李淼
作為一名物理學(xué)家,斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在世界范圍內(nèi)擁有超高的知名度。有一種觀點說,霍金是繼愛因斯坦之后最偉大的科學(xué)家。我不太贊同這樣的評價。更準(zhǔn)確的說法應(yīng)當(dāng)是,霍金是繼愛因斯坦之后最具公眾影響力的科學(xué)家。
眾所周知,霍金身體狀況不佳,但他沒有自棄,而是憑借卓絕的科學(xué)洞見,探索宇宙的終極秘密。作為人類堅毅品格的象征,他鼓舞了世界各地?zé)o數(shù)人。
科學(xué)家,2018年3月18日逝世,享年76歲
霍金于1942年1月8日出生在英國牛津。父母均在牛津接受教育,霍金自幼聰穎,被朋友們稱為小“愛因斯坦”。他17歲進(jìn)入牛津大學(xué)讀書,畢業(yè)后前往劍橋大學(xué)攻讀宇宙學(xué)的研究生,于1966年完成關(guān)于宇宙中的奇點的博士論文。
早在過完21歲生日后不久,霍金便被診斷患上“漸凍癥”。一度十分痛苦和沮喪,但他沒有消沉。此后,霍金有生之年都在不懈探索著宇宙的奧秘,取得了許多重大成就。31歲時,他與艾利斯合作完成《時空的大尺度結(jié)構(gòu)》,此書成為霍金最重要的學(xué)術(shù)代表作之一,幾代物理學(xué)家從中受益匪淺。也是在這一年,霍金完成他一生的重要成果——發(fā)現(xiàn)黑洞不黑。
根據(jù)霍金這一理論,黑洞會發(fā)光——輻射幾乎所有的基本粒子,此現(xiàn)象被稱為“霍金蒸發(fā)”。但是,宇宙中的黑洞都很大,其質(zhì)量動輒達(dá)到太陽的好幾倍,天文學(xué)家?guī)缀醪豢赡苡^測到這種輻射。因為,根據(jù)霍金的研究,每一個黑洞的輻射都有一個溫度,黑洞的質(zhì)量越大,溫度就越低。一個質(zhì)量數(shù)倍于太陽的黑洞,溫度只有千萬分之一度(絕對溫度),遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于無所不在的微波背景輻射的溫度。只有當(dāng)黑洞的溫度高于微波背景輻射,才可能被觀測到。于是,霍金就設(shè)想了一種可能,也許在宇宙大爆炸剛剛發(fā)生之后,產(chǎn)生過一些質(zhì)量比較小的黑洞。因為不斷蒸發(fā),它們的質(zhì)量小到可以輻射X射線,或者能量更高的射線。當(dāng)然,天文學(xué)家還沒有觀測到這種輻射。因此,霍金最為重要的研究并沒有足夠的事實作為支撐。
霍金的另一項貢獻(xiàn)在于,他和彭羅斯一起證明了“奇點定理”。按照這一理論,宇宙一定起源于一個奇點,在這個奇點上,空間和時間消失,物質(zhì)密度無限大。當(dāng)然,這個結(jié)論是基于愛因斯坦的廣義相對論。在一個奇點上,物理學(xué)定律不再適用,包括廣義相對論。物理學(xué)家企圖找到一個更好的理論取代廣義相對論,經(jīng)過半個多世紀(jì)的努力,目前距離這個物理學(xué)圣杯還很遠(yuǎn)。
霍金還有一項重要研究,不見得站得住腳,是關(guān)于宇宙的量子起源。該理論認(rèn)為,宇宙不需要設(shè)定原始狀態(tài),宇宙是通過量子漲落蹦出來的。這個理論叫“無界理論”。
記得我1985年第一次見到霍金,當(dāng)時心情忐忑地向他和其他科學(xué)家報告了我們在無界理論中計算宇宙早期黑洞生成率的結(jié)果。他有些懷疑,但在看過我的計算草稿后,貌似打消了疑慮。若干年后,我才明白霍金當(dāng)時為何有所疑慮,因為我們的結(jié)果似乎可以從他早期的一個計算得到,但我們的解看上去與他們的解沒有關(guān)系。其實,直到今天我也不知道兩者之間是否存在任何關(guān)系,因為我不怎么相信他的無界理論了。
如前所述,霍金能成為一位社會影響力極大的科學(xué)家,除了學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)外,也離不開他激人奮進(jìn)的傳奇經(jīng)歷,以及在科普方面所做的明星級的工作。
霍金最著名的科普作品是《時間簡史》,英文版出版于1988年。這本書用盡可能通俗的語言來闡釋復(fù)雜的科學(xué)原理,但仍被視作最為難懂和晦澀的書之一,許多并無深厚科學(xué)背景的讀者聽聞其名而購回,卻讀不下去,更顯得其神秘,至今已在全球售出超過2500萬冊。
霍金不認(rèn)同媒體對他的一些溢美之詞,認(rèn)為“霍金是第二個愛因斯坦”這類說法實在言過其實。
在回憶錄中,霍金表達(dá)了他對物理學(xué)的最初印象:“上學(xué)時,物理學(xué)永遠(yuǎn)都是最枯燥的一門課。因為它要講的東西毫無難度。”但霍金畢生研究著這門學(xué)問,多數(shù)時間還是在患病的狀態(tài)下,因為“研究物理和天文學(xué),人類才有希望理解我們的過去和現(xiàn)在”。霍金的偉大之處或許正在于這種超越性的精神力量。
(作者為中山大學(xué)天文與空間科學(xué)研究院院長)