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霍金留下的不仅是关于黑洞的理论,还有宇宙未来的可能性

人类又失去一颗耀眼的星星。

物种日历 发表于  2018-03-14 17:00

霍金最大的成就,是论证了黑洞并不是真正“黑”色。

黑洞之所以得名黑洞,是因为它的引力极其巨大。按照广义相对论的计算,只要进入了它的边界,任何物质都无法逃脱,连光也出不来。但是根据热力学,黑洞应该有熵,所以应该有温度,所以应该有光,这构成了矛盾。霍金把量子力学加入算式之中,成功找到了让黑洞也能发出光的机制;这被命名为霍金辐射。2002年霍金曾经表示,他希望把这个结果刻在自己的墓碑上。(2017年霍金出版了新书《黑洞不是黑的》,可谁料这是他有生之年出版的最后一本书,戳这里了解。)

虽然现在还没能实验观测到它的存在,但几乎所有物理学家都被它说服了;如果获得了它的实验证据,那么霍金几乎肯定能得诺奖。这是现代物理学通向万物之理的第一个里程碑——它是首个试图把引力和量子力学结合起来而获得的重要成果。如果这两个领域最终得到统一,那将是人类智慧最伟大的成就之一。

黑洞概念图。图片:NASA / JPL-Caltech

但霍金的发现并不仅仅是单纯的智力活动。在遥远的未来,它也许将成为智慧文明延续的命脉——

准确说,霍金的研究指出黑洞可以成为能源。

所有的恒星都是要熄灭的,新的恒星也不会永远继续诞生下去。在大约100万亿年之后,最晚诞生的最长寿的恒星也终将失去她的光芒。当然,人类到那时大概早就消失了,甚至宇宙也有可能因为其他原因而灭亡了。但如果那时宇宙间依然有文明存在,他们要如何存活?

看起来最可行的方式,就是收获天然和人造黑洞释放出来的霍金辐射。这是人类已知效率最高的能量产生方式,也许是整个宇宙里效率最高的。

当恒星光芒熄灭,届时的人类(或文明)会何去何从?图片:Seeker / youtube.com

当然,就算是黑洞的物质也终将有耗尽的一天,但如果能充分利用黑洞,那能让文明的可能存活时间延长至少几亿亿倍。

更重要的是,在那个遥远的未来,宇宙的背景辐射也将降低到比现在冷得多的程度,这意味着计算的理论极限效率将会有指数级的增长。Anders Sandberg计算过,一个生存在宇宙最后时刻的文明,理论上可以获得10^30倍于今天的计算力。或许,以霍金辐射作为能源,他们将有能力算出我们无法想象的结果,并最终逆转宇宙的命运

这听起来像是纯粹的科幻领域。确实,在阿西莫夫的科幻小说《最后的问题》里,宇宙的最后一台计算机就是在最后的时刻找到了让宇宙重新开始的办法。但是科幻小说和宇宙学一样都是常常思考无法想象的时间尺度,而不论多么遥远的未来,都必将变成现在。也许宇宙里最后的那个文明早就遗忘了此前的所有成就,很可能根本就不知道人类的存在;但是可以肯定,因为有了数学和物理学家,此刻我们和他们的一个片段心心相通;因为有了霍金,此刻我们和他们共享命运的一种可能。虽然霍金再也不能和我们说话了,但他留给我们的成就,构成了宇宙间所有智慧生命的终极联系。

RIP, Dear Stephen Hawking.

1942.1.8 ~ 2018.3.14

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