未来大概有两种方法,第一就是通过所谓的“虫洞”。霍金强调,虫洞就在我们四周,只是小到肉眼很难看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。如同在3度空间中,时间也有细微的裂缝,而比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”,虫洞就存在于其中。不过,霍金表示,这些隧道小到人类无法穿越,但有朝一日也许能够抓住一个虫洞,再将它无限放大,或许将来也可以建造一个巨大的虫洞。

霍金指出,理论上时光隧道或虫洞不但能带着人类前往其他行星,如果虫洞两端位于同一位置,且以时间而非距离间隔,那么太空船即可飞入,飞出后仍然接近地球,只是进入所谓“遥远的过去”。不过霍金也指出,时光机不能回到过去,因为回到过去违反了基本的因果论。

另外,霍金还说,如果科学家能够建造速度接近光速的太空船,那么太空船必然会因为不能违反光速是最大速限的法则,而导致舱内的时间变慢,那么飞行一个星期就等于是地面上的100年,也就相当于飞进未来。

近光速飞行

历史上最快的有人驾驶飞行器,是“阿波罗十号”。它达到每小时25000英里。但若想在时间中旅行,我们必须再快2000多倍。我们需要一部足以携带大量燃料的庞大机器。飞船会不断加速,在一周内,它就可以到达外行星。两年后,它可以达到半光速,飞出太阳系。再两年后它将达到光速的90%,远离地球约三十万亿英里。发射四年后,飞船就会开始穿越未来。飞船上每度过一小时,地球上将度过两小时。再经过两年开足马力的旅行,飞船将达到其最高速,也即光速的99%。在这种速度中,飞船上的一天,等于地球上的一年。这时,我们的飞船就真正飞入未来了。

其他物理学家支持霍金的理论,包括曼彻斯特大学粒子物理学教授布赖恩科克斯。科克斯说:“当我们用大型强子对撞机把粒子加速,达到光速的99%,粒子经历的时间,以我们的时间的七千分之一速率消逝。太空中的数十年,在地球上可能已过去了250万年。”
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“虫洞”是爱因斯坦最著名的猜想之一,是至今未被证实的。
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爱因斯坦还未被证实的三个预言

一、宇宙学常数。这个是爱因斯坦在1917年研究引力场方程时,为了解释静态宇宙,在引力场方程中,引入一个常数,即宇宙学常数,用符号“Λ ”表示。该常数非常小﹐在银河系尺度范围可忽略不计,但是在研究整个宇宙时,就不能忽略。

二、第四次世界大战。爱因斯坦留下了他著名的一句话"我不知道第三次世界大战会用什么武器打仗,但是第四次世界大战,肯定会用棍子和石头"。

三、虫洞理论。1930年,爱因斯坦和纳森•罗森,在研究引力场方程时,提出了虫洞的假设。爱因斯坦的广义相对论中,三维空间是可以弯曲的,那么就有一种可能,我们利用弯曲的时空,进行时间旅行,在极短时间内,跨越上万光年的距离,甚至从宇宙一端跨越到另一端,而且这不与相对论矛盾,这个时空通道就是“虫洞”。
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霍金更象个大英炒作出来的科学偶像。
科托 发表于 2021/12/30 16:00:46
确实,霍金没有获得诺贝尔奖,因此有人提出质疑。
但霍金是获得过很多奖的。
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霍金获得的奖项:

亚当斯奖(1966年)

英国剑桥大学著名的古老数学奖项,该奖以著名数学家John Couch Adams的名字命名,为纪念他发现海王星,于1848年由剑桥大学圣·约翰学院成员捐资成立。每年由剑桥大学数学系和圣·约翰学院联合授奖。

爱丁顿奖(1975年)

英国皇家天文学会授予理论天文物理学最高奖项,一般情形下每两年颁发一次。本奖项以理论天文物理学家亚瑟·爱丁顿爵士命名。

麦克斯韦奖(1976年)

英国物理学会颁发给理论物理领域做出杰出贡献的年轻科学家。

丹妮·海涅曼数学物理奖(1976年)

由美国物理学会和美国物理协会联合颁发的数学物理奖项,自1959年起每年颁发一次。该奖项由海涅曼基金会建立,以纪念比利时裔美国工程师丹尼·海涅曼。

休斯奖章(1976年)

英国皇家学会设立的奖项。

爱因斯坦奖(1978年)

