一篇致“全世界所有人”的博士论文,带你走进年轻霍金的思想世界

作者: 原原

来源: 原理

发布日期: 2017-10-24

剑桥大学公开了史蒂芬·霍金的博士论文《膨胀宇宙的属性》,这篇论文展示了霍金早期对宇宙学的研究,包括对霍伊尔-纳里卡引力理论、微扰、膨胀宇宙中的引力辐射和奇点的探讨。霍金的论文不仅在学术上具有重要意义,而且他的开放态度和对科学普及的贡献也值得尊敬。

昨天,剑桥大学将著名物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的博士论文《膨胀宇宙的属性》(Properties of Expanding Universe)放在学校的开放获取机构知识库上,任何人都可以免费下载查阅。论文一经开放就引来了大家的纷纷下载,剑桥大学的网站甚至一度几近崩溃。

对此,霍金说:“每一代人都是站在巨人的肩膀上前行,正如当我还只是剑桥的一名年轻博士生时,受到牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦的启发一样。听到有这么多人对我的论文表现出兴趣真的很棒,希望最终看到它时不会觉得失望。”这篇论文提交于1966年,那时的霍金还只是剑桥的一个鲜有人知的年轻博士。24岁的他已经开始遭受运动神经元病症的折磨,这是一种终将使他全身瘫痪的疾病。

但那时他仍然可以握笔写字,除了论文开头的声明是用手写的,文中的公式也全部都是手写。

论文长度为119页,正文内容只有四个章节,分别是:1. 霍伊尔-纳里卡的引力理论(The Hoyle-Narlikar Theory of Gravitation)2. 微扰(Perturbations)3. 膨胀宇宙中的引力辐射(Gravitational radiation in an expanding Universe) 4. 奇点(Singularities)。

霍金于1942年出生于牛津,在牛津完成本科物理的学习后,才去往剑桥大学攻读宇宙学博士学位,在剑桥,他优秀的学术水平吸引了众多关注,但与此同时不幸的是,他被诊断为患有运动神经元疾病,那时人们认为只有剩下不到两年的寿命。他的博士论文借鉴了罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)的定理,一个用于描述存在于黑洞中心的“时空奇点”理论,并将这个理论更进一步的运用到对整个宇宙的思考上。

这一成果让他顺利地拿到了博士学位,并且获得了剑桥大学的亚当斯奖(Adams Prize)。结束博士生涯的学习后,霍金继续留在剑桥,先后在剑桥大学的天文系和数学系从事研究工作。霍金继续与彭罗斯合作来进一步发展他的奇点理论,认为宇宙的起源或许源自于一个奇点。他们的研究结果表明,根据爱因斯坦的相对论,我们的时空可能从奇点大爆炸开始,而以黑洞的形式结束。

这些结果预示了广义相对论与量子理论统一的重要性,而霍金发现,这种统一会带来的其中之一个结果就是:黑洞并不黑,而是会发射辐射——霍金辐射——直至最终消失殆尽。这一理论在当时产生了极大的争议,但现已被广泛接受,它标志着的是物理学的一大突破。

霍金卓越的科学生涯成就还不只这些,他有18篇学术论文被引用次数超过500次,其中包括著名的《黑洞机制的四大定律》(The Four Laws of Black Hole Mechanics)、《黑洞和热力学》(Black hole and thermodynamics)和《宇宙的波函数》(Wave function of Universe)等等影响深远的学术论文。

除此以外,霍金积极参与了许多优秀科普书籍的创作,例如最有名的《时间简史》(A Brief History of Time)和《果壳中的宇宙》(The Universe in a Nutshell)等等。霍金无疑是伟大的,他不仅有众多响当当的学术贡献,还为科学的传播与普及不断地付出努力。他认为科学是一件可以被所有人理解的事,而不仅仅属于专业从事科学工作的人,这种态度值得我们每一个人去尊敬。

霍金说:“通过开放我的博士论文,我希望能激励世界各地的人,都能抬头去仰望星空、而不只是低头注意自己的脚下,希望我们能更多地去思考我们在宇宙中的位置,并试着去理解宇宙。因此不仅仅只是我的论文,世界上任何地方的任何人,都应该享有不受阻碍的接触人类思想瑰宝的自由。”

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