霍金的贡献,霍金的主要贡献包括哪些( 三 ) _知识分享

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霍金辐射
五、黑洞热力学
黑洞热力学最初是美国物理学家约翰·惠勒提出的，由他的学生雅各布·贝肯斯坦发扬光大。在霍金证明了面积不减定理后，贝肯斯坦就指出黑洞表面积很像热力学的熵，都是自增不减。但霍金非常抗拒这种说法，他指出，如果黑洞有熵，就意味着有温度，就应该会产生热辐射，但是广义相对论不允许黑洞存在热辐射，因此霍金否决了贝肯斯坦这一想法。
然而前面在介绍黑洞无毛定理时说过，黑洞的存在违反了热力学第二定律——熵增定律，由于黑洞可视为一个独立的系统，所以可以回避这个问题，然而霍金辐射的证明让这个问题无可回避，因为黑洞最终会蒸发消失，因此它与外界宇宙是同一个系统。而霍金辐射证明了黑洞会向外产生辐射，而且霍金证明所产生的辐射是黑体辐射，这样，霍金当初否决贝肯斯坦的理由就不成立了，因为黑洞确实会产生热辐射！因着霍金辐射的证明，黑洞热力学也正式被确立，我们来看看黑洞热力学与热力学一一对应的四条定律：
热力学第零定律——如果a和b都与c取得热平衡，那么a与b也必然热平衡。这是一条关于温度的热力学定律，而在黑洞热力学里，温度就对应着黑洞的表面引力。也就是说，黑洞的温度高低由其表面引力的大小决定，表面引力越大，黑洞温度越高。
热力学第一定律——能量守恒定律。这条是宇宙的基本定律与之对应的就是黑洞的电荷和角动量。
热力学第二定律——熵增定律。前面说了，贝肯斯坦早已指出这就是霍金证明的面积不减定理。
热力学第三定律——不能通过有限的物理过程把温度降到绝对零度。这对应的自然就是不能经过有限的物理过程将黑洞的温度（表面引力）降低到零。

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贝肯斯坦黑洞熵公式
虽然黑洞热力学并非由霍金首先提出，但是很显然每一条黑洞热力学定律都离不开霍金的理论，所以把黑洞热力学归为霍金的理论贡献应该不会有人反对吧。
到这里这篇文章已经超过3000字了……所以后面的理论我长话短说……
六、黑洞信息守恒
这同样是之前在介绍黑洞无毛定理时提到过的，随着霍金辐射的证明重新成了必须面对的问题。与熵增定律不同，霍金在证明霍金辐射后依然不承认信息守恒，并和好朋友基普·索恩一起与支持守恒的量子物理学家打赌。与之前几乎所有霍金理论一样，黑洞信息守恒同样不是霍金自己首先提出的，但又是他第一个给出数学证明的，数学太好没办法……当他拿着自己的证明宣布打赌输了的时候，那位赢了的量子物理学家一脸懵逼地说：我没听懂他的证明，不知道为什么赢了……
当然，前面也说过，索恩并不认同他的证明，所以黑洞信息守恒其实目前还存在争议。曾经听国内的相对论权威北师大的赵峥教授说过，他发现霍金关于黑洞信息守恒的证明是有问题的，在其中一个过程里，他在数学上假设了时间可逆（也就是相当于可以回到过去）。
不过显然霍金和大部分物理学家都认为证明是对的，他们构建了一些理论用于解释落入黑洞的物质信息去了哪里，比如火墙理论、软毛理论等。

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黑洞信息悖论和解决方案
七、无边界宇宙
这可能时霍金唯一可以声明原创的理论贡献了。无边界宇宙可能是霍金的《时间简史》里最难懂的部分，说实在这个理论我没有把握把它讲明白，幸好现在字数够了，我可以省略一些……
我们知道无论宇宙中时间和空间有着截然不同的性质，虽然它们共同构成了时空这个整体。在狭义相对论统一时空后，基于光速不变，时间可以换算成空间，即ct（光速乘以时间得到距离），但这在描述空间位置时必须取负号，即s²=x²+y²+z²-(ct)²，爱因斯坦的大学老师闵可夫斯基就通过加入在时空变换的项中加入一个虚数使负号变成正号，即s²=x²+y²+z²+(ict)²，从而构建了一个四维空间——闵可夫斯基空间。
也许霍金从中得到启发，在他的奇性定理里，证明了大爆炸之初存在一个奇点——时间的起点，但这意味着宇宙存在一个创生的时刻，作为无神论者的霍金很不喜欢这个结论。因此他同样在时间轴上加上一个虚数项，使时间轴变成虚数轴，与原来的实时间垂直，这样虚时间就具有与空间一样的性质，成为空间的第四个方向。一个与空间性质相同的时间轴意味着它能像空间一样闭合（当时还没发现宇宙加速膨胀，一般认为宇宙是闭合的超球面），这样它就不再有起点和终点。