您的位置:

首頁 >> 科學普及 >> 科技史話


霍金大事記:他對人工智能的預言時刻提醒著人類

[ 來源:網易科技 | 作者:本站 | 發布時間:2019-05-29 | 瀏覽:6490次 ]

據英國天空新聞等多家媒體報道,世界著名物理學家史蒂芬·霍金去世,享年76歲。

讓我們回顧下霍金的一生:

1968年

應用先前彭羅斯研究奇點時所發展出來的數學技巧,霍金團隊獲得很多關于大爆炸的存在與物理行為的重要結果。霍金與喬治·艾利斯于1968年發現,宇宙背景輻射的存在證實宇宙的確曾經發生過大爆炸。霍金與羅柏特·哲洛奇、彭羅斯合作將奇性定理加以延伸;他們表明,宇宙必須有一個初始奇點,時間與空間就是從這初始奇點開始演化。霍金與彭羅斯合作撰寫關于最初時間的論文榮獲1968年引力研究基金競賽第二名。

1970年

隔年,霍金得到岡維爾與凱斯學院特別設立的“科學卓越貢獻獎學金”,提供他在凱斯學院做六年研究的薪資。1970年,霍金與彭羅斯共同發表論文證明,假若宇宙遵守廣義相對論,并且含有足夠多的物質(如同現今觀察到的數量),則它必定起始于大爆炸奇點 。來年,霍金發表的論文《黑洞》贏得引力研究基金競賽第一名。霍金與艾利斯共同撰著的《時空的大尺度結構》于1973年出版,這是霍金的第一本著作,現已成為經典文品,主要是探討時空的基礎結構,從粒子物理學尺度10-13cm到宇宙學尺度1028cm,應用微分幾何來檢試廣義相對論的兩個后果,第一個后果是恒星坍縮后形成黑洞與其所含有的奇點,第二個后果則是在宇宙初始時奇點的存在。

在對于奇點的研究告一段落之后,霍金開始轉移焦點,開始研究黑洞。

1971年

今年他發表了三篇重要論文。第一篇論文指出,宇宙可能存在一種嶄新種類的物體,稱為原生黑洞,是在大爆炸的最早時刻經過高溫與高壓制成的微觀黑洞。第二篇論文部分證明了無毛定理,不論黑洞是怎樣形成的,它只具有三種性質:質量、角動量、電荷。第三篇論文闡明,黑洞的事件視界表面面積永不會減少,兩個黑洞合并后的表面面積不會小于原先兩個表面面積之和,這發現后來被命名為黑洞熱力學第二定律。

因為任何粒子都無法從黑洞表面逃逸出去,所以黑洞的質量只能增加,不能減少;又由于黑洞的事件視界表面面積是決定于它的質量,所以表面面積也只能增加,不能減少。根據熱力學第二定律,孤立系統自發地朝著熱力學最大熵狀態的方向演化。霍金認為,黑洞表面面積的增加很像熵的增加,不過這只是個類比。但是,約翰·惠勒的研究生雅各布·貝肯斯坦堅持主張,黑洞的表面面積可以用來量度熵;假若將一堆含有熵的物質丟入黑洞,則黑洞的熵必定增加,這會從黑洞的質量增加反映出來。霍金覺得貝肯斯坦的主張有誤,假若黑洞具有熵,則必定可以測量出它的溫度,它會輻射出能量,但是沒有任何粒子可以從黑洞內部逃逸出去!1972-1973年間,霍金又與杰姆斯?巴丁、布蘭登?卡特合作提出四條黑洞熱力學定律。這些定律的形式看起來很像熱力學定律。但是霍金強烈聲明,黑洞不能輻射出任何能量,因此黑洞不具有熵。

