1、果殼中的宇宙 STEPHEN HAWKING,Stephen William Hawking CH（英國(guó)榮譽(yù)勛爵）,CBE（大英帝國(guó)司令勛章）, FRS（英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員）,FRSA（英國(guó)皇家藝術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)員）,斯蒂芬威廉霍金,斯蒂芬威廉霍金（Stephen William Hawking），1942年1月8日出生于英國(guó)牛津，出生當(dāng)天正好是伽利略逝世300年忌日。父親法蘭克是畢業(yè)于牛津大學(xué)的熱帶病專家，母親伊莎貝爾1930年于牛津研究哲學(xué)、政治和經(jīng)濟(jì)。,1959年17歲的霍金入讀牛津大學(xué)攻讀自然科學(xué)，獲得一等榮譽(yù)學(xué)位，隨后轉(zhuǎn)讀劍橋大學(xué)研究宇宙學(xué)。 1963年，21歲的他不幸被診斷患有肌肉萎縮性側(cè)索

2、硬化癥即運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞病。,當(dāng)時(shí)，醫(yī)生曾診斷身患絕癥的他只能活兩年，可他一直堅(jiān)強(qiáng)地活了下來(lái)。他被禁錮在輪椅上，只有三根手指和兩只眼睛可以活動(dòng)，疾病已經(jīng)使他的身體嚴(yán)重變形，頭只能朝右邊傾斜，肩膀左低右高，雙手緊緊并在當(dāng)中，握著手掌大小的擬聲器鍵盤，兩腳則朝內(nèi)扭曲著，嘴已經(jīng)幾乎歪成S型，只要略帶微笑，馬上就會(huì)現(xiàn)出“呲牙咧嘴”的樣子。,主要成就,1979至2009年任盧卡斯數(shù)學(xué)教授，他是英國(guó)最崇尚的教授。 霍金的主要研究領(lǐng)域是宇宙論和黑洞 證明了廣義相對(duì)論的奇性定理和黑洞面積定理 提出了黑洞蒸發(fā)理論和無(wú)邊界的霍金宇宙模型 在統(tǒng)一20世紀(jì)物理學(xué)的兩大基礎(chǔ)理論 愛(ài)因斯坦創(chuàng)立的相對(duì)論和普朗克創(chuàng)立的量子力學(xué)方

3、面走出了重要一步。,著作,時(shí)間簡(jiǎn)史 果殼中的宇宙,阿爾伯特愛(ài)因斯坦,愛(ài)因斯坦1879年出生于德國(guó)烏爾姆市的一個(gè)猶太人家庭（父母均為猶太人），1900年畢業(yè)于蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，入瑞士國(guó)籍。1905年，獲蘇黎世大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。 光電效應(yīng)獲得1921年諾貝爾物理獎(jiǎng) 創(chuàng)立狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論,以太論,在19世紀(jì)末，科學(xué)家們相信他們已經(jīng)處于完整描述宇宙前夕。 他們想象空間充滿了所謂“以太”的連續(xù)介質(zhì)。 光線和射電訊號(hào)是在以太中的波動(dòng)。 建立完整的以太理論還需要在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量以太的彈性性質(zhì)。,人們預(yù)料：光在通過(guò)以太時(shí)會(huì)以恒定的速率前進(jìn)； 但如果你通過(guò)以太順著光的方向運(yùn)動(dòng)，光的速度會(huì)顯得更慢，而如果你逆

4、著光的方向運(yùn)動(dòng)，它的速度會(huì)顯得更快！,但是，一系列的實(shí)驗(yàn)都不支持這個(gè)觀點(diǎn),阿爾伯特邁克爾遜和愛(ài)德華莫雷于 1887年在俄亥俄進(jìn)行了精確的實(shí)驗(yàn)。 他們對(duì)相互垂直的兩束光的速度進(jìn)行比較。隨著地球繞軸自轉(zhuǎn)以及繞日公轉(zhuǎn)，儀器以變化的速率和方向通過(guò)以太運(yùn)動(dòng)。 但是邁克爾遜和莫雷發(fā)現(xiàn)不管人們 在哪個(gè)方向上多快地運(yùn)動(dòng)，光似乎 總是以相同的速率相對(duì)于它的所在 地運(yùn)動(dòng)。,邁克爾孫莫雷干涉儀,1905年6月愛(ài)因斯坦提出了狹義相對(duì)論，關(guān)于這個(gè)相對(duì)論霍金是這么解釋的：“愛(ài)因斯坦假定，即自然定律對(duì)于所有自由運(yùn)動(dòng)的觀察者應(yīng)該顯得相同，是相對(duì)論的基礎(chǔ)。之所以這么稱呼是因?yàn)樗馕吨挥邢鄬?duì)運(yùn)動(dòng)才是重要的。它的美麗和簡(jiǎn)單征服了

