霍金簡史

榮智慧

我們星球偉大的物理學(xué)家史蒂夫·霍金逝世了。

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，他逝世的日子，是愛因斯坦的誕辰。在39年前，他成為劍橋大學(xué)“盧卡斯數(shù)學(xué)教授”，那曾經(jīng)是艾薩克·牛頓的教席。

400年前由伽利略創(chuàng)始、牛頓發(fā)揚(yáng)光大、再任愛因斯坦改寫的科學(xué)革命，經(jīng)由霍金之手進(jìn)一步揭開謎底—?jiǎng)e再說宇宙神秘如萬古長夜，因?yàn)榛艚鹱C明“我們有能力理解宇宙”。

“愛因斯坦”

霍金曾對和伽利略的奇異巧合表示驚訝。同一天也許有20萬個(gè)嬰兒誕生，但到底有多少人長大后會對天文學(xué)產(chǎn)生興趣？而出生在牛津的霍金是幸運(yùn)的—1942年的牛津和劍橋并沒有受到德國空軍的轟炸，那是德國對英國不轟炸海德堡和哥廷根的回報(bào)；而且，也許只有他走上了天文學(xué)之路，并在人們眼中和伽利略比肩。

小時(shí)候的霍金對火車模型愛不釋手，玩膩了發(fā)條火車之后，電動火車成了霍金夢寐以求的玩具。他花好幾個(gè)鐘頭去觀看克勞奇巷子盡頭一家模型鐵路俱樂部的展覽，最后，趁父母不在，霍金把存在郵局銀行的錢全都取了出來，那是他受洗時(shí)拿到的“壓歲錢”，雖然也不多。然而買到的電動火車竟然是壞的，霍金不得不再花錢來修理電動馬達(dá)。

制作飛機(jī)模型和輪船模型時(shí)，霍金從來不在乎外觀如何。無論是交通工具的模型制作，還是經(jīng)營對戰(zhàn)的模擬游戲，對于霍金來說，探究事物運(yùn)行的本質(zhì)并控制它們的渴望，直到他攻讀博士、沉浸在宇宙學(xué)研究中才最終得到滿足。

霍金還在西班牙的馬約嘉待過一陣子。有一位老師被請來教導(dǎo)霍金和小伙伴，他每天布置孩子們閱讀一章《圣經(jīng)》并寫一篇作文，體會英國語言之美。霍金學(xué)到的主要教誨是造句時(shí)不要用“還有”開頭。他發(fā)現(xiàn)里面多數(shù)文章打頭都是“還有”—事實(shí)是，自從1611年英王詹姆士一世推行“欽定版”之后，《圣經(jīng)》的文本已經(jīng)大為不同。因此霍金提出抗議，既然文本已經(jīng)不再古雅，為何還要學(xué)它？抗議石沉大海。

就讀于圣阿爾班斯學(xué)校時(shí)，霍金的成績從來沒上過班里的前半數(shù)之列。他的字亂七八糟，紙面也涂涂改改，任何老師都大為頭痛。自從17歲離開圣阿爾班斯學(xué)校，霍金就再也沒正式上過數(shù)學(xué)課。這并不妨礙他后來成了一名數(shù)學(xué)教授。在劍橋大學(xué)指導(dǎo)數(shù)學(xué)系本科生時(shí)，霍金承認(rèn)自己只要提前一個(gè)禮拜學(xué)一下要教的東西就行了。

同學(xué)們給霍金起的外號叫“愛因斯坦”，他們可能才是有史以來最獨(dú)具慧眼的預(yù)言家。在很小的時(shí)候，霍金就表現(xiàn)出了對萬物運(yùn)行規(guī)則的強(qiáng)烈興趣，他疏于動手，強(qiáng)于復(fù)雜思考。在他奇異而孤獨(dú)的一生中，肢體的運(yùn)動后來幾乎完全消失，而毫不停歇的大腦將告訴地球上的人類：150億年前宇宙如何爆炸、擁有一個(gè)“開端”；粒子和輻射如何從吞噬一切的黑洞中逃逸，離開一個(gè)不是終點(diǎn)的“終點(diǎn)”。

“命運(yùn)的動機(jī)”

