一代大師霍金和他的著名理論

奇點(diǎn)、黑洞、宇宙的邊界，這些詞語與著名天體物理學(xué)家霍金有著密不可分的聯(lián)系。2018年3月14日，霍金去世，享年76歲。在科迷心中，霍金的地位可謂超乎尋常。有人說，他只是飛回了屬于自己的星球?；艚鹪诮邮懿稍L時(shí)曾被問到，“每個(gè)人都想知道，大爆炸前宇宙是什么樣的？”他給出答案：“宇宙的邊界就是它沒有邊界，大爆炸前宇宙什么都沒有?！彼簧某删秃芏?，今天我們就一起來回顧霍金的幾個(gè)著名理論，以及他對一些前沿科技的獨(dú)特見解。

奇性定理

愛因斯坦創(chuàng)立的廣義相對論被科學(xué)界公認(rèn)為最美麗的科學(xué)理論，但是霍金和彭羅斯一道證明了廣義相對論是不完備的。他們指出，如果廣義相對論是普遍有效的，而宇宙間的物質(zhì)分布滿足非常一般的條件，那么宇宙時(shí)空中一定存在一些奇點(diǎn)；在奇點(diǎn)處，經(jīng)典物理的定律會(huì)失效。人們通常談?wù)摰钠纥c(diǎn)是宇宙產(chǎn)生元初的大爆炸奇點(diǎn)和黑洞中的奇點(diǎn)。愛因斯坦早先否認(rèn)過奇點(diǎn)的存在，他甚至還寫過論文以論證黑洞的不可能性。而霍金和彭羅斯的奇性定理表明了對引力的量子化是不可避免的。

黑洞理論

人們知道，在經(jīng)典引力論的框架里，黑洞只能吞噬物質(zhì)，而不能吐出物質(zhì)。黑洞的表面猶如地獄的入口，是一個(gè)有去無返的單向膜。霍金曾經(jīng)證明了視界的面積是非減的。1974年，霍金發(fā)表了《黑洞在爆炸嗎？》一文，在論文中，他把量子理論效應(yīng)引進(jìn)了黑洞研究，證明了從黑洞視界附近會(huì)蒸發(fā)出各種粒子，這些粒子的譜猶如來自黑洞的輻射。隨著黑洞質(zhì)量降低，溫度就會(huì)升高，并最終導(dǎo)致黑洞的爆炸。在這個(gè)被稱為霍金輻射的場景中，量子理論、引力理論和統(tǒng)計(jì)物理得到了完美的統(tǒng)一。

黑洞理論是科學(xué)史上非常罕見的例子，它首先在數(shù)學(xué)形式上被詳盡地研究，后來才在天文學(xué)的許多觀測上被證實(shí)了普遍存在。現(xiàn)在，人們的共識是，每個(gè)星系的中心都是一顆極其巨大的黑洞。

無邊界宇宙理論

霍金在20世紀(jì)80年代初，創(chuàng)立了量子宇宙學(xué)的無邊界學(xué)說。他認(rèn)為，時(shí)空是有限而無界的，宇宙不但是自洽的，而且是自足的，它不需要上帝在宇宙初始時(shí)的第一推動(dòng)，宇宙的演化甚至創(chuàng)生都單獨(dú)地由物理定律所決定。這樣，無邊界學(xué)說就把上帝從宇宙的事物中完全摒除出去，上帝便成了無所事事的“造物主”，它再也無力去創(chuàng)造奇跡。亞里土多德、奧古斯丁、牛頓等人曾在宇宙中為上帝杜撰的那個(gè)關(guān)于“第一推動(dòng)”的神話，完全是虛幻的。量子宇宙學(xué)的主要預(yù)言之一是關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的起源，而若干年前的宇宙背景輻射探測者對太空背景溫度起伏的觀察則證實(shí)了這個(gè)預(yù)言。

