• 作者:琳达
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  • 等级:专家教授
  • 2018/3/14 22:24:46
  • 楼主(阅:57314356/回:0)向这个星球上最伟大的人物之一霍金致敬


    我们星球伟大的物理学家史蒂夫·霍金今日逝世了



    霍金出生于1942年1月8日,那一天正好是伽利略300周年忌辰。3月14日,他逝世的这一天,同时也是爱因斯坦的诞辰。在39年前,他成为剑桥大学“卢卡斯数学教授”,那曾经是艾萨克·牛顿的教席。


    400年前由伽利略创始、牛顿发扬光大、再任爱因斯坦改写的科学革命,经由霍金之手进一步揭开谜底——别再说宇宙神秘如万古长夜,因为霍金证明“我们有能力理解宇宙”。


    霍金曾对和伽利略的奇异巧合表示惊讶。日历里看似平常的一天,也许有20万个婴儿诞生,但到底有多少人长大后会对天文学产生兴趣?


    相对于其他的婴儿,出生在牛津的霍金是幸运的——1942年的牛津和剑桥并没有受到德国空军的轰炸,那是德国对英国不轰炸海德堡和哥廷根的回报;而且,也许只有他走上了天文学之路,并和伽利略比肩。


    小时候的霍金像温驯文静的兔子,典型的英国式鼻子,椭圆形的脸蛋。照片里常常是笑着的,有一点腼腆。霍金在8岁才学会阅读,而他的妹妹菲利珀4岁就会了,这让当时的霍金坚信妹妹一定比自己聪明。


    他对火车模型爱不释手,玩腻了发条火车之后,电动火车成了霍金梦寐以求的玩具。他花好几个钟头去观看克劳奇巷子尽头一家模型铁路俱乐部的展览,最后,趁父母不在,霍金把存在邮局银行的钱全都取了出来,那是他受洗时拿到的“压岁钱”,虽然也不多。然而买到的电动火车竟然是坏的,霍金不得不再花钱来修理电动马达。


    制作飞机模型和轮船模型时,霍金从来不在乎外观如何。他也和同学发明游戏,类似于“大富翁”,彼此运用策略来经营公路铁路、股票市场。甚至还有一种“封建”游戏,每一个参与者都是一个带有家谱的皇朝。无论是交通工具的模型制作,还是经营、对战的模拟游戏,对于霍金来说,探究事物运行的本质并控制它们的渴望,直到他攻读博士、沉浸在宇宙学研究中才最终得到满足。


    霍金还在西班牙的马约嘉待了一阵子。当时独裁者佛朗哥在位,而霍金的妈妈还曾参加过共产主义青年团,但是,他们的出行好像也没有受到什么阻碍。有一位老师被请来教导霍金,他每天布置孩子们阅读一章《圣经》并写一篇作文,体会英国语言之美。


    离开西班牙之前,霍金已经学完了全部的《创世纪》和部分《出埃及记》。他学到的主要教诲是造句时不要用“还有”开头,但还是忍不住指出《圣经》里多数文章打头都用“还有”,事实是,自从1611年英王詹姆士一世推行“钦定版”之后,《圣经》的文本已经大为不同。因此霍金提出抗议,既然文本已经不再古雅,为何还要学它?抗议石沉大海。


    就读于圣阿尔班斯学校时,霍金的成绩从来没上过班里的前半数之列。他的字乱七八糟,纸面也涂涂改改,任何老师看了这样的作业都大为头痛。自从17岁离开圣阿尔班斯学校,霍金就再也没正式上过数学课。这并不妨碍他后来成了一名数学教授。在剑桥指导数学系本科生时,霍金承认自己只要提前一个礼拜学一下要教的东西就行了。


    同学们给霍金起的外号叫“爱因斯坦”,他们可能才是有史以来最独具慧眼的预言家。在很小的时候,霍金就表现出了对万物运行规则的强烈兴趣,他疏于动手,强于复杂思考。在他奇异而孤独的生命中,后来肢体的运动几乎完全消失,而他的大脑将告诉地球上的人类:150亿年前宇宙如何爆炸、拥有一个“开端”;粒子和辐射如何从吞噬一切的黑洞中逃逸,离开一个不是终点的“终点”。


