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科（duan）學（zi）

這里有一份誠意滿滿的

問卷調(diào)查

送給你們小心心~~~

一談到霍金，我們大眾的第一印象就是身殘志堅的大科學家，非常傳奇的一生的?；艚?1歲時患上肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥（盧伽雷氏癥），全身癱瘓，不能言語，手部只有三根手指可以活動，在這樣艱難的條件下仍然能夠進行復雜的推導和演算，研究理論物理，這是需要多么大的勇氣以及毅力。然而，我們反問霍金的科研貢獻是什么？非物理專業(yè)的大眾應該都一臉茫然，畢竟屬于比較前沿的研究。另一方面，我們提到愛因斯坦，他的科研貢獻是什么，只要不是幼兒園的孩子基本都知道相對論。

身殘志堅的勵志故事

斯蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking），1942年1月8日出生于英國牛津，出生當天正好是伽利略逝世300年忌日。

1959年17歲的霍金入讀牛津大學的大學學院攻讀自然科學，用了很少時間而得到一等榮譽學位，隨后轉(zhuǎn)讀劍橋大學研究宇宙學。

1963年，21歲的他不幸被診斷患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥即運動神經(jīng)細胞病。當時，醫(yī)生曾診斷身患絕癥的他只能活兩年，可他一直堅強地活了下來。

1965年，23歲時他取得了博士學位留在劍橋大學進行研究工作。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。這里就可以解釋大家經(jīng)常納悶的事情，霍金不是癱瘓嗎?怎么生孩子的？在70年代以前霍金并沒有真正癱瘓。

70年代后期，霍金的言語功能逐年退步，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，他必須依賴翻譯。。

1985年拜訪歐洲核子研究組織時，霍金感染了嚴重的肺炎，必須使用維生系統(tǒng)。由于病況危急，霍金必需接受氣管切開術(shù),這手術(shù)可以幫助他呼吸，但會使他從此以后再也無法發(fā)聲。

2005年，他開始使用臉頰肌肉的運動來控制他的通訊設(shè)備，每分鐘大約可以輸出一個字。由于這種疾病很可能引起閉鎖癥候群，霍金正與神經(jīng)學專家研發(fā)出一套新系統(tǒng)，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。

2018年3月14日，霍金逝世，享年76歲。

曾經(jīng)一位年輕的女記者面對這位在輪椅里生活了三十余年的科學巨匠，深深景仰之余，又不無悲憫地問：“霍金先生，盧伽雷病已將你永遠固定在輪椅上，你不認為命運讓你失去太多了嗎?”

這個問題顯然有些突兀和尖銳，報告廳內(nèi)頓時鴉雀無聲，一片肅謐?；艚鸬哪橗媴s依然充滿恬靜的微笑，他用還能活動的手指，艱難地叩擊鍵盤, 于是，隨著合成器發(fā)出的標準倫敦音，寬大的投影屏上緩慢然而醒目地顯示出如下一段文字：

我的手指還能活動，

我的大腦還能思維，

我有終生追求的理想，

有我愛和愛我的親人和朋友;

對了，我還有一顆感恩的心……

心靈的震顫之后，掌聲雷動。人們紛紛涌向臺前，簇擁著這位非凡的科學家，向他表示由衷的敬意。

人們深受感動的并不是他曾經(jīng)遭受的苦難，而是他直面苦難時的堅守、樂觀和勇氣。人生如花開花謝、潮漲潮落，有得便有失，有苦也有樂；如果誰總自以為失去的太多，總受到這個意念的折磨，誰才是最不幸的人。

霍金正是在這種一般人難以置信的艱難中，成為世界公認的杰出天體物理學家。這種艱難不僅僅是身體的，更重要的是精神上的負擔。當霍金剛得知自己患罕見的肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥（盧伽雷氏癥）并且壽命只剩兩年，他也是萬念俱灰，頓時沒有了任何生機，然而沒有多久霍金就調(diào)整好自己的心態(tài)，利用有限的時間繼續(xù)物理研究。然而就算是這一點，我們蕓蕓大眾就很少有人做得到，大部分人會直接頹廢，及時行樂，度完自己最后的時光。

