都夸霍金成就大为何他拿不到诺贝尔奖? 答案在这

发布:社会新闻 时间:2018-03-15 01:14

(原标题:都夸霍金成就大,可他为什么拿不到诺贝尔奖?)

2018年3月14日,英国物理学家、当代科学界的传奇人物斯蒂芬·霍金去世,享年76岁。

作为科学工作者,我在这里不打算重复那些经常被传来传去的老生常谈或者以讹传讹,而是希望向公众尽量清楚准确地介绍一下霍金的实际成就。

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第一个问题,也是最基础的问题

霍金在科学上的成果有多大?

基本的回答是:霍金是一位卓越的科学家。你如果说他是一位伟大的科学家,我也不会反对。

不过,经常有媒体把他称为爱因斯坦之后最伟大的科学家、当世最伟大的科学家之类,这就说过头了。曾经有人问我:“为什么科学界公认霍金是爱因斯坦之后最伟大的科学家?”我的内心是崩溃的,不禁要反问他:“谁跟你说这是科学界公认的?科学界完全没有这样认为,好不好!”

实际上,从一个明显的指标就可以看出来:霍金连诺贝尔奖都没有得,怎么可能是当世最伟大的科学家呢?

这就引出第二个问题,也是一个经常被问起的问题:

霍金为什么没有得诺贝尔奖?

回答其实很简单:因为他的成果没有达到诺贝尔奖的级别。并不是因为诺贝尔奖委员会有偏见或者搞什么政治,而是因为单纯科学上的原因。

由此引出第三个问题:

霍金最重要的科研成果是什么?

对于这个问题的回答,就必不可免要讲一些科学术语了。正如霍金在《时间简史》里提到的,每一个公式都会吓跑一半的读者。不过,如果你真的想知道这个问题的答案,我希望你耐心地看下面的解释,我相信你肯定可以从中了解一个基本的图景。

霍金的研究领域主要是宇宙学,这是一门科学,而不是哲学。是的,研究宇宙现在不是哲学家的事,而是科学家的事。人们不再是通过像“两小儿辩日”这样的哲学辩论去思考“宇宙是有限的还是无限的”这种问题了,而是通过观测和理论,去实证地、定量地研究宇宙。

宇宙学里用到的理论,首先是爱因斯坦提出的广义相对论,霍金应用广义相对论做出了许多贡献。后来人们发现,跟广义相对论并列的另外一个基础物理学理论“量子力学”也需要用到,在这方面霍金也有很多贡献,而且更加重要。

霍金的科学成果很多,如果一定要在其中挑一个最突出的,那应该就是“霍金辐射”了。霍金辐射说的是个什么事呢?

我们知道,广义相对论预言了一种天体,叫做“黑洞”。黑洞的质量是如此之大,在它周围的引力是如此之强,以至于连光都跑不出去,其他比光慢的物质自然就更跑不出去了。黑洞外部的物质,倒是有可能被黑洞吸进去。由此可见,黑洞就像传说中的貔貅一样只进不出,可以说是“绝对的黑”。

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在日常生活中,大家都经常用生态黑洞、财务黑洞这样的说法,可见黑洞这个概念是多么深入人心了。作为一个现代科学术语,黑洞真是创造了一个传播学上的奇迹。

但是,霍金却提出:黑洞并不是只进不出的,黑洞不是绝对的黑!

他的道理是这样的:传统上对黑洞的研究,都只考虑了广义相对论。但当你加上量子力学的时候,你就会发现,在空间的任何地方,都有许多的粒子和反粒子的对在瞬间产生,又瞬间湮灭。看似真空的东西,其实是暗流汹涌,无数粒子反粒子方生方灭,流动不息。在黑洞的边界上,也是如此。

好,也许现在黑洞把边界上一个瞬间产生的粒子吸进去了。与此同时,原本应该跟那个粒子湮灭的反粒子现在就不会湮灭了,它作为一个持续存在的真实的粒子出现在了世界上。从外界观察者的视角看来,就相当于黑洞发射出了一个反粒子!

按照这个理论,黑洞确实会发出物质。这种效应,就叫做霍金辐射。黑洞并不是必然会长大的,也可能越变越小,最后消失。这对人们的思想观念,确实是个很大的震撼!

你肯定会问第四个问题了:

为什么霍金辐射没有得诺贝尔奖?

回答是:这只是个理论预测,还没有被实验验证。诺贝尔奖的评选非常慎重,一定要选那些经过验证、得到公认的成果。这就是为什么屠呦呦要在发现青蒿素几十年后才得奖,因为要等到青蒿素大规模使用、成为世界首选的抗疟疾特效药之后。即使这么慎重,还不时有发错的,诺贝尔奖委员会也是压力山大。

实际上,不要说霍金辐射这样的对黑洞理论的修正了,就连黑洞本身的存在,还没有直接的实验证据呢!当然,绝大多数科学家都相信黑洞的存在,因为间接的证据已经很多了。这种情况就像引力波,在2015年首次直接探测到引力波以前,大多数科学家早就相信了引力波的存在,因为间接的证据已经很充分了。

即使霍金辐射得到了实验验证,霍金得到了诺贝尔奖,我们还是可以指出:霍金的成果主要是在已有的框架内改进,这固然很好,但比起那些提出新的框架的,还是要低至少一个层次。

哪些人提出了新的框架?例如牛顿,提出牛顿力学。麦克斯韦,提出电磁理论。爱因斯坦,提出狭义和广义相对论。普朗克、海森堡、薛定谔、狄拉克,提出量子力学。杨振宁,提出规范场论。是的,在专业人士看来,杨振宁的科学成就比霍金至少高一个层次。这当然没有任何不敬的意思,只是做一个客观分析,反映一个业内共识。

由此引出第五个问题:

既然霍金的科学成就并不像很多媒体说的那么伟大,那么他为什么这么出名?

回答是:霍金的崇高名望,一方面固然来自他对科学的卓越贡献,但更多的还是来自其他三个因素。

第一个因素,是他的这个专业领域,宇宙学。虽然大多数人都缺乏宇宙学的专业知识,但几乎所有人都天然地对宇宙学感兴趣,人人都喜欢评论几句。在这方面,只能说有些学科是“自带流量”的,而有些学科就没有这么幸运。例如我的专业,理论与计算化学,大多数人都没听说过这么个学科,公众即使想问问题,也不知道该问什么。

第二个因素,是霍金传奇的病情和身残志坚的精神。霍金得的病,叫做“肌肉萎缩性侧索硬化症”,常被称为“渐冻人症”。2014年流行的活动“冰桶挑战”,初始目的就是提起大家对于渐冻人症的注意。

许多人在第一次见到霍金的时候,虽然早有思想准备,还是被他残疾的程度震惊得说不出话来。霍金的中国学生、《时间简史》的中文翻译者吴忠超就是如此,而霍金对此已经习以为常。

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