    牛津大学时代的霍金一开始有点“混日子”。那是50年代末期,大多数青年都对“成功”感到幻灭。“垮掉的一代”,有人这么称呼他们,实际上他们自己也毫不在乎——除了财富就是财富,没有什么别的值得追求。保守党刚刚赢得第三次竞选,口号是“你从来没这么好过”,这令人们更加厌倦。


    因为平时没用功,为了通过毕业考试,霍金决定做一做理论物理的问题,来避免回答记忆性的知识。由于前一晚精神太紧张,霍金考得不是很理想,处在第一等和第二等的边缘,所以必须接受考官的面试。霍金打好了主意:如果考官给他一等,他就去剑桥,如果拿到二等,就留在牛津。


    剑桥的邓尼斯·西阿玛成了霍金的导师。有两个领域正等待着他进入,一个是大尺度的宇宙学,一个是极小尺度的基本粒子。当时基本粒子还没什么合适的理论,科学家发现了新粒子以后,就像植物学分种子那样分门别类。在宇宙学领域,爱因斯坦的广义相对论已经奠基。


    然而命运露出了狰狞的面孔。圣诞节期间,霍金去圣阿尔班斯的湖面滑冰,摔倒在冰面上,这时,他的母亲发现爬起来这个简单的动作,对于20岁的小伙子来说竟然如此艰难,马上带霍金去找医生。在伦敦的巴兹医院住了两周,医生没告诉霍金他到底出了什么毛病,但是最后通知家属,最多不过两年的时间可活。


    霍金最初注意到的第一件事,是在牛津时不能正常划船。后来从公共教室出来,还摔在楼梯上,当时他担心把头摔坏了,结果学校的医生告诉他,少喝点酒。这种病是肌肉萎缩性侧面硬化,在英国被称作运动神经细胞病,在美国被称为卢迦雷病。医生对于治愈或者控制它的恶化,均束手无策。


    病症恶化得相当迅速,霍金预料自己活不到博士毕业答辩。他开始极度迷恋瓦格纳的作品,符合他穷途末路的黑暗情绪。瓦格纳歌剧《尼伯龙根的指环》的第二部《女武神》是霍金的心头好,乐队在演奏“宝剑的动机”和“爱的动机”的交织中,达到演出的高潮。此时的霍金,正在“命运的动机”的千头万绪里,试图找到一丝光亮。


    光亮来自简·瓦尔德。和她订婚使霍金跳出了绝望的深渊。为了结婚,他需要工作,为了得到工作,他需要拿到博士学位。因此,霍金开始了一生中第一次的“用功”,然后,他发现,自己还挺喜欢研究的。



    霍金与第一任妻子简·瓦尔德


    直至1970年,他的研究集中于宇宙学,在大尺度上研究宇宙。这一时期的显著成果是,他和罗杰·彭罗斯试图证明,如果广义相对论正确,那么必然存在过一个无限密度的状态,也就是大爆炸奇性。


    霍金和彭罗斯当时证明了广义相对论的大质量恒星坍缩为一点,并且更进一步地推出,它们会继续坍缩直到具有无限密度的奇点。这个奇点就是时间的终点,它的引力场如此之强,连光线都无法从这一区域逃逸。这片区域就是黑洞。


    从1970年到1974年,霍金主要研究黑洞,他指出,“黑洞不是黑的”!如果考虑到粒子的小尺度的行为,那么黑洞实际上会把粒子和辐射“漏出来”。同时,黑洞也在发射辐射。当时的人们一开始就没打算相信有黑洞,好不容易相信了黑洞存在,它还要服从“土得掉渣”的热力学第二定律?听完这个报告,会议主席当场宣布这种“鬼话”“毫无意义”。


    当时霍金可以自己吃饭、上下床,简带大了他们的孩子。1974年之后,霍金把广义相对论和量子力学综合起来进行研究。大尺度的宇宙和小尺度的粒子,也是他刚刚进入理论界的诱惑,现在他把它们放在了一起。1983年,他和詹姆·哈特尔提出了设想:无论时间还是空间在范围上都是有限的,但是它们没有任何边界。如果这个设想正确,奇性就不存在,宇宙的开端也将遵循物理定律。


