劍橋大學(xué)物理學(xué)家、暢銷書作家史蒂芬·霍金星期三早晨在劍橋的家中去世,享年76歲。他在輪椅上漫游宇宙,思考萬有引力的本質(zhì)和宇宙的起源,可謂人類決心和好奇心的象征。
紐約城市大學(xué)理論物理學(xué)教授加來道雄在接受采訪時(shí)表示:“自阿爾伯特·愛因斯坦以來,從未有科學(xué)家像霍金這么能激發(fā)公眾的想象力,并為全世界數(shù)以千萬計(jì)的人所喜愛。”
霍金很大程度上是通過他1988年出版的著作《時(shí)間簡史:從大爆炸到黑洞》做到那一點(diǎn)的。該書售出了超過1000萬本,啟發(fā)了美國紀(jì)錄片大腕埃羅爾·莫里斯的紀(jì)錄片。 2014年關(guān)于霍金人生的電影《萬物理論》獲得了多項(xiàng)奧斯卡獎(jiǎng)提名,飾演霍金的埃迪·雷德梅因獲得了奧斯卡最佳男主角獎(jiǎng)。
從科學(xué)角度來看,霍金最值得銘記的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)相當(dāng)奇怪:它可能以禪宗公案的形式來表達(dá):黑洞什么時(shí)候不是黑色?它爆發(fā)的時(shí)候。
同樣令人驚嘆的是,他竟然有個(gè)職業(yè)生涯。在1963年,作為研究生,他了解到他患有肌萎縮側(cè)索硬化癥。那是一種神經(jīng)肌肉萎縮癥,也稱為路格里克氏病。當(dāng)時(shí)醫(yī)生說他只剩下幾年的生命。
這種疾病使他的身體控制減弱到只有手指和眼睛能動(dòng),但他的智力沒有受到影響。
他后來成為探索引力和和黑洞屬性的一代領(lǐng)導(dǎo)者。該無底的引力大坑如此之深,如此之密,甚至連光線都無法逃脫。
那項(xiàng)研究引起了現(xiàn)代物理學(xué)史上的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。該轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在1973年的最后幾個(gè)月,當(dāng)時(shí)霍金開始將量子理論應(yīng)用在黑洞上面。在漫長而艱巨的計(jì)算過程中,霍金取得了一項(xiàng)令其迷惑不解的發(fā)現(xiàn):黑洞——那些宇宙末日的神話化身——并不是黑色的。事實(shí)上,他發(fā)現(xiàn),它們最終會(huì)萎靡,泄漏放射物和粒子,最終發(fā)生爆炸并永遠(yuǎn)消失。
包括霍金在內(nèi)的所有人一開始都不相信粒子可能會(huì)從黑洞中出來。 “我根本沒有在尋找它們,”他在1978年的一次采訪中回憶說,“我只是碰到它們。我那時(shí)非常惱火?!?/p>
那項(xiàng)計(jì)算出現(xiàn)在一篇刊登于1974年出版的《自然》雜志的論文《黑洞爆炸?》,它被現(xiàn)在的科學(xué)家譽(yù)為尋找單一自然理論的第一個(gè)偉大里程碑——將重力和量子力學(xué)聯(lián)系起來,來解釋一個(gè)比任何人都想象的都要陌生的宇宙。
眾所周知,霍金輻射的發(fā)現(xiàn)將黑洞理論顛覆了過來。它將它們從毀滅者轉(zhuǎn)變成創(chuàng)造者——或者至少是回收者——并往奇怪的新方向扭轉(zhuǎn)了終極理論的夢想。