牛津大學(xué)時(shí)代的霍金一開始有點(diǎn)“混日子”。那是50年代末期，大多數(shù)青年都對“成功”感到幻滅?！翱宓舻囊淮保腥诉@么稱呼他們，實(shí)際上他們自己也毫不在乎—除了財(cái)富就是財(cái)富，沒有什么別的值得追求。保守黨剛剛贏得第三次競選，口號是“你從來沒這么好過”，這令人們更加厭倦。

在很小的時(shí)候，霍金就表現(xiàn)出了對萬物運(yùn)行規(guī)則的強(qiáng)烈興趣，他疏于動手，強(qiáng)于復(fù)雜思考。

因?yàn)槠綍r(shí)沒用功，為了通過畢業(yè)考試，霍金決定自己推演下理論物理的問題，好避免回答記憶性的知識。前一晚精神太緊張，霍金考得不是很理想，處在第一和第二等的邊緣，必須接受考官的面試?；艚鸫蚝昧酥饕猓喝绻脊俳o他一等，他就去劍橋，如果拿到二等，就留在牛津。

劍橋的丹尼斯·夏瑪成了霍金的導(dǎo)師。有兩個(gè)領(lǐng)域正等待著他進(jìn)入：一個(gè)是大尺度的宇宙學(xué)，一個(gè)是極小尺度的基本粒子。當(dāng)時(shí)基本粒子還沒什么合適的理論，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了新粒子以后，就像植物學(xué)分種子那樣分門別類。在宇宙學(xué)領(lǐng)域，愛因斯坦的廣義相對論已經(jīng)奠基。

然而命運(yùn)露出了猙獰的面孔。圣誕節(jié)期間，霍金去圣阿爾班斯的湖面滑冰，摔倒在冰面上，他的母親發(fā)現(xiàn)了異常。在倫敦的巴茲醫(yī)院住了兩周，醫(yī)生沒告訴霍金他到底出了什么毛病，最后通知家屬，最多不過兩年的時(shí)間可活。

霍金注意到的第一件事，是在牛津時(shí)不能正常劃船，那時(shí)他可是校賽艇隊(duì)的舵手。有一次從公共教室出來，還摔在樓梯上，他擔(dān)心把頭摔壞了，結(jié)果學(xué)校的醫(yī)生告訴他，少喝點(diǎn)酒。這種病是肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥，在英國被稱作運(yùn)動神經(jīng)細(xì)胞病，在美國被稱為盧迦雷病。醫(yī)生對于治愈或者控制它的惡化，均束手無策。

病癥惡化得相當(dāng)迅速，霍金預(yù)料自己活不到博士畢業(yè)答辯。他開始極度迷戀瓦格納的作品，里面的沉郁情緒符合他窮途末路的絕望。瓦格納歌劇《尼伯龍根的指環(huán)》的第二部《女武神》是霍金的心頭好，樂隊(duì)在演奏“寶劍的動機(jī)”和“愛的動機(jī)”的交織中，達(dá)到演出的高潮。此時(shí)的霍金，正在“命運(yùn)的動機(jī)”的千頭萬緒里，試圖找到一絲光亮。

光亮來自簡·懷爾德。1963年的新年派對上，即將進(jìn)入倫敦大學(xué)的簡被霍金的風(fēng)趣牢牢吸引。和簡訂婚使霍金跳出了絕望的深淵。為了結(jié)婚，他需要工作，為了得到工作，他需要拿到博士學(xué)位。因此，霍金開始了一生中第一次的“用功”。然后，他發(fā)現(xiàn)，自己還挺喜歡研究的。

“上帝死了”

雖然廣義相對論預(yù)言了黑洞的存在，但愛因斯坦早年既不愿意承認(rèn)有引力波，也不認(rèn)為宇宙中真的有黑洞。愛因斯坦去世后，黑洞研究在60年代進(jìn)入了“黃金時(shí)代”?；钴S在當(dāng)年“黑洞研究”學(xué)術(shù)界的是三位“帶頭人”，美國的約翰·惠勒、俄羅斯的澤爾多維奇、英國的丹尼斯·夏瑪?；堇帐侵Z貝爾獎(jiǎng)得主費(fèi)曼的老師，“黑洞”的名字就是他起的。夏瑪就是霍金的導(dǎo)師。

70年代伊始，霍金和羅杰·彭羅斯先是證明了黑洞的存在。他們推演出大質(zhì)量恒星繼續(xù)坍縮直到具有無限密度的奇點(diǎn)。它是時(shí)間的終點(diǎn)，它的引力場如此之強(qiáng)，連光線都無法從這一片區(qū)域逃逸—這就是黑洞，甚至可以通過明確、已知的幾何語言來精確描述。