    早在1981年,耶酥会组织了一次在梵帝冈召开的宇宙学会议。教皇告诫到会的宇宙学家们:大爆炸以后的宇宙演化是可以研究的。大爆炸是创生的时刻,是只能属于上帝的事务。霍金在这次会议上作了主题为“时空有限无界的可能性”的报告,就是这个报告,取消了上帝在宇宙中存在的最后一点必要性。


    1985年夏天,日内瓦欧洲核子研究中心。霍金打算前往德国的贝洛伊斯去听瓦格纳的《尼伯龙根的指环》。不幸感染了肺炎的他,被飞机送回了剑桥的艾登布鲁克斯医院。外科医生为他进行了穿气管手术,这个手术救了霍金一命,但从此失去了声音。


    加利福尼亚的计算机专家瓦特·沃尔托兹寄给霍金自己开发的电脑程序“平等器”,霍金可以点按手里的开关,从屏幕上的一系列目录中选择词汇。这个程序也可以由头部或眼睛的动作来操控。后来,他的轮椅上又装载了小型的个人电脑和语言合成器,表达思想不再是一件特别困难的事。


    1988年出版的《时间简史》使大众认识了霍金。这本科普著作荣登《纽约时报》最畅销书榜达53周之久,被翻译成40种文字,世界各地的读者寄来雪片一样的信件。霍金一开始就希望这本书能在机场书摊上出售,他自己都没想到,这个愿望竟然成真了。直至今日,中国的机场里还有再版多次的《时间简史》,以及他出版于2003年的《果壳中的宇宙》。


    这样的科普著作开了一个好头。很少有人对宇宙如何运行感兴趣,也极难理解数学方程。霍金用图像来思考,并把头脑中的图像用语言表达出来,借助一些人人熟悉的比喻和图解,过去几十年里物理学的显著进步,也能在大众之间得到认识和认同。


    霍金对自己的出名是清醒的。他知道很多人买他的书,是因为作者患了病,不能说话,被禁锢在轮椅上,只能挪动几根手指,想的却是跟生活没有一点关系的虚无缥缈的事——这很激励人。也确实有人买《时间简史》,不过是因为上了畅销书榜,或者觉得这本书放在书架上、咖啡桌上,让别人看到,自己就显得很牛。



    2007年,霍金乘坐零重力公司的飞机进行了一次模拟太空旅行——这是霍金40年来第一次有机会离开轮椅。


    他也相信总有一部分人读了书,会发现自己不必对那些伟大的智慧、哲学思考有隔膜。想象宇宙发生了什么?我可以,你可以,大家都可以。


    随着观测方式的变化、观测技术的进步,对宇宙和黑洞的研究的不断深入,很多物理学家承认了霍金的“有限性”。美国加利福尼亚大学约瑟夫.掊钦斯基教授就说,“霍金是第一个去思考很多深刻的物理问题的人,如时间的开始的数学理论。既然这些问题这么难,第一个试图回答它们的努力也许是错误的就不奇怪了。但是霍金这些先锋之举,为科学研究开辟了新的问题。”


    清华大学科学史系主任、吴国盛教授公开表示,霍金的主要科学贡献是在他二三十岁完成的,主要有两个理论成果:广义相对论预言必有黑洞的“黑洞理论”,用量子力学预言黑洞不黑的“黑洞无毛”理论。


    用今天的眼光看,霍金入选20世纪下半叶前十位最重要的理论物理学家之列,是当之无愧的。这在物理学家中也得到了承认。但人们也意识到,如果不是卢伽雷症,他也许并不会这么有名。霍金的知名度是由他的科学贡献和疾病共同促成的。生活在平凡世界里的众生需要一个英雄,特别是需要霍金这样,仅仅凭借思想就获得尊严的英雄——这是人类的荣耀。


    曾经有个访谈节目,问霍金如果去荒岛上,他会带什么唱片,霍金说是伊迪斯·皮艾芙的《我不再为任何事后悔》,他说这是他一生的总结。如果带书的话,他会带乔治·艾略特的《中途镇》。他说,记得维吉尼亚·伍尔夫说过,这是一部为成熟的人写的书。他想试一试。


    《中途镇》(Middlemarch)在中国译为《米德尔马契》(音译),在这个“中途”镇里,世界的规律不是善恶有报,而是求仁得仁。人们拼命去观察自己的内心,到头来发现内心也是起伏不定,毫无规律可测——这也许更接近霍金眼里真实的宇宙吧。








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