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        智慧英雄的一生

        2013-12-29 00:00:00林謂月
        讀書 2013年11期

        二零一二年一月八日是霍金的七十歲生日。在生日之前一周,劍橋數(shù)學(xué)科學(xué)中心特地為他召開了題為“宇宙的態(tài)”的學(xué)術(shù)會議,會議從全球各地邀來霍金的學(xué)界友人、過去的合作者和學(xué)生共百余人。生日當(dāng)晚,三一學(xué)院舉行晚宴,在懸掛著培根、牛頓、拜倫、湯姆孫、麥克斯韋、盧瑟福等歷史人物畫像的餐廳里,霍金的親友和與會學(xué)者會聚一堂,回顧他不平凡的一生。由于身體狀態(tài)不佳,醫(yī)生不允許霍金本人在這七天里露面?;艚痤A(yù)先錄制的視頻《我的簡史》在宴會之前的公眾講演中播放。這是本應(yīng)由他自己進(jìn)行的講演,其實(shí)他的演講也就是自己播放預(yù)先準(zhǔn)備的視頻。現(xiàn)在這部同名的新書可以看成是這一視頻的擴(kuò)展版。

        歷史人物,尤其是知名科學(xué)家,極少人生前就擁有像他那么多部傳記?;艚鹱詡黠@然擁有此前關(guān)于他的傳記望塵莫及的價值。這部書的出版,使得他的其他傳記立即黯然失色。

        幾十年來,他已在大眾心中被塑造成半神半人,所以那些傳記無一不是從仰視的角度撰寫的。古今中外,人物傳記可謂汗牛充棟,其中經(jīng)歷史淘洗遺存者寥若晨星。許多讀者對這類傳記早已厭倦。當(dāng)我打開這部只有數(shù)萬字的自傳時,迎面猶如撲來清新之風(fēng)。你會覺得一位朋友在毫無掩飾地與你從容交談,與你共享喜怒哀樂,著者以思想家的明晰和科學(xué)家的精確闡述他生命中的流變和真理探索的軌跡。

        霍金是愛因斯坦之后最偉大的引力物理學(xué)家和理論宇宙學(xué)家。

        在劍橋八百年的歷史中,文化巨人燦若星辰,牛頓、麥克斯韋、達(dá)爾文只是其中最明亮的幾顆。十七世紀(jì)中葉,牛頓在他的故鄉(xiāng)伍爾索普領(lǐng)地和三一學(xué)院發(fā)現(xiàn)了萬有引力,他的理論兩百多年后才被愛因斯坦的廣義相對論超越。引力物理發(fā)展在此后的幾十年間卻停滯不前,直至一九六零年前后一批杰出的學(xué)者參與其中,這種局面才大為改觀,其中最重要的人是約翰·惠勒和羅杰·彭羅斯。同一時期,宇宙微波背景輻射、中子星、類星體、星際有機(jī)分子被發(fā)現(xiàn)。理論和觀測上的這些進(jìn)步,使宇宙學(xué)和天體物理的探索匯成科學(xué)研究的主流之一。七十年代的劍橋出現(xiàn)引力物理和宇宙學(xué)的巨人是必然的,霍金正是這個時空風(fēng)云際會中涌現(xiàn)的人物。

        他二十一歲即被診斷患了盧伽雷病,迄今已經(jīng)存活了五十年,這本身就是醫(yī)學(xué)上的奇跡。書中描述了他幾次死里逃生的驚心動魄的過程。用他自己描述黑洞視界的語言,他一直是在地獄之門徘徊。他在書中衷心感激先后兩位夫人獻(xiàn)給他的愛情,以及令人欽佩的女性的偉大犧牲精神。這是這個世界惠予人類最為珍貴的禮物。

        把他的命運(yùn)與哥白尼、伽利略、開普勒、牛頓和愛因斯坦這些偉人相比是有趣的。他的這些前賢無一不受到同時代政治、社會、宗教動亂的困擾,而霍金本人除了日益加重的病情,平生波瀾不驚。

        與此形成強(qiáng)烈對照的是,他的科學(xué)生涯卻極富戲劇性。他單憑創(chuàng)造的激情和強(qiáng)烈的好奇心,畢生在領(lǐng)域前沿攻城略地。這些場景都在本書冷靜的文字里無聲流淌,猶如在他宣布得到驚動科學(xué)界的發(fā)現(xiàn)時,在論文文字上絲毫看不到作者的任何激動。自然界奧秘?zé)o窮,徜徉其中樂趣無窮,好奇心從來就是科學(xué)創(chuàng)造不可替代的動力。這些活動似乎從來就和皓首窮經(jīng)的東方學(xué)者無緣?;堇照f過一句讓人回味的話:閱讀霍金的論文如同口里含著一塊糖果。

        他的自傳包含他人生的兩道主線,一是作為社會人的一生:家世、求學(xué)、牛津、劍橋、婚姻,還有和絕癥搏斗;二是作為思想者的一生:引力波、黑洞、大爆炸、時間旅行和宇宙創(chuàng)生。

