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黑洞 霍金如何将最大的成就与物理世界相对立起来

斯蒂芬霍金最大的成就是通过他的物理工作和对公众的宣传，弥合了曾经看起来不相容的事物之间的差距。无论他是在证明黑洞的确是放射物质，还是大众文化能够拥抱宇宙的奥秘，他都有办法让看似不可能的东西连接起来。
在霍金之前，黑洞被认为是宇宙最神秘的垃圾收集者。曾经相信没有任何东西可以摆脱这些物体之一的巨大引力。它们如此密集，以至于它们甚至都能被照亮。但霍金发现，事实上，某种东西确实逃离了黑洞：辐射。感谢他的工作，我们现在知道黑洞甚至不是全黑的。（他们实际上从它们辐射出来的少量能量中发出微弱的光芒。）霍金提出的方程式来解释这种现象如何起作用，成为他最显着的成就之一：霍金辐射。“他提出了黑洞有温度的想法，”哈佛 - 史密松天体物理中心的天体物理学家乔纳森麦克道尔告诉The Verge。
“他想出了黑洞有温度的想法。”
虽然他的工作颠覆了被认为是黑洞基本真理的事实，但霍金辐射实际上还是做了一些调和。他的研究将理论物理中两个相互冲突的概念联系起来：量子力学和相对论。“这些是物理学现在所依赖的两大支柱，但它们彼此之间确实相互矛盾，”加州大学伯克利分校的理论物理学家拉斐尔布索说，他曾经是霍金的学生，他告诉The Verge。
黑洞 霍金如何将最大的成就与物理世界相对立起来
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量子力学是关于宇宙如何在最小水平上工作的 - 微粒如电子和正电子如何移动和连接。例如，如果你想知道原子是如何粘在一起的，量子力学就有你的背影。量表的另一面是广义相对论，它解释了引力是如何工作的。宇宙的大型物体 - 像行星，恒星和星系 - 实际上会弯曲它们周围的空间和时间。这决定了这些物体在太空中如何相互作用。
霍金在一个非常小的范围内观察了一个真正巨大的物体周围发生了什么 - 具有很多重力的物体
这两种理论都很强大，并得到大量科学和观察的支持。但是，无论人们尝试多么困难，他们似乎都处于冲突中，从不真正合适。这对物理学家来说是个问题，因为他们都是关于简单性的。“我们希望能够用更少的基本成分来描述越来越多的现象，”Bousso说。
但霍金找到了一种让大小不一的方式。他看着一个非常大的物体周围会发生什么 - 一个有很多重力的物体 - 在一个很小的范围内。具体来说，他分析了粒子在黑洞边缘如何相互作用，即事件视界。这个边界通常被称为“不归路”。一旦你越过这条线，无论如何你都会进入黑洞 - 除非你已经想出了一种比光速更快的方式。（剧透：你不能。）
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一颗星星的艺术渲染被黑洞拉开
这里我们得到小：根据量子力学，宇宙真空中是不是真的空。相反，虚拟粒子始终在真空中突然出现。这些粒子以相反的方式缠绕在一起：一个粒子具有正能量，一个粒子具有负能量，一个阴和一个阳。一个人会怎样影响另一个人。通常情况下，这对货币会快速汇合并相互抵消。但是如果他们在事件发生的时候形成，那不会发生什么。事情开始变得怪异。
跨越事件视界的粒子对将被分开。黑洞用负能量吮吸一颗粒子，而正粒子从黑洞中甩出。逃逸的粒子变成霍金辐射，被它的逃逸加热。注定的粒子成为黑洞的一部分。但是由于它具有负能量，它实际上使黑洞稍微变小。
“在所有其他恒星消失之后很久，黑洞就会发光，并最终爆炸。”
如果你单独留下一个黑洞，这个过程将持续数十亿和数十亿年。最终，黑洞会浪费掉 - 然后，因为黑洞很奇怪，会爆炸。爆炸有多大？霍金写道： “天文学标准相当小。但它仍然非常重要：大约有一百万吨百万吨的氢弹。
当然，许多黑洞通常被不断落入其中的材料所包围。但霍金表明，理论上，在正确的条件下，黑洞随着时间的推移会消失。“黑洞不会永远持续下去，”麦克道威尔说。“在所有其他恒星消失之后很久，黑洞就会发光，并最终爆炸。”
【 黑洞|霍金如何将最大的成就与物理世界相对立起来】这个想法在1974年发表后，推翻了物理学。但它也解决了一个巨大的难题：如果没有任何东西能够从黑洞中逃脱出来，那意味着它们是宇宙的清理人员，吃掉永不回头的物质。但这与其他物理学没有任何意义。有一条热力学定律说，一个系统的随机性和混乱 - 称为熵 - 不能随着时间而减少; 我们混乱的宇宙不能变得更清洁。那么黑洞如何真空吸取垃圾？霍金的发现表明，黑洞并不违反热力学定律：通过发射辐射，它们也使物体混乱。“[他]并没有试图用热力学来解决这个难题。事实证明，这正是我们所需要的，“马里兰大学理论物理学家特德雅各布森说。

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