霍金博士在1978年接受采訪時(shí)說,“你可以問一個(gè)人跳進(jìn)黑洞會(huì)發(fā)生什么,我當(dāng)然不認(rèn)為他會(huì)存活下來?!薄傲硪环矫?,”他補(bǔ)充道,“如果我們派人去跳進(jìn)黑洞,他和構(gòu)成他的原子都不會(huì)回來,但他的質(zhì)能會(huì)回來。也許這適用于整個(gè)宇宙?!庇钪鎸W(xué)家、霍金在劍橋的論文導(dǎo)師丹尼斯·夏默稱霍金的那篇《自然》論文是“物理學(xué)史上最美麗動(dòng)人的論文”。普林斯頓高級研究所理論家愛德華·威登表示,“近40年來,試圖更好地理解霍金的發(fā)現(xiàn)一直是獲得新思維的源泉,我們可能還遠(yuǎn)未完全掌握它。它仍然感覺很新?!?/p>
2002年,霍金說,他希望霍金輻射的公式被刻在他的墓碑上。
他是一個(gè)挑戰(zhàn)極限的人——不僅在學(xué)術(shù)生活中是如此,在他的職業(yè)和個(gè)人生活中也是如此。他親身前往全球各地參加科學(xué)會(huì)議,探訪南極洲等各大洲;撰寫有關(guān)其研究的暢銷書籍;結(jié)婚兩次;有三個(gè)孩子;客串參演熱門影視節(jié)目《辛普森一家》《星際迷航:下一代》以及《生活大爆炸》。
他乘坐熱氣球慶祝他的60歲生日。同一個(gè)星期,他還在劍橋的一個(gè)角落加速操縱他的電動(dòng)輪椅,導(dǎo)致一條腿摔斷。當(dāng)被問及他為什么要冒這樣的風(fēng)險(xiǎn)時(shí),霍金說,“我想證明,只要沒有精神殘疾,人們就不需要受到生理缺陷的限制?!?/p>
他的精神讓許多人十分敬畏。
“他的生活是一場巨大的勝利,”劍橋大學(xué)宇宙學(xué)家、英國皇家天文學(xué)家兼霍金長期同事馬丁·里斯(Martin Rees)說,“他的名字將永存于科學(xué)的歷史中;數(shù)百萬人的宇宙視野因?yàn)樗臅充N書籍而得到擴(kuò)大;在世界各地,更多的人受到了一個(gè)獨(dú)一無二的、克服種種困難取得成就的例子(驚人的意志力和決心的表現(xiàn))的啟發(fā)。
1942年1月8日,史蒂芬·威廉·霍金出生于英國牛津。他的母親伊澤貝爾為了避開納粹德國對倫敦的轟炸,跑到了牛津。他的父親弗蘭克·霍金是一位杰出的研究生物學(xué)家。
霍金是家中四個(gè)孩子中年紀(jì)最大的一個(gè),在倫敦圣奧爾本斯學(xué)校上學(xué)時(shí)成績平平,不過他與生俱來的才華得到了一些同學(xué)和老師的賞識。后來,在牛津大學(xué)學(xué)院,他覺得數(shù)學(xué)和物理學(xué)很簡單,因而很少查閱書籍或者做筆記。他覺得唯一令人興奮的學(xué)科是宇宙論,因?yàn)樗幚淼氖恰耙粋€(gè)大問題:宇宙來自哪里?”畢業(yè)后,他轉(zhuǎn)到了劍橋。然而,在他開始研究之前,他受到了他的研究導(dǎo)師夏默所說的“可怕的事情”的侵襲。
年輕的霍金幾年來一直時(shí)不時(shí)就身體虛弱,像中了咒語一般。1963年,在他21歲生日后不久,醫(yī)生告訴他,他患有肌萎縮側(cè)索硬化,只剩下不到3年的壽命。
他隨即陷入了嚴(yán)重的抑郁狀態(tài)。他說,他夢見自己將被處決。之后,在克服了各種苦痛后,他的病情似乎趨于穩(wěn)定。雖然他慢慢地失去了對肌肉的控制,但他仍然能夠短距離行走和進(jìn)行簡單的任務(wù),盡管很費(fèi)力,比如穿衣服和脫衣服。他重新有了目標(biāo)感。
“當(dāng)你面臨早逝的可能性時(shí),”他回憶道,“它會(huì)讓你意識到生命很寶貴,有很多事情你想要去做?!?965年,他與語言學(xué)學(xué)生簡·王爾德結(jié)婚。用他自己的話來說,他不僅有了“某種生活追求”;他還必須找到一份工作,這激勵(lì)他認(rèn)真對待他的博士學(xué)位。