是一项世界性的科学大奖,由世界文化理事会设立,每年颁发一次,授予为造福人类做出贡献的杰出科学家。奖品包括一张奖状、一枚纪念奖章和一笔10000美元的奖金。

英国皇家天文学会金质奖章(1985年)

英国皇家天文学会的最高奖项,于1824年首次颁发。

狄拉克奖(1987年)

设立于1985年,以纪念诺贝尔物理学奖获得者、英国理论物理学家保罗·狄拉克,每年8月8日狄拉克诞辰日公布获奖者名单。是国际理论物理学领域最高奖。

沃尔夫奖(1988年)

主要是奖励对推动人类科学与艺术文明做出杰出贡献的人士,每年评选一次,分别奖励在农业、化学、数学、医学和物理领域,或者艺术领域中的建筑、音乐、绘画、雕塑四大项目之一中取得突出成绩的人士。

阿斯图里亚斯王子奖(1989年)

创立于1980年,共设8个奖项,旨在奖励在科技、文化、体育和社会等领域有杰出贡献的个人或团体,每年颁奖一次,获奖个人或团体可获5万欧元奖金。阿斯图里亚斯是西班牙的一个自治区,奥维耶多是阿斯图里亚斯自治区的首府。西班牙王储费利佩是阿斯图里亚斯王子,也是基金会主席。

总统自由勋章(2009年)

美国总统一年一度颁发,与国会金质奖章并列,是美国最高级别的非军事勋章。受奖者不需要是美国公民,也是在美国最接近骑士精神的一种荣誉。

总统自由奖章原本在1945年由哈瑞·杜鲁门总统设立,表彰在二次大战期间对美国有显著贡献的人,有多名中国抗日英雄获奖。约翰肯尼迪总统在1963年恢复设立,并扩充得奖对象。

基础物理学突破奖(2012年)

由基础物理学奖基金会颁发的一个奖项。该基金会是由俄国物理学者与互联网企业家尤里·米尔纳于2012设立的非营利组织,专门表彰从事于基础物理研究的物理学者。

安德鲁·格芒特奖

美国物理学会颁发。

内勒奖

伦敦数学会颁奖,奖励应用数学方面的成果。

从2012开始至今,基础物理学突破奖是全世界奖额最高的物理学奖,奖金是诺贝尔物理学奖的两倍以上。
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基普•索恩:科学与艺术的跨界达人

(转载,有改动)

他13岁爱上物理学

他是电影《星际穿越》的科学顾问

他和斯蒂芬•霍金是同事

他是2017年诺贝尔物理学奖得主

他就是LIGO引力波探测项目创始人之一——基普•S•索恩

基普•S•索恩Kip Stephen Thorne(1946.6.1 - )

美国理论物理学家,2017年10月3日,因在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献,荣获诺贝尔物理学奖。他的主要贡献在于引力物理和天体物理学领域,目前担任加州理工学院费曼理论物理学教授,是当今世界上研究广义相对论下的天体物理学领域的领导者之一。

1

天赋异禀

索恩年轻时就在学术领域取得了非凡的成就,他在三十岁时成为了加州理工学院历史上最年轻的正教授之一。他于1962年获得加州理工学院的学士学位,而在1965年就获得了普林斯顿大学的博士学位。

在著名的物理学家约翰•惠勒的指导下,索恩完成了名为《圆柱系统的几何动力学》(Geometrodynamics of Cylindrical Systems)的博士论文。

1967年索恩回到加州理工学院并成为了一名副教授,其后在1970年获得教授职位,1981年起担任威廉•科南(William R Kenan, Jr.)教授,自1991年起担任费曼理论物理学教授。

多年来索恩一直扮演着众多前沿理论学者的导师和论文指导者的角色,这些人目前都活跃在广义相对论的观测、实验和天体物理学等领域。到目前为止,出自索恩门下的加州理工学院物理博士毕业生大约有五十名左右。

索恩善于向他人展示在引力物理和天体物理学领域的一些发现的令人兴奋并且重要之处,不仅是面向学术界,同时也能够让大众了解。

1999年,索恩预言在二十一世纪人类将能够对下面一些未解决的问题做出回答:

是否存在这样一个“宇宙的黑暗面”,其中遍布诸如黑洞一样的暗物质天体?
我们能否通过时空的扰动,即引力波,来观测宇宙的诞生和黑暗面等未知领域?