《時空的大尺度結構》成功出版后,霍金開始專注研究量子引力──量子力學與廣義相對論的結合。俄國物理學者雅可夫·澤爾多維奇與艾利西?斯塔賓斯基從不確定性原理推斷出旋轉中的黑洞會發射粒子,這些粒子是在事件視界外的鄰近區域由黑洞的旋轉能制成,因此會消耗黑洞的旋轉能,直到黑洞不再旋轉為止。霍金對于這研究覺得很好奇,因此,霍金與好友基普·索恩一起去俄國拜訪澤爾多維奇與斯塔賓斯基,希望更多地了解他們的想法,索恩與俄國物理學者在過去五年間共同進行學術研究,在那里建立了豐富的人脈關系。會談之后,霍金覺得俄國學者的數學方法稍顯粗糙,他可以給出更好的結果,可是,經過仔細計算,他發現了一個令人驚訝的結果,不僅是旋轉中的黑洞,甚至連靜止的黑洞也會持續發射粒子,其能譜符合熱力學黑體輻射的物理性質。這結果與黑洞熱力學第二定律相互矛盾,并且支持貝肯斯坦關于熵的推論。

1974年

今年霍金在牛津大學盧瑟福-阿普頓實驗室舉行的第二次量子引力會議發表論文《黑洞爆炸》。在這篇論文里,他詳述,在事件視界外的鄰近區域會出現很多虛粒子對,每一對虛粒子都是由一個正能量粒子和一個負能量粒子組成,總能量為零,通常,這些虛粒子對在出現后的短暫片刻會相互湮滅,為了滿足不確定性原理,但是,假若在湮滅前,負能量粒子穿越過事件視界,則它可以在黑洞內生存,而正能量粒子也可以逃逸至無窮遠,因此,能量會被輻射出去,黑洞質量會逐漸減小,這就是宏觀黑洞發射輻射的機制。對于宏觀黑洞,輻射率與質量呈反比,由于宇宙微波背景輻射的干擾,很難觀測到這種稱為霍金輻射的現象。例如,一個質量為太陽質量(1030kg)的黑洞,其霍金輻射溫度為10-7K,遠遠低于宇宙微波背景溫度(2.7K)。黑洞的壽命與質量的三次方成正比,假設黑洞質量為1012kg,則其壽命大約為宇宙年齡1010年,假設這黑洞是形成于宇宙初期的原生黑洞,則它應該會在近期“蒸發”(黑洞蒸發),溫度大約為1011K,輻射出大量伽馬射線,但是比伽馬射線暴的光度低很多,雖然這類稀有事件大概只能發生在太陽系內才可被觀察到,但這確實是一種可觀察到的事件,盡管至今為止尚未有科學家真正觀測到這類事件。

這篇論文立刻震驚了整個宇宙學界。澤爾多維奇起初持保留態度,但經過嚴格檢查后不能不承認霍金是對的。教授夏瑪稱贊,“這是物理學里史上最美麗的論文之一!”最令人佩服的是,霍金的計算大部分是在他的腦袋內部完成,霍金謙虛地解釋,“大多數人錯誤地以為數學只是方程而已,實際而言,方程只是數學的乏味部分,我試圖以幾何來看問題。”年3月,霍金。1974年,加州理工學院聘請他為謝爾曼?費爾柴爾德杰出訪問教授,除了優渥的薪資、住房、車子、孩童教育以外,他還獲得了一輛電輪椅與所有醫療需要。同年,他當選為英國皇家學會院士,年齡才32歲,是最年輕的院士之一。雖然霍金發表的這篇論文極具爭議性,到了70年代末期,經過更進一步研究與論述,這理論物理學的突破終于被學術界廣泛接受。

1975年

霍金于1975年回返劍橋大學擔任大學教授。在那時期,人們對于黑洞與研究黑洞的物理學者有濃厚的興趣,時常可以在報紙雜志或電視媒體看到霍金的訪談。學術界也多次表揚他在宇宙學的成就。1975年,因為在相對論領域取得極重要研究成果,他與彭羅斯獲頒愛丁頓獎章。同年,他榮獲庇護十一世金牌。隔年,被授予麥克斯韋獎、海涅曼獎與休斯獎章。1977年,升任為引力物理學講座教授。翌年,獲得愛因斯坦獎與牛津大學榮譽博士學位。