霍金的不懈努力感動了上帝，他成功了突破了兩年魔咒，但是上帝并沒有眷顧他，肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥病情不斷的加重，全身癱瘓，不能言語，只有三根手指可以動，在這種艱難條件下繼續(xù)研究理論物理，對于大部分物理學家，這簡直就是天方夜談，雖然有電腦軟件協(xié)助霍金閱讀文獻和交流，但是和正常人相比效率十分低下，可能連正常人十分之一的速度都不如?？磿仨氁蕾囈环N翻書頁的機器,讀文獻時需要請人將每一頁都攤在大桌子上,然后他驅(qū)動輪椅如蠶吃桑葉般地逐頁閱讀。理論物理研究中有大量的復雜公式推導，這些推導電腦軟件很難發(fā)揮作用，在這里不得不提到霍金智商很高，至少他的記憶力和心算能力非常強，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。霍金的能力放在《最強大腦》節(jié)目中，絕對可以輕松奪冠。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。

高爾基說過：“在自然剝奪了人類用四肢走路的本領(lǐng)時，它就給予他一根拐杖，那就是理想?！倍艚馃o疑為這句話做了最完美的詮釋。對霍金而言，“人生的斗士、智慧的英雄”這些絕不是什么溢美之詞，他以瘦弱之軀挑戰(zhàn)生理極限的勇氣以及霍金式的頑皮笑容都向世人證明了：他贏了!感動了一代又一代的人，每個人都應該成為自己命運的主宰，都應該對自己的生活有自己的主見，擁有自己的夢想，并全力以赴為之奮斗。

霍金的科研貢獻

霍金在劍橋大學任牛頓曾擔任過的盧卡遜數(shù)學講座教授之職，他的黑洞蒸發(fā)理論和量子宇宙論推動了天體物理學的發(fā)展，并且對哲學和宗教也有一定的影響?；艚鹗且晃唤艹龅睦碚撐锢韺W家，一位偉大的歷史人物。如果你是一個對物理學沒有太多興趣的人，讓你說出幾個偉大的物理學家，你首先一定會想到牛頓和愛因斯坦，如果再問你當代最偉大的物理學家，我想你恐怕只能想起霍金了！誠然如此，霍金的知名度簡直太大了！霍金的成就與這幾位前輩相比又如何呢？他有資格躋身科學名人堂嗎？讓我們看看他在學術(shù)界的工作：

這是在經(jīng)典廣義相對論下的黑洞理論中，引入量子場論，得到黑洞可以蒸發(fā)的結(jié)論。首先科普下什么是黑洞？黑洞是愛因斯坦的相對論預見的產(chǎn)物。1916年，德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解，這個解表明，如果將大量物質(zhì)集中于空間一點，其周圍會產(chǎn)生奇異的現(xiàn)象，即在質(zhì)點周圍存在一個界面——“視界”，物質(zhì)只要進入黑洞的這個邊界便再也沒有機會逃脫，只進不出，甚至是光線也是一樣，因而黑洞是看不見的。這種“不可思議的天體”就形象地稱為是“黑洞”，這種形象的稱呼是由美國物理學家約翰·惠勒提出。

那人類是如何觀測到黑洞的呢？，比如觀察雙星現(xiàn)象，通過觀察那些將被黑洞吞噬的物質(zhì)會盤旋下降形成一個吸積盤，以間接方式得知黑洞的存在。有了這些理論和天文現(xiàn)象的為基礎(chǔ)，就可以進一步研究黑洞了。)這是霍金最重要的貢獻，因為黑洞是目前宇宙學中理論基礎(chǔ)和觀測事實相對充分的天體，但霍金輻射的可觀測性是微乎其微的，不論是直接證據(jù)還是間接證據(jù)，即使一個黑洞能夠蒸發(fā)，或許也需要幾億年的時間。