然而,他的病讓他無法寫下寫下長長的公式進(jìn)行推算,那些可是宇宙學(xué)者慣常的工具。他后來把這種障礙轉(zhuǎn)變成了一種力量,將精力集中在大膽的跳躍式思維上。在他晚年的時(shí)候,他常常將那些思維留給別人用正確的數(shù)學(xué)語言編纂出來?;艚鹫f,“人們誤以為數(shù)學(xué)只是方程式。事實(shí)上,方程式只是數(shù)學(xué)的無聊部分?!?/p>
必要時(shí),他專注于可通過“圖片和圖表”攻克的問題,采用數(shù)學(xué)家羅杰·彭羅斯及其劍橋同事布蘭登·卡特在1960年代初期發(fā)明的幾何技術(shù)來研究愛因斯坦的引力理論廣義相對論。
黑洞是該理論的自然預(yù)言,它解釋了質(zhì)量和能量如何使得空間“彎曲”,就像睡覺的人使得床墊下陷一樣。當(dāng)光線穿過引力場的時(shí)候,它們會(huì)發(fā)生彎曲。
一個(gè)地方有太多的質(zhì)量或能量,可能會(huì)導(dǎo)致空間無限下陷;一個(gè)足夠密的物體,就像一顆巨大的坍縮恒星一樣,可以像魔術(shù)師的斗篷一樣將空間包裹起來,然后消失,向內(nèi)萎縮到一個(gè)被稱為奇點(diǎn)的無限密度的點(diǎn),一個(gè)宇宙的死胡同,在那里物理學(xué)的已知定律會(huì)瓦解:黑洞。
愛因斯坦本人認(rèn)為,在被人向他指出該可能性時(shí),他覺得很荒謬。
然而,利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和其他精細(xì)的觀測和分析工具,天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了除黑洞以外的數(shù)百個(gè)太大而且黑暗的物體,其中包括位于銀河系中心的一個(gè)超大質(zhì)量物體。根據(jù)目前的理論,宇宙應(yīng)該包含數(shù)十億個(gè)那樣的物體。
作為1966年的博士學(xué)位論文一部分,霍金指出,當(dāng)你回頭來看宇宙膨脹時(shí),你會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)奇點(diǎn)得在宇宙歷史的某個(gè)時(shí)候存在;也就是說,空間和時(shí)間一定有一個(gè)開始。他、彭羅斯博士和一群同事接著發(fā)表了一系列關(guān)于黑洞行為和卷入其中的任何事物的厄運(yùn)的定理。
霍金標(biāo)志性的突破,源于與以色列理論物理學(xué)家雅各布·貝肯斯坦(當(dāng)時(shí)是普林斯頓大學(xué)的一名研究生)對于黑洞是否可以說有熵(對無序狀態(tài)的熱能計(jì)量單位)的爭執(zhí)。貝肯斯坦說黑洞有熵,并指出了霍金和他的同事們就黑洞推斷出的定律和熱力學(xué)定律之間的相近的推斷。
霍金則說沒有。要有熵,黑洞必須要有溫度。但溫暖的物體,從額頭到星星,會(huì)輻射電磁輻射的混合物,具體取決于它們的確切溫度。沒有什么可以逃脫黑洞,所以它的溫度必須為零。霍金回憶說,“我對貝肯斯坦很不滿?!?/p>
為了解決這個(gè)問題,霍金決定探究原子大小的黑洞的屬性。然而,這需要將量子力學(xué)(原子和亞原子世界自相矛盾的規(guī)則)添加到引力中,這是一項(xiàng)從未實(shí)現(xiàn)過的壯舉。朋友們翻閱量子理論教科書,在好幾個(gè)月的時(shí)間里霍金靜靜地看著他們翻閱。他們在想他是否終于被難倒了。
當(dāng)他最終成功地在腦海中進(jìn)行計(jì)算時(shí),他驚訝地發(fā)現(xiàn)粒子和輻射物從黑洞中噴涌而出。當(dāng)意識到射出的輻射物會(huì)具有由從星星到發(fā)熱的前額的任何溫暖物體所發(fā)出熱量的熱線譜特征時(shí),霍金確信他的計(jì)算是正確的。貝肯斯坦說得對。