盧卡斯數學教授席位是劍橋大學授予物理學者的一個最高榮譽職位。1979年,霍金成為第十七位盧卡斯教授。他的就職演講的題目為《是否即將看到理論物理的盡頭?》。在演講中,霍金坦率預測,在本世紀結束之前,量子力學與廣義相對論將會被合并在一起, N=8超引力理論是萬有理論的首選。超引力理論衍生自超對稱理論,N=8超引力理論預測引力子有8種超對稱伙伴,即8種引力微子,該理論因此而得名,它是唯一能夠正確表述4維時空的理論。這是一個非常復雜的理論,除了上述引力子與引力微子以外,還有154種其它尚未發現的粒子。霍金在演講結束前又預測,就研究理論物理的能力而言,電腦將會超越人腦,就算這不是理論物理的盡頭,這也可能是理論物理學者的盡頭。在那段時期,由于懷爾德患重感冒,霍金一度被送到療養院,直到兩個人都恢復健康了才回家。

自此,霍金勉強地接受一些家庭醫護服務。最初,他覺得這會侵犯到他的私生活,但后來,他發現這也會帶來很多方便。為了更快捷地發掘宇宙的奧秘,霍金決定改變他研究物理的方法,不再堅持踏實的數學證明,他變得更為憑靠直覺,更帶推測性。他告訴索恩,“在正確與嚴密這兩種選項之間,我寧愿選擇正確。”嚴密不一定是獲得正確結果的最好方法,有時候,過度注重細節,可能會導致忽略大局。

1981年

今年有一場物理會議在批評思想家維爾納·艾哈德位于舊金山的豪宅舉行。霍金在會議中提出黑洞佯謬:由于黑洞發射霍金輻射的頻譜如同理想熱輻射,當黑洞因霍金輻射而最終消失之時,所有信息也會不可逆地遺失。在黑洞學里,信息指的是粒子的種類、性質與組態等等。霍金嚴重警告,信息的遺失是物理學的一大危機,因為這意味著無法按照物理學的理論來預測未來。黑洞佯謬違反了量子力學的基本原則,即“信息守恒定律”:宇宙不會遺失任何信息。黑洞佯謬引起了延續多年的激烈辯論,霍金與李奧納特·薩斯坎德、杰拉德·特·胡夫特之間因此開啟了名為“黑洞大戰”的論戰。

霍金將理察·費曼原創的總和歷史方法應用于研究宇宙的起源,這涉及到總和宇宙的每一種可能歷史,也就是說,總和在時空的每一條世界線可能發生的事件。這意味著必須考慮宇宙的邊界條件。1981年,在梵蒂岡教皇科學學會主辦的一場會議里,霍金發表了論文《宇宙邊界條件》。他提議,宇宙可能沒有邊界(沒有起源或終結)。兩年后,他與詹姆斯·哈妥共同提出宇宙無邊界模型。在普朗克時期之前,由于量子力學的不確定性原理,宇宙沒有時空邊界;而在大爆炸之前,時間并不存在,宇宙起源的概念毫無意義。[36]經典大爆炸模型的初始奇點被改變為像北極區域一般;北極是所有朝北線相交與結束之點,沒有比北極更北的地方。

1985年

霍金對于時間箭頭做了頗多研究。他在1985年發表的一篇論文里聲稱,假若無邊界提議是正確的,則宇宙最終會停止膨脹,開始坍縮,在這坍縮過程時,時間會朝著反方向流逝。這論點極具爭議性。他曾經指導過的學生唐恩·佩吉發表論文反駁此結果。經過一番功夫,佩吉與另外一位學生雷蒙·拉弗蘭姆,成功說服了霍金,促使霍金承認錯誤,并且撤回這概念。