在廣義相對論的框架下，霍金和羅杰彭羅斯一起證明了在宇宙時空中存在奇點，黑洞中的奇點是時間終結(jié)點，大爆炸的初始奇點是時間開始點，奇性定理目前被廣泛的接受為宇宙學的一個成熟的觀點，可以在眾多著作中見到闡述。但是，奇點是時空中一個特定的點，密度無限大，時空曲率無限大，體積無限小的一個點，這理論上已經(jīng)達到了普朗克尺度，此時量子力學或許應該可以起到作用（如果量子力學仍然是有效的），所以這有一個比較矛盾的地方，更具廣義相對論可以預言存在奇點，而在奇點處廣義相對論或許是失效的，量子力學或許起到關(guān)鍵作用。

這實際是現(xiàn)代宇宙學之父愛因斯坦對宇宙模型的闡述，但是霍金推進了這一觀點。這個觀點可以通俗的用皮球來對比，一個螞蟻在皮球上爬，永遠都看不到這個球的邊，因為沒有邊，而這個球本身的體積，所占空間是有限的（有界）。因為人類不能感受和想象四維以上的時空，不可能構(gòu)想出真實的宇宙到底是什么樣子，或許我們現(xiàn)在看到的只是多維宇宙中的三個維度而已。

霍金的主要工作都作于上世紀60年代末70年代初黑洞研究大發(fā)展時期，他的早期工作對引力與黑洞領(lǐng)域起到了非常大的促進作用。在統(tǒng)一20世紀物理學的兩大基礎(chǔ)理論——愛因斯坦創(chuàng)立的相對論和波爾創(chuàng)立的量子力學方面做出了一些貢獻?；艚鸬墓ぷ魇怯钪鎸W中非常重要的一部分，但并不是基礎(chǔ)開創(chuàng)性的，很明顯宇宙學的基礎(chǔ)是廣義相對論，而其中很多復雜的問題要統(tǒng)一量子力學才有可能解決，而霍金在這方面作了許多努力。

物理學的發(fā)展歷程

這里可以科普下物理學的發(fā)展過程以及其中開創(chuàng)性的工作，物理學上第一個劃時代的發(fā)展就是牛頓建立起經(jīng)典力學的框架牛頓三大定律以及萬有引力定律，經(jīng)典力學把人類對整個自然界的認識推進到一個新水平，牛頓把天上的運動和地上的運動統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了天上力學和地上力學的大綜合，從力學上證明了自然界的統(tǒng)一性，這是人類認識自然歷史的第一次大飛躍和理論大綜合，它開辟了一個新時代，并且奠定了第一次工業(yè)革命的科學基礎(chǔ)。

第二個劃時代的發(fā)展就是法拉第和麥克斯韋建立的經(jīng)典電磁場理論，19世紀下半葉，麥克斯韋總結(jié)了宏觀電磁現(xiàn)象的規(guī)律，并引進位移電流的概念。這個概念的核心思想是：變化著的電場能產(chǎn)生磁場；變化著的磁場也能產(chǎn)生電場。在此基礎(chǔ)上他提出了一組偏微分方程來表達電磁現(xiàn)象的基本規(guī)律。這套方程稱為麥克斯韋方程組，是經(jīng)典電磁學的基本方程。跳出經(jīng)典力學框架的束縛：在物理上以'場'而不是以'力'作為基本的研究對象,在數(shù)學上引入了有別于經(jīng)典數(shù)學的矢量偏微分運算,實際上麥克斯韋的工作已經(jīng)沖破經(jīng)典物理學和經(jīng)典數(shù)學的框架。麥克斯韋的電磁理論預言了電磁波的存在，其傳播速度等于光速，這一預言后來為赫茲的實驗所證實。于是人們認識到麥克斯韋的電磁理論正確地反映了宏觀電磁現(xiàn)象的規(guī)律，肯定了光也是一種電磁波。為第二次工業(yè)革命奠定了基礎(chǔ)，發(fā)電機利用電動力學的規(guī)律，將機械能轉(zhuǎn)化為電磁能,電動機是利用電動力學的規(guī)律將電磁能轉(zhuǎn)化為機械能。電報、電話、無線電、電燈也無一不是經(jīng)典電磁學發(fā)展的產(chǎn)物。