霍金的外星人論

霍金在紀(jì)錄片《跟隨斯蒂芬·霍金進(jìn)入宇宙》中說，外星人存在的可能性很大，但人類不應(yīng)主動(dòng)尋找他們，應(yīng)盡一切努力避免與他們接觸，從而避免黑暗森林打擊！

他認(rèn)為，鑒于外星人可能將地球資源洗劫一空然后揚(yáng)長而去，人類主動(dòng)尋求與他們接觸“有些太冒險(xiǎn)”。他說，“如果外星人拜訪我們，我認(rèn)為結(jié)果可能與哥倫布當(dāng)年踏上美洲大陸類似，那對當(dāng)?shù)赜〉诎踩藖碚f不是什么好事?！?/p>

霍金的星際移民論

霍金在2010年8月接受訪談時(shí)，再曝驚人言論，稱地球在200年內(nèi)會(huì)毀滅，而人類要想繼續(xù)存活只有一條路：移民外星球。他表示，人類如果想一直延續(xù)下去，就必須移民火星或其他的星球，而地球遲早會(huì)滅亡?；艚鹫f：“人類已經(jīng)步入越來越危險(xiǎn)的時(shí)期，我們已經(jīng)歷了多次事關(guān)生死的事件。由于人類基因中攜帶的‘自私、貪婪的遺傳密碼，人類正在一點(diǎn)點(diǎn)掠奪地球資源，人類不能把所有的雞蛋都放在一個(gè)籃子里，所以不能將賭注放在一個(gè)星球上。”

霍金對人工智能的觀點(diǎn)

霍金在GMIC 2017開幕式上做主題演講《讓人工智能造福人類及其賴以生存的家園》，談及對人工智能的看法，主要觀點(diǎn)如下——

簡單來說，我認(rèn)為強(qiáng)大的人工智能崛起，要么是人類歷史上最好的事，要么是最糟的。我不得不說，是好是壞我們?nèi)圆淮_定。但我們應(yīng)該竭盡所能，確保其未來發(fā)展對我們和我們的環(huán)境有利。我們別無選擇。我認(rèn)為人工智能的發(fā)展，本身是一種存在著問題的趨勢，而這些問題必須在現(xiàn)在和將來得到解決。

也許我們所有人都應(yīng)該暫停片刻，把我們的研究重點(diǎn)從提升人工智能的能力轉(zhuǎn)移到最大化人工智能的社會(huì)效益上面。文明所產(chǎn)生的一切都是人類智能的產(chǎn)物，我相信生物大腦可以達(dá)到的和計(jì)算機(jī)可以達(dá)到的，沒有本質(zhì)區(qū)別。

在人工智能不斷發(fā)展，并被證明非常有用的同時(shí)，我也在擔(dān)憂創(chuàng)造一個(gè)可以等同或超越人類的事物所導(dǎo)致的結(jié)果：人工智能一旦脫離束縛，以不斷加速的狀態(tài)重新設(shè)計(jì)自身，人類由于受到漫長的生物進(jìn)化限制，無法與之競爭，將被取代，這將給我們的經(jīng)濟(jì)帶來極大的破壞。

霍金的經(jīng)典言論

為什么要研究黑洞呢？——因?yàn)樗驮谀抢铩?/p>

當(dāng)你面臨著夭折的可能性，你就會(huì)意識到生命是寶貴的，你有大量的事情要做。

當(dāng)愛因斯坦說到“上帝不擲骰子”的時(shí)候，他錯(cuò)了。鑒于黑洞給予我們的暗示，上帝不僅擲骰子，而且往往將骰子擲到我們看不見的地方以迷惑我們。

我不認(rèn)為我們能夠繼續(xù)在地球上存在1000年，除非逃離這顆脆弱的星球。我們要仰望星辰，而不是始終盯著自己的腳。

雖然我行動(dòng)不便，說話需要機(jī)器的幫助，但是我的思想是自由的。