霍金老爷子已经离开这个世界1年多了，确切地说是438天，不过，虽然他的肉体已经安息土中，但他的灵魂注定是人类文明史上一段无法抹去的痕迹，他的理论在过去推动了科学的发展，让我们对宇宙有了全新的认识，而在未来，他的一些大胆的想法或被验证或被推翻，都会进一步改写我们的认知。对于我们这个节目来说也一样，没有话题怎么办，那就把霍金、爱因斯坦等人的棺材板撬开，冷饭有的是，虽然是冷饭，但每一次看《红楼梦》都会有不一样的体会，所以冷饭也可以吃出新滋味，比如说今天，你也许就会发现原来很多我们耳熟能详的理论原来是霍金提出来的，原来霍金的某某理论是这个意思，当然了，我也不一定能说明白，不懂就当做是懂了就行了。借此，我们也要感谢霍金、爱因斯坦等伟大的科学家，正是他们让我可以有饭吃，当然了我至今还是搞不明白为什么把这些大神的理论抄一抄就可以付费了，好吧，可能是改革开放让我们的生活都好起来了吧，废话不多说了，今天我们来总结一下霍金的五大理论。
霍金的第一大理论便是“奇点定理”。1965年，当时博士还没毕业的霍金准备找一个博士论文题目，结果他看到了英国物理学家罗杰-彭罗斯发表的一篇关于黑洞的论文。黑洞是一种引力极大的天体，引力大到连光都无法逃脱，研究认为，大质量恒星在生命的尽头，恒星内核会因为引力而坍缩，发生超新星爆发，所残留的部分便是黑洞。黑洞的表面被称为“事件视界”，掉入事件视界以内的任何物质都无法逃离出来。同时，这些物质或光会被强大的引力压缩到位于黑洞中心的、密度无穷大的一个点，这个点被称为“奇点”。令人难以理解的是，一切已知的物理理论在奇点处都会失效，其中也包括相对论。于是科学家猜测，实际上可能并不存在所谓的奇点。不过彭罗斯却在这篇论文中严密地证明：一旦形成事件视界，在视界内部必然会产生一个奇点。
博士时代的霍金
彭罗斯
读了彭罗斯的论文后，霍金敏锐地意识到，如果时间反演的话，那么彭罗斯的证明其实也同样适用于宇宙的开始。我们知道，现在的宇宙依然在不断膨胀，如果时间能够倒流的话，那么可以想象，现在的宇宙会不断缩小，最终坍缩为一个密度无穷大的点。就这样，通过将时间反演，霍金从数学上证明了，根据广义相对论，宇宙诞生时也必然存在一个奇点，这就是奇点定理。
是不是感觉太简单了，别慌，霍金的第二大理论我估计你就听不懂了，因为我压根就说不明白，这就是“无边界假说”。刚才说到，如果只是根据广义相对论考虑的话，那么宇宙必定诞生于一个奇点，虽然证明没什么问题，但是奇点的存在却给物理学家带来了无尽的烦恼，原因就在于在奇点处，广义相对论会失效，也就是说，我们永远也无法弄清楚在宇宙诞生的瞬间到底发生了什么。那么该怎么办呢？霍金想到了量子论。量子论研究的是微观物理世界的基本规律，而奇点正是这样一个极其微小的点，于是，霍金深入贯彻落实将量子论与广义相对论结合起来的指导方针，开展了有关宇宙起源的研究。
根据量子论，微观粒子具有类似波的性质，这种粒子的状态就是所谓的“波函数”。霍金利用波函数表示坍缩成极其微小的宇宙整体，从而研究了宇宙的规律。利用波函数来研究宇宙规律，有一个前提，那就是首先必须确定波的另一端，也就是宇宙的另一端是怎样的，而在这里，宇宙的边界便是指宇宙的开始。于是，霍金提出了一个具有划时代意义的猜想，他认为，宇宙的边界条件就是宇宙没有边界，这样一来，就可以去除掉宇宙诞生时所必须存在的奇点。
好了问题来了，宇宙没有边界这句话到底是什么意思呢？霍金认为，宇宙之初流逝的并不是普通的时间，而是虚数时间。我们知道，虚数的平方是负数，当然了虽然我们了解这一点，但虚数时间是什么却说不清，总之，如果是这种特殊时间的话，那么就没有时间与空间的区别，也就无从得知到底哪里是边界，这就是无边界假说。霍金认为，宇宙始于时间与空间没有任何区别的状态，当普通的时间，也就是实数时间在某一时刻开始流逝之后，宇宙才开始了急剧膨胀，并最终形成了我们今天的宇宙。是不是没听懂，没听懂那就对了，我都不知道我刚才说了什么。没听懂也不要紧，你反复仔细琢磨几次，琢磨琢磨就睡着了。
霍金的第三大理论便是大名鼎鼎的“霍金辐射”。前面说过，按照过去的理论，物质一旦掉入黑洞，就再也无法逃逸出来。所以人们都认为，黑洞的质量只能不断增加，它的欲望是无穷的。不过霍金却认为，如果应用量子论的话，黑洞有可能释放出光子等各种粒子而丧失质量，就像一杯水一样，最终它会蒸发消失。那么为什么会这样呢？还得靠量子论来解释。
量子论认为，宇宙空间中并非空无一物，即便是在去除所有物质与电磁波的真真空中，也蕴藏着巨大的能量，而且能量还在不断地涨落。如果在基本粒子水平的微观尺度上观察真空的话，粒子借助于能量涨落，时时刻刻都在成对地生成与成对地湮灭。
而在黑洞表面附近，同样的事情自然也在发生。不过情况还稍有不同，那就是粒子对中的一个会进入事件视界的内侧，并不断地坠向黑洞的中心，此时的它就再也无法与它的基友相遇了。这样一来，剩下的一个粒子就会失去湮灭的对象，于是这哥们就向黑洞外侧逃逸，看上去就像是黑洞向外发射粒子，这就是所谓的“霍金辐射”。
霍金辐射
此时，坠入事件视界内的粒子由于受到巨大引力的影响而获得“负能量”，剩下的另一个粒子则获得正能量。根据质能方程，能量与质量在本质上是相同的，是可以相互转换的，所以，吞噬了携带负能量粒子的黑洞就会减少相应的质量，一点点地将自己蚕食殆尽。
通常来说，霍金辐射非常微弱，根本无法观察到。计算结果表明，一个质量为几个太阳质量的标准黑洞，需要花费宇宙目前年龄的1万亿倍的1万亿倍的1万亿倍的1万亿倍的漫长时间，才会因霍金辐射而蒸发殆尽。不过霍金指出，在宇宙诞生之初，有可能生成了只有质子那么大的微型黑洞，如此小的黑洞可以在宇宙目前年龄这么长的时间内完全蒸发消失，而且其消失时会发生爆炸并发出闪光。所以，通过观测宇宙深处，或许可以探测到原初微型黑洞因蒸发而释放出的光。尽管科学家目前还没有探测到，但如果观测到的话，那么霍金肯定会获得诺贝尔奖，只可惜他已不在人世。
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