第三次劃時代的發(fā)展起源于經(jīng)典物理學大樓上的兩朵“烏云”，其中一朵由愛因斯坦解決，建立了狹義相對論，另一朵則是由波爾帶領(lǐng)的一大批年輕物理學家（海森伯、泡利、狄拉克、德布羅意、薛定諤等）建立的量子力學解決，原本以為物理學大樓只需要修修補補，然而新理論的建立卻將物理大樓直接拆遷重建，打開了新世界的大門，新的理論完全打破人們對世界已有的認識，相對論打破了絕對的時空觀念，引入相對的時間與空間概念。而量子力學告訴我們世界是不連續(xù)的，打破我們以往物質(zhì)與能量連續(xù)的概念。相對論和量子力學為人類認識世界奠定了堅實基礎(chǔ)，原子能、半導體、超導、激光等都依賴于這一基礎(chǔ)，它不僅深刻影響到物理學的發(fā)展，而且直接導致了半導體、計算機、光通訊等一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展。

顯然從物理學發(fā)展歷史來看，牛頓和愛因斯坦絕對是教父級別的，誠然霍金十分偉大，但是還是不能和他們二位相提并論的。在西方甚至全球物理學的象牙塔里，從未有物理學權(quán)威機構(gòu)正式授予霍金“第一”的榮譽稱號，只有供職單位對他有過“之一”的榮譽評價。最近，國內(nèi)網(wǎng)上各種“最偉大的科學家”逝世、“最聰明的大腦”離開了、“愛因斯坦之后的第一人”去世等等不實文章就在網(wǎng)上泛濫開來。外國媒體對他去世的訃告內(nèi)容是：“著名物理學家史蒂芬·霍金去世，享年76歲?！?/span>

然而，他對于物理學的科普貢獻絕對是無人能比的。他寫作出版的《時間簡史》《果殼里的宇宙》為廣大人民群眾（不懂物理的一般人）簡介了一些常見的現(xiàn)代物理理論，使更多的人了解到物理?！稌r間簡史》自1988年首版以來，已被翻譯成40種文字，累計銷售量達2500萬冊，成為一本暢銷全世界的科學著作。

有一個段子是這樣的：火車上，一個美國富商正津津有味的讀著時間簡史，一位老者湊了過來問他正在讀什么。那位富商就說：

“時間簡史，你沒讀過嗎？”

“沒”

于是富商開始向老者談起時間簡史和里邊的內(nèi)容。當火車快到站時，富商講完了，這才想起來詢問老者的職業(yè)。老人微微一笑，說：

“哦。我是前蘇聯(lián)科學院院士?！?/span>

雖然這個段子有點諷刺意味，但是能側(cè)面表明霍金科普工作做得很好，讓大眾能夠輕松地談論（可能是假裝喜歡談論，顯得自己比較高大上）高深的物理，我們必須要明確科研與科普是完全不同的概念?；艚饘懽鞯摹稌r間簡史》淺顯易懂，致使大多數(shù)人覺得物理比較簡單，從而能夠讓大眾愿意了解物理。激勵更多的年輕才俊投入物理研究中，為物理學的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)?；艚鸬娜ナ罉酥局锢韺W“明星時代”的結(jié)束，很難再有會像霍金一樣的傳奇人生，向全人類閃耀物理學的思想。