「霍金輻射」論劃時代 助解開黑洞奧秘

星島日報

【星島日報報道】英國物理學家霍金與世長辭。他一生多在輪椅上度過,但輪椅並不能限制他思維翱翔,致力解開宇宙奧秘。霍金在學術上有兩大貢獻,即提出著名的「霍金輻射」學說及與物理學家彭羅斯一起提出及證明了「奇點定理」,兩者皆與黑洞密切相關。霍金的第三個巨大貢獻,在於普及科學。浸會大學物理系教授湯雷翰表示,霍金對黑洞理論做出了重要貢獻,同時,他也是大眾科普方面的楷模,啟發了人類對宇宙的好奇。

一九七四年,霍金提出了「霍金輻射」學說,該學說是他對天體物理學作出的最大貢獻之一。霍金在該學說中指出,黑洞在特定條件下會放射出一種微小的放射物,最後所有的黑洞將隨着時間的推移慢慢地蒸發掉。但是根據量子力學所描述的微觀粒子的運動規律,黑洞及被其「吞噬」掉的物質是不會簡單消失的。三十多年來,霍金試圖以各種推測來解釋這些相矛盾的觀點。他還曾提出,黑洞中有關量子力學的規律是不同的。但是這一觀點遭到了他的同事和其他國家科學家的質疑。霍金在經過長時間的研究後,二〇〇四年在栢林的一次會議上提出,一些被黑洞吞沒的物質隨着時間的推移,慢慢地從黑洞中「流淌」出來。也就是說,黑洞既「破壞」也「建設」。

香港科幻會會長李偉才說,按照以前社會對黑洞的理解,所有事物包括光,在黑洞都是有入無出,但霍金大膽地將廣義相對論及量子力學結合,提出黑洞發射輻射的可能性,也把此輻射命名為「霍金輻射」。

至於宇宙起源,霍金二〇〇六年表示,愛因斯坦的廣義相對論無法解釋宇宙如何由大爆炸形成,如果把廣義相對論和量子論相結合,就有可能解釋宇宙是如何起始的,「這是回答我們為何在此,我們從何而來的宇宙學核心問題」。他於一九七〇年和物理學家羅傑·彭羅斯一起證明了奇點定理,認為宇宙起源於一個時間和空間消失、物質密度無限大的奇點。在霍金想像中,宇宙起源有點像沸騰水中的「泡泡」。他認為,宇宙的開端,可能出現了許多「小泡泡」,然後再消失。「泡泡」膨脹的同時,會伴隨着微觀尺度的塌縮。一些塌縮的「泡泡」,由於不能維持足夠長的時間,來不及發展出星系和恒星,更不用說智慧生命了。但一些「小泡泡」膨脹到一定尺度,就可以安全地逃離塌縮,繼續以不斷增大的速率膨脹,形成了我們今天看到的宇宙。「我們已經觀察到,宇宙的膨脹在長期變緩後再次加速,現有理論仍不能很好地解釋這個現象」他說。

霍金對於科學的第三個傑出的貢獻是普及科學。他的科普讀物《時間簡史》風行全球。浸大物理系教授湯雷翰表示,霍金是大眾科普方面的楷模,啟發了人類對宇宙的好奇。霍金近期曾談到人工智能(AI),指人工智能可能有助根除疾病與貧窮,但擔心這類技術最終會發展出與人類智能相當甚至超越人類的機器。「到時它可能以不斷加快的速度重新設計自己,而人類則受制於生物進化速度,無法與其競爭,最終被超越。」

頒發諾貝爾物理學獎的瑞典科學院昨日讚揚霍金是「偉大科學家,對科學作出巨大貢獻」,但發言人拒絕評論霍金是否應該獲頒諾獎。科學界認為,霍金生前沒有得到諾獎,是因為黑洞難以觀察、測量,而諾獎堅持「理論要有實驗根據」。

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