霍金甚至想出了一種解釋粒子可能如何逃離黑洞的方法。根據(jù)量子原理,黑洞附近的空間將充滿“虛”粒子,這些粒子將以配對的粒子和反粒子對中閃現(xiàn)。
然后,它們會(huì)在一瞬間相遇并相互湮滅。但如果粒子對的其中一個(gè)掉入黑洞,另一個(gè)會(huì)逃逸,并變成真正的粒子。它看似來自黑洞,從黑洞那里獲取能量。
但他警告說,那些只是文字表述而已。真相隱藏在數(shù)學(xué)里。
“關(guān)于霍金輻射最重要的一點(diǎn)是,它表明黑洞并不與宇宙的其他部分隔絕?!被艚鹫f。
它也意味著黑洞有溫度和熵。在熱力學(xué)中,熵是余熱的計(jì)量單位。但它也是信息量的一種計(jì)量單位——需要用來描述黑洞里的東西。奇怪的是,信息量是與黑洞的表面積而不是它的體積正相關(guān),這意味著你可填入黑洞的信息量是受其面積的限制,而不是像人們可能認(rèn)為的那樣,受它的體積限制。
這一結(jié)果已成為弦理論的試金石。它也引發(fā)了關(guān)于我們生活在全息宇宙中,其中的三維空間是某種幻覺的猜測。
哈佛弦理論家安德魯·施特羅明格如是談到全息理論,“如果它真的如此,那么它就是我們宇宙的一種深邃而美麗的屬性——但這種屬性并不顯而易見?!?/p>
黑洞輻射的發(fā)現(xiàn),也引發(fā)了圍繞物體落入黑洞后的命運(yùn)持續(xù)30年的爭議。
霍金最初說,那詳解了有關(guān)是否任何東西落入黑洞都會(huì)永遠(yuǎn)消失的信息,因?yàn)槌鰜淼牧W訒?huì)是完全隨機(jī)的,消除了它們第一次落入時(shí)出現(xiàn)的任何模式?;艚鹑缡墙馐鰫垡蛩固箤α孔恿W(xué)固有的隨機(jī)性的抱怨,“上帝不僅與宇宙玩骰子,有時(shí)還會(huì)把它們?nèi)拥剿鼈儫o法被看見的地方?!?/p>
許多粒子物理學(xué)家反對稱,這違反了量子物理學(xué)的一個(gè)原則,即知識總是被保留下來,且可以被檢索出來。支持該說法有數(shù)十年的斯坦福大學(xué)物理學(xué)家倫納德·蘇斯金德說道,“霍金明白,如果這是真的,那么將導(dǎo)致20世紀(jì)大部分物理學(xué)的倒塌?!?a target="_blank" rel="nofollow">http://www.jfynjfm.com/zhifa_yiyuan/841.html
另一次,蘇斯金德當(dāng)著霍金的面說他是“世界上最固執(zhí)的人之一;不,他是宇宙中最令人氣憤的人?!被艚鹇洱X而笑。
霍金在2004年認(rèn)輸。無論什么信息進(jìn)入黑洞,它都會(huì)在黑洞爆炸時(shí)出來。他悲傷地指出,一個(gè)結(jié)果是,人們不能用黑洞逃往另一個(gè)宇宙。“我很抱歉讓科幻迷們失望了。”他說。
然而,盡管他認(rèn)輸了,但眾所周知,信息佯謬已成為理論物理學(xué)中最熱門和最深入的話題之一。物理學(xué)家們說,他們?nèi)匀徊恢佬畔⑷绾芜M(jìn)入或離開黑洞。http://www.jfynjfm.com/zhifa_yiyuan/838.html
1974年,霍金當(dāng)選為世界上最古老的科學(xué)組織英國皇家學(xué)會(huì)院士;1982年,他被任命為劍橋盧卡斯數(shù)學(xué)教授,這是艾薩克·牛頓曾擔(dān)任過的職位?!八麄冋f牛頓做過這個(gè)位置,但很顯然它已經(jīng)改變了?!彼矚g打趣。
