當我們談論霍金時,我們在談論什麼
史蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日—2018年3月14日)
導讀:當他在《星際旅行:下一代》中扮演他自己出現時,與他一同出場的,一位是牛頓,另一位是愛因斯坦。在大眾認知里,這就是封了聖的地位了,是神。
作者:黑爪,理工背景的文學、藝術愛好者,讀書人,業餘寫作者、翻譯者。
「一個人要麼能夠不費吹灰之力就才華橫溢,要麼你就認命。」
霍金2103年在自傳《我的簡史》(My Brief History)里寫下的這句話,讓普天下懷抱天才夢的學霸們心碎了一地。這個命,大概就是莫扎特傳記電影《莫扎特傳》(Amadeus)最後,因嫉妒天才而心生瘋魔的奧地利宮廷御用樂師薩列里總結的,「無處不在的庸人們,讓我來赦免你」。而據霍金自己統計,他在牛津的三年大學生活中,大概就花了1000個小時在學業上。
1963年被診斷出肌萎縮側索硬化症時,他21歲,醫生認為他有兩年好活,他多活了半個多世紀,一直到2018年3月14日。
絕症以及目睹他在醫院裡認識的一個男孩在白血病中死去,這兩件事一起,彷彿忽然間幫他找到了活著的意義。從那時起,「儘管未來陰雲密布,但讓我吃驚的是,我發現自己比從前任何時候都更加享受生活。這時,我的研究開始出現了驚人的進展」。天知道,是不是生活在死亡陰影下的人,反而會拚命讓自己活得更充分?也許就像海倫凱勒說的,把每一天當成生命的最後一天在過。
套用一句人們常說的話,當我們談論霍金時,我們在談論什麼?也就是說,霍金是誰?
首先,當然是成就。除了《時間簡史》在《星期日泰晤士報》暢銷書榜上持續237個星期,售出1000萬冊這種前所未有的奇蹟外,除了小雀斑演的《萬物理論 》(The Theory of Everything)所講述的人生故事之外,在我們眼裡,他究竟是誰?
英國物理學會IOP(Institute of Physics)網站的「檔案」子目錄下,有一條叫做「斯蒂芬·霍金的事業」(The career of Stephen Hawking)的記錄。這條檔案建立於2012年1月8日,世界慶祝霍金70歲生日之際。
他進入公眾視野,當然是1988年那部科普巨著《時間簡史》(A Brief History of Time)。在事業發軔的早期,他與劍橋同事羅傑·彭羅斯共同開發出用於愛因斯坦廣義相對論的數學工具,利用這些方法,他們呈現了奇點——也就是被認為是黑洞中心的奇點,宇宙一定始於一個具有無限密度和能量的點。
他最著名的貢獻,也正是在黑洞方面的研究:
·首先,他從數學上證明了美國物理學家約翰·惠勒的一個定理,即任何黑洞都可以用三個性質來進行完全描述:質量,角動量和電荷。
·然後,他制定了一套適用於黑洞的原理,類似於通常的熱力學定律。 在那之前,黑洞的概念里一直有一個問題:它似乎允許對熱力學第二定律的破壞。熱力學第二定律說系統中熵的數量總是會增加。 由於熵是無序度量,所以只需將質量投入黑洞就可以減少宇宙中的總熵。
·而霍金髮現,黑洞的面積從未減少,這導致另一位美籍以色列物理學家雅各布·貝肯斯坦(Jacob Bekenstein)提出,這個面積就是黑洞的熵。然而問題來了,如果一個黑洞有熵,那麼它必然有溫度,因此必須輻射熱量——因而,它不再是黑的。
·黑洞正是通過一種我們現在稱為「霍金輻射」的方式來做到的,由黑洞「事件視界」的量子波動而產生。 「空」的空間里實際上充滿了成對出現的虛擬粒子,瞬間出現,瞬間消失,這裡的每一對粒子,一個被黑洞困住,另一個逃脫。
·如果有足夠的時間通過,黑洞會散發出所有能量並完全蒸發。 黑洞的壽命與質量的立方成正比——對於太陽質量的黑洞而言,在1067年左右。
隨後,他的注意力又轉回對整個宇宙的關註上。與加利福尼亞大學聖巴巴拉分校的吉姆·哈特勒(Jim Hartle)一起,他們開發出一種宇宙學模型,其中宇宙在時空中沒有邊界——這推翻了他自己早期的理論,即它從奇點開始。
再後來,他提出一個「自上而下」的宇宙學模型,其中,宇宙不是始於一個特定的初始條件,直至我們今天看到的狀態;而是,從某種意義上來說,「選擇」了過去,就像與觀察量子系統一樣,其波函數從疊加狀態崩潰到一個確定狀態——譬如活貓或死貓。
