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奇点、黑洞、宇宙的边界，这些词语与著名天体物理学家霍金有着密不可分的联系。2018年3月14日，霍金去世，享年76岁。在科迷心中，霍金的地位可谓超乎寻常。有人说，他只是飞回了属于自己的星球。霍金在接受采访时曾被问到，“每个人都想知道，大爆炸前宇宙是什么样的？”他给出答案：“宇宙的边界就是它没有边界，大爆炸前宇宙什么都没有。”他一生的成就很多，今天我们就一起来回顾霍金的几个著名理论，以及他对一些前沿科技的独特见解。
奇性定理
愛因斯坦创立的广义相对论被科学界公认为最美丽的科学理论，但是霍金和彭罗斯一道证明了广义相对论是不完备的。他们指出，如果广义相对论是普遍有效的，而宇宙间的物质分布满足非常一般的条件，那么宇宙时空中一定存在一些奇点；在奇点处，经典物理的定律会失效。人们通常谈论的奇点是宇宙产生元初的大爆炸奇点和黑洞中的奇点。爱因斯坦早先否认过奇点的存在，他甚至还写过论文以论证黑洞的不可能性。而霍金和彭罗斯的奇性定理表明了对引力的量子化是不可避免的。
黑洞理论
人们知道，在经典引力论的框架里，黑洞只能吞噬物质，而不能吐出物质。黑洞的表面犹如地狱的入口，是一个有去无返的单向膜。霍金曾经证明了视界的面积是非减的。1974年，霍金发表了《黑洞在爆炸吗？》一文，在论文中，他把量子理论效应引进了黑洞研究，证明了从黑洞视界附近会蒸发出各种粒子，这些粒子的谱犹如来自黑洞的辐射。随着黑洞质量降低，温度就会升高，并最终导致黑洞的爆炸。在这个被称为霍金辐射的场景中，量子理论、引力理论和统计物理得到了完美的统一。
黑洞理论是科学史上非常罕见的例子，它首先在数学形式上被详尽地研究，后来才在天文学的许多观测上被证实了普遍存在。现在，人们的共识是，每个星系的中心都是一颗极其巨大的黑洞。
无边界宇宙理论
霍金在20世纪80年代初，创立了量子宇宙学的无边界学说。他认为，时空是有限而无界的，宇宙不但是自洽的，而且是自足的，它不需要上帝在宇宙初始时的第一推动，宇宙的演化甚至创生都单独地由物理定律所决定。这样，无边界学说就把上帝从宇宙的事物中完全摒除出去，上帝便成了无所事事的“造物主”，它再也无力去创造奇迹。亚里土多德、奥古斯丁、牛顿等人曾在宇宙中为上帝杜撰的那个关于“第一推动”的神话，完全是虚幻的。量子宇宙学的主要预言之一是关于宇宙结构的起源，而若干年前的宇宙背景辐射探测者对太空背景温度起伏的观察则证实了这个预言。
霍金的外星人论
霍金在纪录片《跟随斯蒂芬·霍金进入宇宙》中说，外星人存在的可能性很大，但人类不应主动寻找他们，应尽一切努力避免与他们接触，从而避免黑暗森林打击！
他认为，鉴于外星人可能将地球资源洗劫一空然后扬长而去，人类主动寻求与他们接触“有些太冒险”。他说，“如果外星人拜访我们，我认为结果可能与哥伦布当年踏上美洲大陆类似，那对当地印第安人来说不是什么好事。”
霍金的星际移民论
霍金在2010年8月接受访谈时，再曝惊人言论，称地球在200年内会毁灭，而人类要想继续存活只有一条路：移民外星球。他表示，人类如果想一直延续下去，就必须移民火星或其他的星球，而地球迟早会灭亡。霍金说：“人类已经步入越来越危险的时期，我们已经历了多次事关生死的事件。由于人类基因中携带的‘自私、贪婪’的遗传密码，人类正在一点点掠夺地球资源，人类不能把所有的鸡蛋都放在一个篮子里，所以不能将赌注放在一个星球上。”
霍金对人工智能的观点
霍金在GMIC 2017开幕式上做主题演讲《让人工智能造福人类及其赖以生存的家园》，谈及对人工智能的看法，主要观点如下——
简单来说，我认为强大的人工智能崛起，要么是人类历史上最好的事，要么是最糟的。我不得不说，是好是坏我们仍不确定。但我们应该竭尽所能，确保其未来发展对我们和我们的环境有利。我们别无选择。我认为人工智能的发展，本身是一种存在着问题的趋势，而这些问题必须在现在和将来得到解决。
也许我们所有人都应该暂停片刻，把我们的研究重点从提升人工智能的能力转移到最大化人工智能的社会效益上面。文明所产生的一切都是人类智能的产物，我相信生物大脑可以达到的和计算机可以达到的，没有本质区别。
在人工智能不断发展，并被证明非常有用的同时，我也在担忧创造一个可以等同或超越人类的事物所导致的结果：人工智能一旦脱离束缚，以不断加速的状态重新设计自身，人类由于受到漫长的生物进化限制，无法与之竞争，将被取代，这将给我们的经济带来极大的破坏。
霍金的经典言论
为什么要研究黑洞呢？——因为它就在那里。
当你面临着夭折的可能性，你就会意识到生命是宝贵的，你有大量的事情要做。
