霍金的宝贵遗产

2018年3月14日,300年的今天,“现代科学之父”伽利略终因教廷折磨,因病离世;139年前的今天,科学界收到了一份贵重的礼物——爱因斯坦呱呱坠地,为人类带来了光子假设和相对论。而在139年后的今天,科学界迎接的“传承”却是苦涩的。据多家媒体报道,英国著名物理学家霍金于自己家中去世,享年76岁。作为现代最伟大的物理学家之一,霍金对科学界做出的贡献,足以望爱因斯坦之项背。受卢伽雷氏症折磨的他,以黑洞和量子理论为主要研究领域,提出了“霍金宇宙模型”,为统一相对论和量子力学做出了卓越贡献;所著《时间简史》一书,更是成为现代科学著作的里程碑。而在他浩若星海的研究成果中,黑洞是最为耀眼的一颗。

那么,让我们怀带敬仰之心,一同伸手碰触那道光,把握其中所蕴藏的奥妙。

霍金的宝贵遗产

从宏观上看,宇宙中最神秘的天体——黑洞,具有终结者和创造者双重身份。先说终结者。假如一个物体被黑洞捕获,就会向黑洞加速运动,越靠近黑洞,加速度就越大,它前端的加速度即会始终大于尾端。因此,它会被一直拉长,分解成一连串的原子甚至更小的物质,最终难道被吞噬的命运。而在早期宇宙当中,黑洞会不断地将附近的物质“吞噬”,从而使自己的“体重”涨至天文数字,成为“超级黑洞”。它们的引力范围很广,会不断把越来越多的气体拖入引力范围之中。数亿年间,这些气体会演变成数千亿颗恒星,直至形成原始星系。自此,年轻的星系里会不断有气体诞生。在新的星系中心,通常会有一个年轻的黑洞,持续吞入气体以成长壮大。在大快朵颐一段后,它就“吃饱”了——其内部不再有空间容纳更多的炽热气体。而在星系中有一种名为类星体的天体,它会将多余的气体喷入太空,形成规模庞大的能量流。在这一过程中,黑洞周围会产生巨大的热量,气体则会受热膨胀——有点类似于风,但规模要大得多,这些就是所谓的黑洞风。

霍金的宝贵遗产

再说“创造者”。黑洞的破坏力虽然巨大,但也有着创造生命的神奇力量。如气体般的物质终结于黑洞,却又迎来了新的开始,超大质量黑洞的喷流会促进恒星的形成,同时,它承载的能量可以调节星系演化。众所周知,宇宙中有无穷多的星系,每个星系中央都有一个超大质量的黑洞,整个星系围绕它运转,包括人类所在的银河系。而当星系中再没有多余的气体供黑洞制造恒星时,星系就会停止成长。

霍金的宝贵遗产

如果没有黑洞的存在,银河系不知会在兵荒马乱中挣扎多久。正是黑洞的存在,让宇宙归于秩序和规则之下。而在“上帝想给爱因斯坦找个伴,就把霍金带走了”的今天,希望浩瀚宇宙中那些巨大的“秩序者”,能够用生生不息的星辰世界,告慰霍金的在天之灵。

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