21世纪的技术能否观测到像人类尺寸大小物体的量子行为?

美国的PBS电视网和英国的BBC电视网都播放过索恩关于黑洞、引力波、相对论、时间旅行以及虫洞等主题的公众演讲节目。

2

打造星际穿越

2014年,索恩作为执行制作人,帮助导演克里斯托弗•诺兰 (Christopher Nolan) 创作出脍炙人口的科幻电影《星际穿越》。

然而这并不是索恩首次涉足影视,早在30多年前,卡尔•萨根就把索恩和电影制作人琳达•布斯特  (Lynda Obst)“撮合”到一起。1997年时,她曾参与制作科幻影片《接触》,其中用于时空穿越的虫洞理论就来自索恩的帮助。

当作为《星际穿越》的执行制作人时,索恩发挥的作用重要了很多。

他首先为电影设定了两条基本原则:一切都不能违反物理学定律;想象内容也需要良好的科学支持,不能凭空想象。

“导演对此的态度是,只要不妨碍制造一部精彩的影片,他都没有意见。”索恩介绍,“不过片中确实有几个地方从科学上讲有点夸张了,不至于讲不通,但发生的可能性确实不大。”

当时最大的分歧就是,诺兰想让宇宙飞船超越光速飞行,索恩的态度则是:别想。

“有时候我会说,‘我不认为这行得通,那肯定要严重地违反物理学定律。’”索恩回忆,“然后导演会这么说,‘去算一下是不是真的不行?’于是我跑去计算一番,回来告诉他:‘看来是我错了,这确实可行。’”

对于超光速的飞船来说,显然,计算结果很明确:不可能。不过索恩在此事上和诺兰争执了两三周,直到诺兰妥协。

由保罗•富兰克林 (PaulFranklin) 带队的视觉效果团队和索恩也有着密切的合作。在索恩的计算基础上,他们将那些基于爱因斯坦光传播理论的概念转化为真实具体的描绘,这包括《星际穿越》中的黑洞和虫洞等等。

在索恩看来,片中的黑洞卡冈都亚 (Gargantua) 可谓最迷人、最令人信服的一个版本。当然,最精确的描绘还是得去找天体物理学家才能看到。

在那之后,索恩开创性地发表过两篇论文,一篇是写给天体物理学家的,一篇是写给电影制作人的,告诉他们要如何开发和使用这些需要把物理学和电影制作相结合的技术。



然而人类能否真的进行星际旅行呢?索恩是这样看的:“我想这很可能实现,但至少要在三百年以后。那确实非常非常难。”

3

如何成为杰出的科学家

2018年11月3日,腾讯WE大会前夕,同行的年轻人问了他一个问题:

您认为应该如何成为一名杰出的科学家?

我认为有很多种杰出的科学家,也有很多可以变得杰出的方式。我要给你举一些理论家的例子。

下面是他的回答:

我有个很好的朋友叫弗里茨•兹威基。兹威基构想出了中子星的概念;兹威基推测中子星诞生于超新星爆发;兹威基查看了观测数据,并且猜测存在暗物质。兹威基并不擅长真正的计算,他的这些成就都基于对于物理的直觉。他认为自己是一名伟大的理论家。但是我读过他的技术文章,大部分都讲不通。他有一篇关于中子星理论的文章,其实是错的。与此同时,罗伯特•奥本海默和他的学生写了一系列这方面的文章,工作做得非常漂亮。但是中子星的概念是兹威基提出来的,而不是奥本海默,因为兹威基对物理学很强的直觉。

我还有一个很好的朋友,印度裔天体物理学家钱德拉塞卡。钱德拉塞卡没有物理学的直觉,但是他的数学功底令人惊叹。使用基本的数学,他就获得了科学发现。但是他并不知道科学发现正在向自己靠近,他无法提前猜测到结果。他做出了重大的发现,获得了诺贝尔奖。他的头脑和兹威基的就完全相反。

斯蒂芬•霍金在他职业生涯的前10年中,都在做高度数学化的相对论方面的工作,做很多美妙的数学变换。当他(因为疾病)不再能控制自己的双手后,他无法再像之前一样做数学推导了。于是他发展了一种在大脑中进行几何与拓扑变换的能力,创造出曲线、平面等等的直观图像。他的这项能力非常出色,以至于他获得与几何、拓扑相关的物理学发现比其他任何人都更快更深入。在失去了对手的控制能力后,他的大脑彻底改变了。