当爱因斯坦说到“上帝不掷骰子”的时候，他错了。鉴于黑洞给予我们的暗示，上帝不仅掷骰子，而且往往将骰子掷到我们看不见的地方以迷惑我们。
我不认为我们能够继续在地球上存在1000年，除非逃离这颗脆弱的星球。我们要仰望星辰，而不是始终盯着自己的脚。
虽然我行动不便，说话需要机器的帮助，但是我的思想是自由的。
奇性定理
愛因斯坦创立的广义相对论被科学界公认为最美丽的科学理论，但是霍金和彭罗斯一道证明了广义相对论是不完备的。他们指出，如果广义相对论是普遍有效的，而宇宙间的物质分布满足非常一般的条件，那么宇宙时空中一定存在一些奇点；在奇点处，经典物理的定律会失效。人们通常谈论的奇点是宇宙产生元初的大爆炸奇点和黑洞中的奇点。爱因斯坦早先否认过奇点的存在，他甚至还写过论文以论证黑洞的不可能性。而霍金和彭罗斯的奇性定理表明了对引力的量子化是不可避免的。
黑洞理论
人们知道，在经典引力论的框架里，黑洞只能吞噬物质，而不能吐出物质。黑洞的表面犹如地狱的入口，是一个有去无返的单向膜。霍金曾经证明了视界的面积是非减的。1974年，霍金发表了《黑洞在爆炸吗？》一文，在论文中，他把量子理论效应引进了黑洞研究，证明了从黑洞视界附近会蒸发出各种粒子，这些粒子的谱犹如来自黑洞的辐射。随着黑洞质量降低，温度就会升高，并最终导致黑洞的爆炸。在这个被称为霍金辐射的场景中，量子理论、引力理论和统计物理得到了完美的统一。
黑洞理论是科学史上非常罕见的例子，它首先在数学形式上被详尽地研究，后来才在天文学的许多观测上被证实了普遍存在。现在，人们的共识是，每个星系的中心都是一颗极其巨大的黑洞。
无边界宇宙理论
霍金在20世纪80年代初，创立了量子宇宙学的无边界学说。他认为，时空是有限而无界的，宇宙不但是自洽的，而且是自足的，它不需要上帝在宇宙初始时的第一推动，宇宙的演化甚至创生都单独地由物理定律所决定。这样，无边界学说就把上帝从宇宙的事物中完全摒除出去，上帝便成了无所事事的“造物主”，它再也无力去创造奇迹。亚里土多德、奥古斯丁、牛顿等人曾在宇宙中为上帝杜撰的那个关于“第一推动”的神话，完全是虚幻的。量子宇宙学的主要预言之一是关于宇宙结构的起源，而若干年前的宇宙背景辐射探测者对太空背景温度起伏的观察则证实了这个预言。
霍金的外星人论
霍金在纪录片《跟随斯蒂芬·霍金进入宇宙》中说，外星人存在的可能性很大，但人类不应主动寻找他们，应尽一切努力避免与他们接触，从而避免黑暗森林打击！
他认为，鉴于外星人可能将地球资源洗劫一空然后扬长而去，人类主动寻求与他们接触“有些太冒险”。他说，“如果外星人拜访我们，我认为结果可能与哥伦布当年踏上美洲大陆类似，那对当地印第安人来说不是什么好事。”
霍金的星际移民论
霍金在2010年8月接受访谈时，再曝惊人言论，称地球在200年内会毁灭，而人类要想继续存活只有一条路：移民外星球。他表示，人类如果想一直延续下去，就必须移民火星或其他的星球，而地球迟早会灭亡。霍金说：“人类已经步入越来越危险的时期，我们已经历了多次事关生死的事件。由于人类基因中携带的‘自私、贪婪’的遗传密码，人类正在一点点掠夺地球资源，人类不能把所有的鸡蛋都放在一个篮子里，所以不能将赌注放在一个星球上。”
霍金对人工智能的观点
霍金在GMIC 2017开幕式上做主题演讲《让人工智能造福人类及其赖以生存的家园》，谈及对人工智能的看法，主要观点如下——
简单来说，我认为强大的人工智能崛起，要么是人类历史上最好的事，要么是最糟的。我不得不说，是好是坏我们仍不确定。但我们应该竭尽所能，确保其未来发展对我们和我们的环境有利。我们别无选择。我认为人工智能的发展，本身是一种存在着问题的趋势，而这些问题必须在现在和将来得到解决。
也许我们所有人都应该暂停片刻，把我们的研究重点从提升人工智能的能力转移到最大化人工智能的社会效益上面。文明所产生的一切都是人类智能的产物，我相信生物大脑可以达到的和计算机可以达到的，没有本质区别。
在人工智能不断发展，并被证明非常有用的同时，我也在担忧创造一个可以等同或超越人类的事物所导致的结果：人工智能一旦脱离束缚，以不断加速的状态重新设计自身，人类由于受到漫长的生物进化限制，无法与之竞争，将被取代，这将给我们的经济带来极大的破坏。
霍金的经典言论
为什么要研究黑洞呢？——因为它就在那里。
当你面临着夭折的可能性，你就会意识到生命是宝贵的，你有大量的事情要做。
当爱因斯坦说到“上帝不掷骰子”的时候，他错了。鉴于黑洞给予我们的暗示，上帝不仅掷骰子，而且往往将骰子掷到我们看不见的地方以迷惑我们。
我不认为我们能够继续在地球上存在1000年，除非逃离这颗脆弱的星球。我们要仰望星辰，而不是始终盯着自己的脚。
虽然我行动不便，说话需要机器的帮助，但是我的思想是自由的。