生命的最後這些年裡,他參與了「空間宣傳」,認為空間殖民對於人類的長期生存至關重要。這也許是因為,活下去,長期活下去,是霍金這一生中感受最深的一個概念。
霍金是歷史上出現過的不多的幾位擁有巨星光環的科學家。
1980年代中期的氣管切開手術使他喪失了正常的語言功能,絕症造成的外形和語音合成器發出的怪異聲音,都成為他的標誌性特徵。這樣一個受困於如此扭曲的軀體中的人,卻成為也許是繼愛因斯坦之後,唯一一個家喻戶曉的科學家。當他在《星際旅行:下一代》中扮演他自己出現時,與他一同出場的,一位是牛頓,另一位是愛因斯坦。在大眾認知里,這就是封了聖的地位了,是神。
但是他的影響,與愛因斯坦和牛頓放在一起談論,並不是十分貼切。那兩位在科學和哲學領域引爆的是真正的革命,以及文化上的深遠影響。霍金的成就,引向了對宇宙認識的一些全新見解,發展了很多研究宇宙的數學方法,並前所未有地應用到了研究對象上。
1999年12月,《物理世界》期刊發布了一項關於世界偉大物理學家的調查結果,要求參與調查的這130個人寫出五位對人類做出最重要貢獻的物理學家的名字,前十位是愛因斯坦119票,牛頓96票,麥克斯韋67票,波爾47票,海森堡30票,伽利略27票,費曼23票,狄拉克22票,薛定諤22票。然而除愛因斯坦和伽利略外,其他每一位都不像霍金,成為了家喻戶曉的名字。
因而,他對我們的影響,更多地大概跨過了單純的科學,也超越了人們對一個軀體上飽受折磨的偉大同類的同情以及對他的堅韌和勇氣的敬仰,甚至,也超越了這二者相結合後共同產生的力量;而更多地在於,人類在過去這百年里所經歷的變化這個大背景下,我們應該如何看待人類和自然之間的關係這個問題上。正如他的《時間簡史》最後那一句所說的,他渴望懂得「上帝的思想」。
這句話興許才是理解霍金在那些抽象科學理論之外的關鍵。
霍金現象的起源,可以在愛因斯坦的職業生涯中尋到一些線索。他們在智力上的成就,顯然遠超常人所能理解,但這些都沒有阻礙他們成為世界範圍內的媒體明星。在愛因斯坦的例子里,媒體一直將他放在遙遠的另一側,與普通人之間隔了一條深深的鴻溝,這使得所有人對他所產生的反應,唯一可與之類比的,是對神的崇敬。人們並不介意搞不清楚他究竟在研究什麼,但是非常樂意知道,有這麼一個愛因斯坦,他高於我們所有人。
我相信,這與我們對霍金的認識類似。
霍金的領域,也與每日的柴米油鹽不相及,他處理的概念也與人們所持的常識相偏離。《時間簡史》的熱銷,並不證明他的想法被大眾讀懂了;我甚至斗膽猜測,有多少人讀了自己買的那一本《時間簡史》。但是霍金的存在,加強了我們對他的科學的崇拜,甚至他那合成的聲音,也彷彿賦予了他某種道出宇宙真諦的先知光環。他無法與我們進行普通的交流或者溝通,當霍金講話時,每個人能做的,只是聽。
在愛因斯坦之後大約70年,在宇宙科學這個領域內,他是升起的另一位上帝。
縱觀物理學的發展,牛頓親歷的是一場界定科學的邊界的鬥爭,這個過程的一部分,便是科學方法和理念對於傳統上歸為宗教領域的形而上學的入侵。 霍金渴望懂得「上帝的思想」大概也是這類邊界侵犯的一個例子。通過打出上帝這張牌,他成功地激發了公眾將科學家神聖化的意識。但霍金常常說自己不相信任何與基督教上帝相關的東西。事實上,在他用萬物理論所描述的宇宙無邊界的觀念中,就很顯然從根本上否定了造物主的一席之地。霍金認為,如果有那麼一天,萬物理論被發現,它將解釋「宇宙是否有意義,以及我們的角色是什麼」,並且讓我們「知道為什麼宇宙存在」。
他相信可以用一種數學理論,將所有自然法則進行編碼,來取代宗教和形而上學。 但是,關於宇宙的哲學問題將不可避免地涉及到一些在數學框架中所無法回答的問題。 也許正是只有當物理學家意識到自己的目標沒有達到時,才得出了萬物理論。他在自傳中陳述:「我的目標很簡單,就是徹底懂得這個宇宙,它為什麼是這樣,以及它為什麼存在」。
60歲生日時,「我想把這個簡單的公式刻在我的墓碑上」。
註:S:熵;h:普朗克常數; G:萬有引力常數;A:「事件視界」面積;c:光速;k:玻爾茲曼常量
(本文原標題《「我的目標很簡單,就是徹底懂得這個宇宙」》)
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