霍金還每年訪問位于帕薩迪納的加利福尼亞理工學(xué)院,該學(xué)院像是他的第二個(gè)家。2008年,他加入安達(dá)略省沃特盧理論物理研究所,擔(dān)任客座研究員。
在征服了黑洞以后,霍金將目光投向了宇宙的起源,以及從宇宙學(xué)模型排除時(shí)間開始時(shí)的那個(gè)討厭的奇點(diǎn)。如果物理定律可能在那里瓦解,那它們可能會(huì)在任何地方瓦解。
1982年,在梵蒂岡舉行的一次會(huì)議上,他說,在終極理論中,在定律瓦解的時(shí)候,不應(yīng)該有地方或時(shí)間,即使是在一開始。他稱這個(gè)概念為“宇宙無邊界”設(shè)想。
霍金和加州圣巴巴拉理論物理研究所的詹姆斯·哈特勒將宇宙的歷史設(shè)想為一個(gè)像地球一樣的球體。宇宙時(shí)間對應(yīng)于緯度,從北極的零開始,向南進(jìn)展。雖然時(shí)間從那里開始,但北極并沒有什么特別之處;那里適用的定律在任何其他地方也適用?;艚鹫f,問在宇宙大爆炸發(fā)生之前發(fā)生了什么,就像問北極以北一英里有什么東西一樣——它不是任何的地方,也不是任何的時(shí)間。http://www.hxjrsc.com/zhifa_yiyuan/817.html
那時(shí),弦理論聲稱,是“萬用理論”的領(lǐng)跑候選者。它最終將重力、其他的力量和自然界的微粒解釋為微小的振動(dòng)弦,就像小提琴上的音符一樣。
在《時(shí)間簡史》中,霍金總結(jié)說,“如果我們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)完整的宇宙理論,那么它應(yīng)該及時(shí)為每一個(gè)人所理解,而不僅僅是一些科學(xué)家可以理解?!彼a(bǔ)充說,“那么,我們所有人,哲學(xué)家,科學(xué)家和普通人都能夠參與討論為什么我們和宇宙會(huì)存在。”“如果我們找到答案,”那么他繼續(xù)說道,“這會(huì)是人類理性的終極勝利。”
直到1974年,霍金仍然能夠自己吃東西和上下床。在妻子簡的堅(jiān)持下,他每天晚上都會(huì)在自己的劍橋家中利用雙手上樓梯,爬上樓梯,進(jìn)入臥室,以努力維持自己剩下的肌肉張力。在1980年以后,他的日常生活由護(hù)理人員來幫助照料。
霍金在1985年之前仍有一定的說話能力。但是,在去瑞士旅行時(shí),他患上了肺炎。醫(yī)生問簡她是否希望停止維持他的生命,不過她說不要停止。為了挽救他的生命,醫(yī)生給他插入了一個(gè)呼吸管。他活了下來,但他不再能夠發(fā)聲了。
一段時(shí)間以來,他只能通過指出字母表上的一個(gè)個(gè)字母來進(jìn)行溝通。但是,電腦專家沃爾特·沃爾托茨在聽說了霍金的情況后向他提供了一個(gè)自己編寫的程序Equalizer。通過用他仍能動(dòng)的手指點(diǎn)擊開關(guān),霍金能夠?yàn)g覽包含所有字母和2500多個(gè)單詞的菜單。http://www.hxjrsc.com/zhifa_yiyuan/814.html
一個(gè)詞一個(gè)詞地——必要時(shí)一個(gè)字母一個(gè)字母地——他能夠在電腦屏幕上組成句子,并將它們發(fā)送給為他發(fā)聲的語音合成器。整個(gè)裝置能夠裝在他的機(jī)動(dòng)化輪椅上。
即使沒力氣動(dòng)手指了,他也能夠通過紅外線來與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。他能夠通過抽動(dòng)抽搐右臉頰或眨眼睛來激活紅外線。該系統(tǒng)已擴(kuò)展到可讓他打開和關(guān)閉辦公室的門,以及無需幫助即可使用電話和互聯(lián)網(wǎng)。雖然每分鐘平均輸出不超過15個(gè)單詞,但霍金發(fā)現(xiàn),他能夠比無法發(fā)聲前更好地通過電腦來說話。他坦言,他唯一的不滿是,在加州制造的語音合成器給他帶來美國口音。