5、許多思想家，但是仍然有許多人反對(duì)。愛(ài)因斯坦推翻了19世紀(jì)科學(xué)的兩個(gè)絕對(duì)物：以太代表的絕對(duì)靜止和所有鐘表都測(cè)量的絕對(duì)或普適時(shí)間?！?據(jù)說(shuō)16歲那年，愛(ài)因斯坦在琢磨，如果人都是以光速運(yùn)動(dòng)， 那這個(gè)世界將會(huì)是個(gè)啥樣子？,愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)，光速不變，必然要求空間會(huì)“變”,先普及一個(gè)常識(shí)，我們看見(jiàn)的太陽(yáng)散發(fā)出來(lái)的刺眼的光，跟我們看不見(jiàn)的收音機(jī)、手機(jī)、衛(wèi)星發(fā)射和接受的電磁波，其實(shí)是同一個(gè)東西?！翱梢?jiàn)的光”是頻率在某個(gè)范圍的電磁波。 近代研究電磁現(xiàn)象有一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，電磁波的傳播速度是恒定的，也就是光速是一個(gè)固定的數(shù)值。無(wú)論是在火箭尾焰上出現(xiàn)的光，還是在一架列車上向外打手電筒，“光”這種東西居然不會(huì)因?yàn)樘幵谶\(yùn)動(dòng)狀

6、態(tài)下提高速度。 就是這么一個(gè)問(wèn)題，別人都“習(xí)以為?！保瑓s在愛(ài)因斯坦頭腦中縈繞了多年。最后，他提出了一個(gè)大膽的假設(shè)，光速不變，是因?yàn)橐怨獾囊暯强?，它沿途?jīng)過(guò)的空間發(fā)生了折疊伸縮。,孿生子佯謬,孿生子a出發(fā)進(jìn)行空間航行，航行速度接近光速，而他的兄弟留在地球上。在地面的上的兄弟b看來(lái)，在航天飛船上的時(shí)間流逝得較慢。 這樣，在孿生子a返回時(shí)將會(huì)發(fā)現(xiàn)他的兄弟比他更老。,人們?nèi)粝牖畹酶L(zhǎng)久，應(yīng)該不斷地向東飛去！,很多人對(duì)引力的課本記憶還停留在“重力”，重復(fù)了一千遍的“一顆蘋果砸到牛頓腦袋上”的故事。 普通人對(duì)引力的理解，應(yīng)該是“兩個(gè)物體天生就有互相吸引靠近的力，叫做引力”。這要極需被糾正的常識(shí)，引力并不是

7、一種“力”，它是一種屬性，我們生存的宇宙空間（嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是時(shí)空，時(shí)間空間互相影響，不可分割）的一種幾何特性。 一開(kāi)始，我們認(rèn)為空間是獨(dú)立于任何東西存在的。就像一個(gè)空曠的舞臺(tái)，沒(méi)人的時(shí)候存在，有人的時(shí)候也存在，臺(tái)上會(huì)有各種表演，或者堆滿了各式“道具”，而無(wú)論上面發(fā)生了什么，都是表演者和道具的事，舞臺(tái)不受影響； 理所當(dāng)然，單純依靠人類經(jīng)驗(yàn)會(huì)認(rèn)為，空間是我們棲身的地方，無(wú)論在地球還是在宇宙，“舞臺(tái)”本身是永恒的獨(dú)立存在。后來(lái)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“舞臺(tái)”并不是不受任何影響，“舞臺(tái)”會(huì)因有質(zhì)量物體的存在而“彎曲”。 空間會(huì)彎曲，而不是平整的？空間可以被“掰彎”，證據(jù)呢？,引力是什么？,引力波是啥？,引力波就是愛(ài)因

8、斯坦提出的廣義相對(duì)論中的一個(gè)假設(shè)。在物理學(xué) 上，引力波是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論所預(yù)言的一種以光速傳播的時(shí) 空波動(dòng)，如同石頭丟進(jìn)水里產(chǎn)生的波紋一樣，引力波被視為宇宙 中的“時(shí)空漣漪”。通常引力波的產(chǎn)生非常困難，地球圍繞太陽(yáng) 以每秒30千米的速度前進(jìn)，發(fā)出的引力波功率僅為200瓦，還不 如家用電飯煲功率大。宇宙中大質(zhì)量天體的加速、碰撞和合并等 事件才可以形成強(qiáng)大的引力波，但能產(chǎn)生這種較強(qiáng)引力波的波源 距離地球都十分遙遠(yuǎn)，傳播到地球時(shí)變得非常微弱。,激光干涉引力波探測(cè)器LIGO人類的宇宙助聽(tīng)器,借助于激光干涉儀來(lái)聆聽(tīng)來(lái)自宇宙深處引力波的大型研究?jī)x器 2016年6月15日，激光干涉儀引力波 天文臺(tái)（LIGO）科學(xué)合作組織與Virgo 科學(xué)合作組織在圣地亞哥舉行的美國(guó) 天文學(xué)會(huì)第228次會(huì)議上正式宣布， LIGO 探測(cè)器的數(shù)據(jù)中確認(rèn)了觀測(cè)到引 力波,引力波探測(cè)的意義？,引力波天文學(xué)將是人類認(rèn)識(shí)宇宙的全新窗口，必將引發(fā)一場(chǎng)天文學(xué)的革命。 引力波探測(cè)除了能夠檢驗(yàn)廣義相對(duì)論之外，還有助于證明其它版本的引力理論正確與否，