史蒂芬·霍金|只差两年，诺贝尔物理奖就是霍金霍大爷的？科学|史蒂芬·霍

研究黑洞的罗杰·彭罗斯获奖了，得奖原因是 “for the discovery that black hole formation is a robust prediction of the general theory of relativity" （发现黑洞的形成是对广义相对论的有力预测），这不由得让大家想起研究黑洞的鼻祖霍金霍大爷，可以说大部分朋友的黑洞知识都来自霍大爷的科普，所以很多朋友都在惋惜，要是霍大爷在世，他能获得诺贝尔物理奖吗？

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黑洞的前世今生
虽然霍金几乎就是黑洞的代名词，但黑洞却不是他捣鼓出来的，而是神一般存在的爱因斯坦，他在2015年底发布的引力场公式中就包含了这一推论！而大佬史瓦西则通过他神奇的脑袋在一站战场就推导出了黑洞形成的条件，史称史瓦西度规！

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不要看这个名字高大上，看了让人眼晕，但其实抛去时空这些不管的话，牛顿力学也能简单理解一下！当年牛爵爷的万有引力出来之后，他就想着怎么飞出地球了，所以捣鼓了一个第一宇宙速度出来！

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大意就是像地球那么大那么重的天体，会有一个环绕地球的速度让它永远掉不下来，就是这个环绕地球的离心力和引力相等时，按地球来说就是7.9千米/秒！那么当地球的质量不变，直径缩小到光速环绕才能不掉下来的程度，此时的标准就是史瓦西度规。

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因为物质只有热运动保持热压力才能不继续坍缩，但光速是物质运动的上限，所以没有东西再能阻止其坍缩，因此到此时地球就不可避免的坍缩成黑洞了，那么这个缩小的尺寸是多大呢？大约是9毫米！
第一个黑洞
黑洞的理论预测后一直就成了天文学家追捧的热点，但从理论上来分析，黑洞连光都套不出来，怎么发现它？好在这个家伙引力极大，胃口极好，啥都吃！所以这种难看的吃相在宇宙中就比较容易被发现了，天鹅座X-1就是第一个被发现的黑洞。

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天鹅座X-1：甚大天线阵的观测揭示了天鹅座A星系中心超大质量黑洞周围圆环中存在的气体
它在1964年一次X射线探测的火箭弹道飞行时被发现的，也是现在地球上观测到最强大的X射线源之一，距离地球大约6070光年，根据其对伴星（一颗超巨星变星）的扰动，天文学家估计这个X射线源质量达到了太阳的14.8倍，而其根本就看不见，而且还有伴有强烈的X射线辐射！

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因此黑洞就成了唯一的解释，按史瓦西度规计算，它的事件视界半径大约为26千米！从天鹅座X-1被发现后，越来越多的疑似天体被发现，到后来发现我们银河系中心也存在一个超大质量的黑洞，据估计达到了太阳质量的400万倍。

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2019年4月10日， EHT对M87星系中心65亿倍太阳质量的黑洞直接成像，使得大家从上帝角度观测到了黑洞，还真和广义相对论中预言的那样，至此黑洞的存在已经从理论到疑似到实际被验证，历经100多年！

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霍金霍大爷到底能得奖吗？
黑洞从头至尾都没霍大爷啥事？其实错了，黑洞虽然从理论到观测都被验证了，但其实黑洞有太多特性无法观测，甚至无从研究，毕竟黑洞视界内是一个连光到跑不出来的地方，所以黑洞视界内的所有进展都是在理论上的！

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奇点定理
1965年，当时博士都还毕业的霍大小伙子在找博士论文题，结果看到了大佬罗杰 ·彭罗斯的一篇黑洞论文，中心那个密度无穷大的那个点到底是什么性质，因为在这里一切物理定理都会失效，所以科学家都认为这个奇点可能根本就不存在，但彭罗斯却毫无意外的证明了一点：“一旦形成事件视界，那么视界内必定会有一个奇点”

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这个结论引起了他极大的兴趣！而且他还将此反推，将其应用到了宇宙大爆炸的反演上，在宇宙大爆炸诞生以前，请注意是以前！宇宙必定会不断缩小，要将如此无知包含在内，那么没有什么力量可以阻挡它坍缩，所以必定是一个无穷小的点，也就是大爆炸诞生以前的奇点！

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无边界假说
这个说的宇宙大爆炸以前那会，根据我们对宇宙大爆炸的理解， “当时”并没有时间，空间，连物质都还在这个奇点“内” ，所以无边界假说就是形容奇点那会！

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霍金认为宇宙诞生之初流逝的“虚数时间” ，如何理解这个“虚数时间”？因为虚数平方是负数，这让我们根本就无法理解时间，不如将其解释为没有时间和空间的状态，也就是说当时的奇点根本就没有所谓的边界，因为不知道从哪里开始算时间，也不知道哪里开始算空间！这就是霍金霍大爷的无边界假说！

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奇点到宇宙大爆炸的虚数时间
这个状态保持了多久当然也没人知道，因为虚数时间无法用实数时间来衡量，但当宇宙的实数时间开始流逝时，宇宙就开始了急剧膨胀，这就是宇宙大爆炸的由来！
霍金辐射
从广义相对论角度来说，掉入黑洞的物质就再也无法回到宇宙，毕竟光都无法跑出来，还有什么能跑出来呢？但从熵增角度来考虑是存在极大问题的，因为只要将物质丢到黑洞里，熵就消灭了，但根据热力学第二定律，宇宙中的熵是永增不减的！

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这表示黑洞也因为有熵而产生黑体辐射，因此霍金的黑洞辐射理论解释了这个过程，后来就被称为了霍金辐射！它是怎么产生的呢？

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海森堡不确定性理论认为，当时间确定时，真空中也在时时刻刻产生很多粒子-反粒子对，但它们瞬间湮灭以维持能量守恒，但当这些粒子对在黑洞视界附近产生时一个粒子被黑洞吞噬，另一个粒子就会逃离，这个逃离的粒子就是所谓的霍金辐射！

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为什么霍金辐射会消耗黑洞的质量呢？因为逃离的那个粒子能被我们观测到，就是实粒子，那么跌入黑洞的那个就是虚粒子，如此这般，黑洞是不是就被逐渐消耗掉质量了？这是不是就是黑洞蒸发？

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因此2008年6月NASA发射了GLAST卫星，寻找蒸发的黑洞中γ射线的闪光就是它的重要目的，不过到现在为止我们仍然没有确认过霍金辐射！

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【史蒂芬·霍金|只差两年，诺贝尔物理奖就是霍金霍大爷的？】彭罗斯获奖是因为证明了奇点的存在，而让广相的推论名副其实，因此从这点来说彭罗斯和霍金之间的差距，但要是霍金在世呢？是否奇点定理会翻身成为诺贝尔奖得主？其实也没有如果，因为霍大爷研究的太高深了，关于宇宙大爆炸前的奇点和霍金辐射，到现在仍然无法验证！