物理学天才霍金为什么没有获得诺贝尔奖?

2018-03-14 15:36 来源:科普中国

  作者:李乔圣,北京航空航天大学化学学院博士

  本文由科普中国特聘专家、中国科学院国家天文台副研究员郑永春进行科学性把关

  2018年3月14日是爱因斯坦诞辰139周年,这一天,最接近爱因斯坦的物理学家史蒂芬·威廉·霍金结束了他在地球上76年的“时间旅行”,两位物理学大师在另一宇宙相遇。带走霍金的是伴随他55年的肌肉萎缩性侧索硬化症(一种渐进性神经退行性疾病),也正是面对这种常人难以忍受的罕见疾病,霍金以其勇气与坚持鼓舞了全世界。

  美剧《生活大爆炸》,霍金本色出演,指出sheldon论文里的证明错误,而后者为了见他甘愿换上女仆装。

  霍金在《星际迷航:下一代》中扮演自己,和牛顿、爱因斯坦一起在宇宙飞船中打桥牌。

  1942年1月8日,霍金出生在英国牛津的一个知识分子家庭,而当天也是伽利略逝世300年的忌日。霍金21岁患病,全身瘫痪不能言语,手部只有三根手指可以活动。但是并不妨碍他成为英国剑桥大学著名物理学家,他在超过14部影视剧中出演过他本人,参与过超过15个音乐团队的表演和专辑制作。还拍过广告,出过一本大家都耳熟能详的书《时间简史》。他写《时间简史》的动机之一,就是为了给女儿凑学费。霍金选择了和一家商业出版社合作,并且明确表示“要让它成为在机场书摊上出售的那种书”。他确实做到了,此书一出便风靡全球。

  神一样的物理天才霍金为何终其一生也没有获得诺贝尔奖?

  首先来梳理一下霍金的物理上的贡献。霍金的第一个理论贡献,是和英国数学家彭罗斯共同提出的“奇点定理”。简单来说,霍金和彭罗斯成功证明了:根据当前的理论和观测结果,如今广袤巨大的宇宙,一定起源于一个无限小的奇点之中。霍金第二个重要的学术贡献,便是“黑洞辐射”,也被称为“霍金辐射”。过去人们认为,黑洞引力极高,任何物质都不能从中逃逸。但霍金提出:黑洞的边缘,其实在一刻不停地向外产生粒子对,其中带有负能量的会被黑洞吸收,带正能量的则可能从黑洞逃逸。这个理论,直接刷新了人们对黑洞的认识。霍金的第三个贡献,就是提出了“无边界宇宙模型”。在主流宇宙大爆炸模型中,宇宙必须要有个开端。但科学家们又无法说清楚这个开端,所以总有人认为有一个“上帝创世的时刻”是宇宙的起点。而在霍金的无边界宇宙模型中,宇宙没有开端和起点,因此也就不需要上帝来创造,直接从根本上驳斥了神创论。

  第一个奇性定理是爱因斯坦广义相对论中的一部分, 并不是什么完整理论。证明这个定理可以说明霍金的确是一流的物理学家, 他获得的和物理有关的荣誉也都是和这个定理有关。

  第二个黑洞辐射目前仅仅是个假说, 到现在也没有发现任何黑洞辐射。并且这个假说还没有够成一套完整理论,和爱因斯坦曾经提出广义相对论、现在的大统一理论、上帝粒子假说完全不是一个性质的东西。与此同时我们知道诺贝尔奖是出名的保守, 只凭这个理论就想获得诺贝尔物理学奖几乎不可能。PS:当年爱因斯坦获得诺贝尔奖,也并非因为相对论,而是用实验完整证明了光电效应理论。

  霍金的贡献不可否认,只是有很多学术地位等同的牛人不像他那么popular(被人广为知晓)。这个也不能怪大家偏袒霍金,说到底还是霍金有能力。再加上自己特殊的身体状况下还能坚持学术,这本身就是一个奇迹。

  也就是说,霍金的几个重大理论,虽然影响巨大,但都还处于“假说”的阶段,并没有完全被证实。所以,一直没得过诺贝尔奖。不要因为霍金没有获得诺贝尔奖,就怀疑他的成就,诺贝尔奖更侧重实证和应用,而相对忽略理论的推定和计算,但后者是物理学更重要、更本质的根基。理论物理学家的研究并不需要很多东西,一张桌子,一个书架,一支笔,一个验算的黑板或者本,最多加上一台电脑,他们便可以利用自己的大脑来进行对于大到整个宇宙,小到夸克的构想以及推算。

  “我们人类自身不过是宇宙中一些基本粒子的组合,可以对宇宙的奥秘了解这么多,简直就是一个巨大的胜利,”霍金说,“所以不要忘了抬头看看星空,不要老是盯着自己的脚。要有好奇心。无论生活看起来有多不容易,你总能找到自己能做的事情而且可以干得很漂亮。最重要的事情是决不放弃。”霍金离开地球,寻求他心目中的宇宙真谛了,但希望大家依然能记得这句话。

  霍先生,一路走好。

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(责任编辑:何春江)