1981年

由于先前卓越的研究成果,霍金得到更多獎章。1981年,他被授予弗蘭克林獎章。隔年,又獲頒英帝國司令勛章 (CBE)。獎章不能被直接用來支付日常開銷,為了籌措孩子教育與家庭生活所需的費用,霍金決定撰寫一本大眾讀者可以看得懂,解釋宇宙奧秘的科普書籍。他并沒有找學術出版社承擔發行的工作,而是與商業出版社簽約,因此得到一大筆預付款。這本書的書名為《時間簡史》,首稿于1984年完成。經過多次編綴,該書于1988年出版發行。這本書快速飄升至美國與英國的暢銷書排行榜第一名,并且占據那位置好多個月,很快地就賣出一百萬本。至2001年為止,這本書至少被翻譯成35種語言,銷售超過九百萬本。霍金已成為大眾明星,各種媒體都爭相報導有關他的消息。《新聞周刊》雜志甚至在封面刊登了他的肖像,稱他為“宇宙大師”。

1988年

雖然霍金賺了很多錢財,但此時他已成為公眾人物,必須面對很多新挑戰。但他覺得樂在其中,他到處旅游,推銷他的著作,常常參與派對與舞會至三更半夜。霍金似乎無法拒絕邀請,他也很少杜門謝客,因此減少了做研究的時間,甚至他的學生們都覺得他的“課外活動”太多。霍金的超高人氣引起有些酸葡萄人士忌妒,他們認為這全是因為霍金的殘障。盡管如此,他仍然不斷獲得各種榮譽,包括五個名譽學位與七個國際獎。1988年,他與彭羅斯共同獲得沃爾夫獎,表彰他們“對于廣義相對論的重要研究,這些研究顯示了宇宙奇點的必要性和與黑洞相關物理。隔年,英國女皇伊麗莎白二世頒予名譽勛位,以肯定他對國家的重大貢獻。

1993年

雖然需要經營很多公關活動,霍金仍舊能夠騰出一些時間來做研究。1993年,霍金與蓋瑞·紀邦斯合作,將關于用歐幾里得方法來表述量子引力的一些課堂講義編輯成為著作《歐幾里得量子引力》。霍金還將自己的關于大爆炸與黑洞的論文編修成著作《霍金論大爆炸與黑洞》。在他發表的37篇論文里,他獨自或與他人共同撰寫了16篇論文。隔年,霍金與彭羅斯將在劍橋的牛頓研究院講演的六堂課系列發行成著作《時空的性質》。在這本著作中,霍金強調,按照實證主義,物理理論只是一種數學模型,它是否對應于物理實在是一個毫無意義的問題;人們只能要求物理理論預測符合實驗觀察。這句話惹惱了很多批評者,在他們之中很多人主張,或許在問題的后面存在著千真萬確的物理實在,只不過人們無法觀察到這物理實在。

霍金則堅持,研討像蟲洞是否存在這類問題是毫無意義的,因為對于描述物理實在,人們從未有獨立于模型的繪景,但這不意味著沒有獨立于模型的物理實在,假若我不認為有,則我將會無法繼續做物理研究。《時空的性質》記錄了實證主義者霍金與實在主義者彭羅斯之間的一場辯論,主要論題是量子力學與廣義相對論,這兩種非常成功但仍舊存在嚴重爭議的理論,怎樣合并為能夠解釋時空性質的量子引力理論。

霍金曾經與加州理工學院的教授索恩、約翰·裴斯基于1991年打賭,命題是,奇點通常應該會出現在黑洞內部,無法從事件視界之外觀察到,但出現在事件視界之外的“裸奇點”是否存在?霍金支持彭羅斯提出的宇宙審查假說,他認為裸奇點并不存在,而索恩與裴斯基對此則持相反意見。1997年,普林斯頓大學教授德米特里·克理斯特德勒的理論計算與瑪修·喬土奕克的電腦模擬建議,在非常特別狀況下,可能會出現裸奇點。霍金只好因這技術細節認輸。后來,克理斯特德勒修改了他的理論計算,他發現,霍金可能舉白旗舉得稍微早了一點。霍金至今仍然對此事耿耿于懷,他決定再與索恩、裴斯基打賭,命題更加詳細地改為,在一般狀況下,是否存在裸奇點。同年,黑洞賭王霍金又與索恩、裴斯基打賭,這次命題涉及到黑洞佯謬。霍金與索恩主張,黑洞吞入的信息永遠與外界宇宙隔絕,永遠不會顯露出來,甚至當黑洞蒸發與完全消失之時;裴斯基持反對立場,他堅信,正確的量子引力理論必將會給出機制解釋霍金輻射怎樣從黑洞釋出信息。