他說,他之所以決定撰寫《時(shí)間簡史》,是因?yàn)樗Mc“資助他進(jìn)行研究的公眾”分享他對“所作的宇宙發(fā)現(xiàn)”的興奮之情。他想要使得這些想法能夠容易為人們所理解,讓這本書在機(jī)場都有出售。他還希望賺到足夠的錢來支付子女的教育費(fèi)用。他做到了。這本書的非凡成功讓他變得富有,讓他成為世界各地的殘疾人心目中的英雄,讓他變得更加有名。
1990年,霍金和他的妻子在結(jié)婚25年后分手;簡·霍金在兩本書《音樂移動(dòng)群星》和《航向無限:我與霍金的日子》中寫下了他們在一起的時(shí)光。2014年的電影《萬物理論》正是取材自后一本書。1995年,他與在他肺炎發(fā)作后一直照顧他的護(hù)士伊萊恩·梅森成婚。她的前夫戴維·梅森是位工程師,曾幫助將霍金的語音合成器裝在他的輪椅上。英國媒體在2004年報(bào)道說,劍橋警方正在調(diào)查伊萊恩虐待霍金的指控,但沒有提起訴訟,霍金本人也進(jìn)行了澄清。兩人于2006年離婚。
霍金獲得過眾多的榮譽(yù),其中一項(xiàng)是:他于1982年被授予英帝國司令勛章。2012年夏天,他在倫敦殘奧會(huì)開幕式上擔(dān)當(dāng)重要角色。唯一缺乏的榮譽(yù)就是諾貝爾獎(jiǎng),他對此的解釋特別精辟:“諾貝爾獎(jiǎng)只是授予經(jīng)過觀察證實(shí)的理論研究。而觀察我所做的事情是非常非常困難的。”
霍金是太空探索的積極倡導(dǎo)者,他說這對于人類的長期生存至關(guān)重要。“地球上的生命處在越來越大的被一場災(zāi)難摧毀的風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)中,比如突然爆發(fā)的全球核戰(zhàn)爭,基因改造的病毒或者我們還沒有想到的其他危險(xiǎn)?!彼?007年向香港觀眾表示。
然而,沒有什么比他對宗教越來越尖銳的言論給他引來更多的爭議了?;艚鸬挠钪鏌o邊界設(shè)想的一個(gè)吸引點(diǎn)是,沒有必要訴諸宇宙之外的任何東西來解釋宇宙的起源,比如上帝。
在《時(shí)間簡史》中,他提到了“上帝的心智”,但是在他與倫納德·馬洛迪諾2011年共同撰寫的《大設(shè)計(jì)》一書中,他有關(guān)宗教的言論更加冷酷。“沒有必要懇求上帝點(diǎn)燃導(dǎo)火紙,”他寫道,“來啟動(dòng)宇宙的運(yùn)行?!?/p>
那年,他在接受《衛(wèi)報(bào)》采訪時(shí)進(jìn)一步說道,“我認(rèn)為大腦是臺計(jì)算機(jī),當(dāng)它的組件失效時(shí)它就會(huì)停止運(yùn)行??宓舻挠?jì)算機(jī)沒有天堂或來世;那是說給害怕黑暗的人聽的謊言?!被艚鹨簧写蟛糠值臅r(shí)間都用來探究黑洞和宇宙末日,對于黑洞,他并不懼怕。
【版權(quán)與免責(zé)聲明】如發(fā)現(xiàn)內(nèi)容存在版權(quán)問題,煩請?zhí)峁┫嚓P(guān)信息發(fā)郵件至 1830498703@qq.com ,我們將及時(shí)溝通刪除處理。 以上內(nèi)容均為網(wǎng)友發(fā)布,僅代表網(wǎng)友個(gè)人觀點(diǎn),不代表平臺觀點(diǎn),涉及言論、版權(quán)與本站無關(guān)。