所以,你看看这些例子。我想说,要做出伟大的理论,有很多不同的方式;问题在于找到适合你的那一种。

◆ 十三岁时我在书店一本畅销书上读到了相对论,这本书的作者George Gamow是一位物理学家和天文学家,从此我就爱上了这个课题。

◆ 所以我也想用相同的办法影响下一代青年人,写《黑洞与时间弯曲》这样的书,制作《星际穿越》这样的电影,去启发年轻人学习科学。

——基普•S•索恩
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基普·S·索恩Kip Stephen Thorne(1940年6月1日- )是美国理论物理学家,2017年10月3日,因在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献,荣获诺贝尔物理学奖。 他的主要贡献在于引力物理和天体物理学领域,很多活跃于相关领域的新一代科学家都曾经接受过他的培养和训练。索恩和英国物理学家斯蒂芬·霍金,以及美国天文学家、科普作家、科幻小说作家卡尔·萨根保持了长期的好友和同事关系。他担任加州理工学院费曼理论物理学教授,是当今世界上研究广义相对论下的天体物理学领域的领导者之一。
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爱因斯坦和霍金的朋友圈:

https://www.huxiu.com/article/414931.html
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“大众天文学家”卡尔•萨根

卡尔•萨根(CarlSagan,1934—1996),美国人,曾任美国康奈尔大学行星研究中心主任,被称为“大众天文学家”和“公众科学家”。一生主要从事天文学以及核战争对环境的影响等方面的研究,在美国的太空计划中起到了十分重要的作用,曾荣获美国航空航天局的特别科学成就奖,两次获得公共服务奖和航空航天局颁发的阿波罗成就奖。

他以对科学的热忱和个人巨大的影响力,引导几代年轻人走上探索科学之路。他对人类将无人航天器发送到太空起过重要的作用,在行星科学、生命的起源、外星智能的探索方面也有诸多成就。

他主持过电视科学节目,出版了大量科普文章和书籍,其《伊甸园的飞龙》曾获得普利策奖,电视系列节目《宇宙》在全世界取得热烈反响。

主要作品还有《宇宙联接》《宇宙》《布鲁卡的脑》《被遗忘前辈的阴影》《暗淡蓝点》《数以十亿计的星球》等。

此外,他还由于在反对使用核武器方面的杰出贡献而获得许多奖励。

生平

1934年11月9日生于纽约布鲁克林市

1955年于芝加哥大学获得物理学学士学位

1956年获得物理学硕士学位

1960年获得天文学和天文物理学博士学位。

60年代在哈佛大学任教

1971年任康奈尔大学大卫•邓肯天文和太空科学研究会教授、康奈尔大学行星研究中心主任、加州理工学院喷气推进实验室的科学家。

同时还是世界性的太空研究组织、美国行星研究学会创始人之一和会长。(转载)
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上面提到兹威基对物理学有很强的直觉,我们来了解一下什么是直觉?

理性与直觉

直觉是什么?

直觉(Intuition),指的是一种不使用证据、实验、有意识的推理,或者在不明原因的情况下迅速出现的直接想法、感觉、信念或者偏好。 Gigerenzer(2007)将直觉形容为一种基于以下特征的判断,可以概括直觉的几个关键特质:

• 迅速出现在大脑中;

• 我们意识不到它的深层运行机制;

• 强烈实现的动机。

用通俗的话说,就是我们在瞬间产生了某种想法或倾向,无法解释它从何而来,但却有很强的动力要去实现它。

Epstein(1996)等人提出,人类具有两种主要的认知方式,一种是经验性的,也就是我们所说的直觉,另一种是分析性的,即我们常说的理性:

• 经验性认知(直觉): 迅速、自动,不需要太多努力就能够产生,相信经验,;直觉具有迅捷性、直接性、本能意识等特征。

• 分析性认知(理性): 缓慢、有意识,运用逻辑、证据进行分析而产生,依靠有意识的评估而非经验。

在大大小小的决定上,我们每个人都会使用这两种不同的认知方式,但是有的人可能更偏向用理性思维做分析,有的人则更依赖直觉和预感做决定。
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艺术不是逻辑分析,艺术是直觉。
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以前也谈过一下直觉与理性:

http://www.hifi168.com/bbs/showtopic-240159.aspx
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