        霍金在科學(xué)上最重要的貢獻(xiàn)就是黑洞蒸發(fā)和宇宙創(chuàng)生這兩個理論。

        他的經(jīng)典著作《時間簡史》只納入一個公式,即愛因斯坦的質(zhì)能等效公式;同樣本書也只納入一個公式,即霍金的黑洞熵公式:黑洞熵以黑洞視界面積為測度。質(zhì)能公式只牽涉一個物理常數(shù)——光速,這反映了狹義相對論是古典樸素的相對性原理和麥克斯韋電動力學(xué)相結(jié)合的理論,而黑洞熵公式卻牽涉光速、萬有引力常數(shù)、普朗克常數(shù)和波爾茲曼常數(shù)(如果我們?nèi)∷^的普朗克單位制,即令所有這些常數(shù)都為1,則黑洞熵即為其視界面積的四分之一)。這說明在霍金的黑洞輻射的場景中,引力論、量子論和熱物理得到了統(tǒng)一。

        這個公式與復(fù)變函數(shù)中的歐拉公式一樣美麗,后者將三角函數(shù)和指數(shù)函數(shù)融為一體。

        愛因斯坦的質(zhì)能公式幾乎婦孺皆知,其部分原因是,結(jié)束“二戰(zhàn)”的原子彈爆炸的原理正是基于這個公式。相比之下,霍金的黑洞熵公式只在物理學(xué)界甚至只在引力學(xué)界流傳。筆者認(rèn)為,它的學(xué)術(shù)含義的深刻毫不遜色。實(shí)際上,它預(yù)示著時空觀的另一次變革即將來臨:熵和時空,哪個概念更加基本?

        讓我們回想一下伽利略的比薩斜塔實(shí)驗傳說,它的真正含義甚至逃脫了牛頓、麥克斯韋等天才的銳利眼光,三百多年后才被愛因斯坦的廣義相對論完全揭示。它對人類時空觀、宇宙觀的影響不可謂不大,我們想知道的是,黑洞熵的全部含義還要等待多久才能被揭示出來?

        人們通常認(rèn)為物理學(xué)皇冠上的鉆石是統(tǒng)一理論,它把自然界的四種力——引力、弱力、電磁力和強(qiáng)力看成一個力的不同方面。愛因斯坦提出過這種設(shè)想并在晚年盡力尋求它而未成功。后代許多擁有最優(yōu)秀頭腦的學(xué)者仍在努力朝著這個目標(biāo)進(jìn)發(fā)。筆者認(rèn)為,霍金黑洞熵引發(fā)的尋根究底的問題,甚至比統(tǒng)一理論更基礎(chǔ)更深刻。

        但霍金本人卻認(rèn)為,他和哈特爾提出的無邊界設(shè)想比他的黑洞蒸發(fā)理論更重要。無邊界設(shè)想是講,宇宙的邊界條件是它沒有邊界。這就實(shí)現(xiàn)宇宙從無中生有的量子創(chuàng)生場景,宇宙學(xué)從此才有了預(yù)見性:宇宙中的一切單憑物理定律就能被推出。在霍金的領(lǐng)導(dǎo)下,劍橋?qū)W派用這個思想重新審視宇宙學(xué)中的一切,他們研究宇宙的空間均勻性、各向同性、平性、太初黑洞、太初引力波、時空維數(shù),尤其是宇宙中一切結(jié)構(gòu)包括生命的起源。

        宇宙的創(chuàng)生引發(fā)了宇宙的存在的問題。存在究竟是什么意思?他在《大設(shè)計》一書中做出論證,他認(rèn)為,存在就是一組相互協(xié)調(diào)的并與觀測一致的自然定律?;艚鸬挠钪鎸W(xué)是自洽又是自足的,所以上帝或者任何其他造物主都無存身之處。

        相信無邊界設(shè)想的人,當(dāng)然包括他本人應(yīng)是無神論者。有人問過愛因斯坦關(guān)于他的宗教傾向,他答道:“我認(rèn)為宇宙宗教感情是科學(xué)研究最強(qiáng)有力、最高尚的動機(jī)。”可以說愛因斯坦信仰宇宙教(cosmic religion)。這種感情部分地體現(xiàn)在,宇宙萬物是由定律制約的,而且不存在人格化的神。這是一種斯賓諾莎、康德、歌德都信仰的泛神論。幾種主要宗教中,佛教最接近宇宙宗教感情。

        除了研究,霍金花了大量時間講學(xué)游覽,行蹤遍及大洋洲以外的所有大洲,包括南極洲。他曾上天做零重力飛行,也曾乘潛艇下到海底,還正準(zhǔn)備做太空旅行。他對中國這個古老民族充滿好奇,一九八五年、二零零二年和二零零六年共三次來訪。第三次訪華前夕,他說對中國了解太少,只去了合肥、北京和杭州。他正是從記者和隨行人員拍的大量照片中,特地選出二零零六年在北京天壇的留影納入書中。實(shí)際上這是他收入書中的唯一的純粹游覽世界的照片。一百年前天壇曾是北京的城市標(biāo)志。由于健康狀態(tài)的原因,他已不可能再次訪華。

        太空茫茫,世事紛紜,幾多人物,過往匆匆。唯有智慧英雄給宇宙的無邊黑暗留下?lián)u曳的幽光。

        (《霍金自傳:我的簡史》,史蒂芬·霍金著,吳忠超譯,湖南科技出版社即出)

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