霍金對于將科學介紹給更廣泛大眾的工作不遺余力。《時間簡史》的電影版本,經過埃洛·莫里斯的導演與史蒂芬·史匹柏的制作,正式于1992年在好萊塢的美國電影藝術與科學學會首映。原本,霍金認為這部電影應該如同他的著作一般,專注于描述科學理論,而不是人物事跡,然而,他后來發現其中一大半內容是在描述人物事跡,他很隨和地改變主意,覺得這是件好事,但他并未在攝影機之前公開自己的私生活。雖然這部電影得到很多好評,但并沒獲得廣泛發行。霍金將他從1976年到1992年撰寫的14篇文章收集成一本科普著作《黑洞與嬰兒宇宙》,于1993年發行。在這本書里,霍金談到他的生平,他怎樣經歷與奮戰漸凍癥,以及一些宇宙學理論,特別是黑洞怎樣孕育出嬰兒宇宙。1997年,英國廣播公司與美國公共電視合作制成了六集電視節目《史蒂芬?霍金的宇宙》,這次,在霍金的堅決要求之下,節目內容完全聚焦于說明科學理論。

2000年

由于《時間簡史》廣受好評,霍金又于2001年撰寫完成了姊妹作《胡桃里的宇宙》,概述霍金在完成《時間簡史》之后的一些研究結果,歷如,關于膜世界的研究結果。《胡桃里的宇宙》包括了霍金對于膜理論的一些意見,例如額外維度是否存在這問題并不具意義。人們只能檢試額外維度數學模型是否恰當地描述宇宙來評價額外維度。2005年,霍金與倫納德·姆沃迪瑙合作將《時間簡史》重寫與更新為更易懂易讀,并且附有精美圖片的著作《新時間簡史》,希望更多讀者能夠通過這本書接觸到這方面的知識。在于2006年出版的選集《上帝創造整數》里,霍金收錄了數學史上最重要數學論文之中的31篇論文,并且簡略描述了每篇論文作者的生平。

自2006年以來,霍金、湯瑪斯?赫陶格與詹姆斯·哈妥發展出的“自頂向下宇宙學”理論闡明,宇宙有很多種不同的初始態,而不是只有一種唯獨的初始態,因此不該只表述從某種宇宙初始態預測出宇宙未來態的理論。實際而言,宇宙初始態是不可得知的,只有宇宙現在態是可得知、可觀察的,因此只能從現在態逆著時間估算所有可能的初始態。自頂向下宇宙學假定,現在態選擇所有能夠導致現在態的過去歷史。這樣,這理論給出一條解釋精細調節問題的路徑。

隨著黑洞學研究快速進展,越來越多的學者認為霍金關于黑洞信息遺失的答案可能不正確。2004年,在愛爾蘭都柏林舉辦的第十七屆廣義相對論與引力國際會議 (GR17)的一場演講里,霍金給出他自己的相當具有爭議性的解答,涉及到黑洞可能同時擁有多種拓撲(幾何)。演講完畢后,霍金邀請索恩與裴斯基一同來到臺前,霍金正式認輸,并且贈與裴斯基一本棒球百科全書。索恩要先研讀霍金的論文,然后再決定是否認輸。裴斯基很高興得到贈禮,但是他承認并不了解霍金的演講。翌年,他對于這論題正式發表論文,應用總和歷史方法,思考宇宙的所有可能歷史,擁有黑洞的歷史會造成信息遺失,而不擁有黑洞的歷史不會造成信息遺失,由于這兩種狀況會相互抵銷,最終結局是信息不會遺失,因為根本就不會存在有任何俘獲信息的黑洞。

霍金與女兒露希、博士學生克里斯多福·蓋發德于2007年共同撰寫完成童書《喬治通往宇宙的秘密鑰匙》,這本書講述孩童喬治如何找到并借著一種宇宙閘門游遍整個太陽系。兩年后,霍金與女兒露希撰寫童書《喬治的宇宙尋寶》,這本書敘述喬治怎樣迷航宇宙尋找生命的蹤跡。過了兩年,他們又再度合作完成童書《喬治與大爆炸》,這本書論述宇宙在大爆炸時的狀況。

2006年

英國廣播電臺的“偉大英國人”節目于2002年選舉霍金為最偉大的100名英國人中第25名。2006年,霍金憑借他“對于理論物理學與理論宇宙學做出杰出貢獻。”榮獲英國皇家學會的科普利獎章[52]兩年后,霍金親赴西班牙的圣地亞哥-德孔波斯特拉大學接受豐塞卡獎,這是為了表顯他盡心竭志傳播科學種子于廣泛大眾。隔年,美國總統巴拉克·奧巴馬頒予霍金美國最高的平民榮譽總統自由勛章,表彰他克服身體殘障、拓展科學疆界。又過四年,霍金獲頒基礎物理學特別突破獎,獎金3,000,000美元,為了獎勵他“發現黑洞的霍金輻射,和他對于量子引力學與早期宇宙量子學的深度貢獻。”

2009年

根據劍橋大學的校規,盧卡斯數學教授必須在67歲時退休,霍金因此于2009年卸任,但他仍可繼續在應用數學與理論物理系作研究,他的新頭銜是“劍橋理論宇宙學中心研究主任”。為了抗議基礎研究與科學教育的經費被裁減,他揚言很可能搬遷至加拿大。謠傳他退休后或許會到加拿大的普里美特理論物理研究所任職。目前,他在劍橋大學仍然擁有寬敞的私人辦公室,有私人助理專門處理事務,還有很多博士學生實現他的奇點子。霍金的私人助理表示,霍金熱愛他的工作,他非常快樂,學校非常需要他,他尚未草擬任何退休計劃。霍金依然雄心勃勃地設定了超高難度研究目標:徹底了解宇宙,為什么它是如此,為什么它竟然存在?當被問到何時才可達成這目標之時,他重復先前在盧卡斯數學教授就職演講的預測:這世紀結束之前。

2015年

霍金與俄國科技界億萬富翁尤里·米爾納于2015年7月20日共同發起突破倡議,其目標是在探尋外星生命,嘗試回答命題:“我們是否孤獨地生存在這浩瀚宇宙之中?”

在生命的最后幾年,霍金一直在關注著人工智能等新科技的發展和對人類的影響。

他多次提醒人類,要盡量避免人類通過AI建造更高級的武器,進而摧毀人類。他提出,未來“人工智能可能毀掉人類”,人類需要建立有效機制,用邏輯和理性去控制未來可能出現的威脅,防止其威脅進一步上升。

霍金覺得,如果現在人們還不能看清未來,不能為未來的事情做好最壞打算,建立相對于人工智能更好地管理辦法,人類最終都會敗給人工智能,只不過是時間問題。

霍金去世了,他生前的預言能否變成現實,人類是否有意識的去建立措施有效地管理AI使用?只能等未來去書寫。


台湾麻将16张3 黑龙江十一选五开奖结果 海南麻将技巧心得 高手 亚洲彩票首页 金沙棋牌游戏手机版 二分彩计划软件 彩客app 篮彩背景 广东好彩1最新开奖 重庆时时彩app-上皇恩平台 有没有陪人打游戏赚钱的软件下载 最新广东好彩1开奖结果 体彩四川金7乐开奖号码 娱乐城堡充气滑梯 录入物流单号赚钱靠谱吗 重庆时时老五星走势图360 河北快3开奖官网