1973年，霍金、布蘭登·卡特等人證明了約翰·惠勒提出的無毛定理（No Hair Theorem）。它是對經(jīng)典黑洞簡單性的敘述：質(zhì)量M產(chǎn)生黑洞的視界；角動量L是旋轉(zhuǎn)黑洞的特征，在周圍空間產(chǎn)生渦旋；電荷Q在黑洞周圍發(fā)射出電力線，這三個(gè)物理守恒量唯一地確定了黑洞的性質(zhì)。還有人將此定理戲稱為“黑洞三毛定理”。

當(dāng)時(shí)整個(gè)科學(xué)界滿腹狐疑?！昂诙础焙汀昂诙礋o毛”聽起來一點(diǎn)不專業(yè)，甚至還有點(diǎn)淫穢和不雅的嫌疑，很多科學(xué)家抵制這些說法。社會大眾反而一下子就接受了，沒人往歪處想。

1974年之后，霍金把廣義相對論和量子力學(xué)綜合起來進(jìn)行研究。大尺度的宇宙和小尺度的粒子，也是他剛剛進(jìn)入理論界的誘惑，現(xiàn)在他把它們放在了一起?；艚鸬睦碚撜J(rèn)為，黑洞并不是全黑的，它能以熱輻射的形式創(chuàng)造并排放亞原子粒子。

來自黑洞的輻射被命名為“霍金輻射”—這是人類自愛因斯坦以來在統(tǒng)一廣義相對論和量子場論、熱力學(xué)的道路上走出的最堅(jiān)實(shí)的一步。而且，當(dāng)時(shí)的觀測手段別說黑洞排放的粒子，就連黑洞本身都證明不來。黑洞雖然得到了承認(rèn)，但這個(gè)“玄之又玄”的東西竟然還遵守“土掉渣”的熱力學(xué)定律，人們也是大跌眼鏡。

早在1981年，教皇就告誡來梵蒂岡參加宇宙學(xué)會議的學(xué)者：大爆炸以后的宇宙演化是可以研究的，大爆炸不可以。因?yàn)槟鞘莿?chuàng)生的時(shí)刻，是只能屬于上帝的事務(wù)?；艚鹪谶@次會議上作了主題為“時(shí)空有限無界的可能性”的報(bào)告，這是他提出“虛時(shí)間概念”的前奏。報(bào)告取消了上帝在宇宙中存在的最后一點(diǎn)必要性：宇宙沒有邊界，宇宙是自足的，不需要“第一推動”。

來自黑洞的輻射被命名為“霍金輻射”—這是人類自愛因斯坦以來在統(tǒng)一廣義相對論和量子場論、熱力學(xué)的道路上走出的最堅(jiān)實(shí)的一步。

尼采在《快樂的科學(xué)》中宣稱“上帝死了”，100年后，這一論點(diǎn)憑霍金的幾頁論文從虛空降落到了物理世界。人類用一個(gè)世紀(jì)把一個(gè)哲學(xué)概念變成了人盡皆知的常識，宇宙的秩序從高高在上的神壇跌落，人的價(jià)值正在等待重新評估。也許霍金從此發(fā)現(xiàn)了虛無主義的危險(xiǎn)，在生命的最后幾年，他一直大聲疾呼，希望人類警惕人工智能。時(shí)代巨輪轟轟碾過，連?？碌摹叭怂懒恕倍疾辉俾柸寺犅?。

一生無悔

1985年夏天，日內(nèi)瓦歐洲核子研究中心?；艚鸫蛩闱巴聡呢惵逡了谷ヂ犕吒窦{的《尼伯龍根的指環(huán)》。不幸感染了肺炎的他，被飛機(jī)送回了劍橋的艾登布魯克斯醫(yī)院。外科醫(yī)生為他進(jìn)行了穿氣管手術(shù)，這個(gè)手術(shù)救了霍金一命，但從此失去了聲音。

1988年出版的《時(shí)間簡史》使大眾認(rèn)識了霍金。這時(shí)的霍金已經(jīng)完全依賴輪椅和醫(yī)護(hù)人員，只能用程序和語音合成器講話?！稌r(shí)間簡史》榮登《紐約時(shí)報(bào)》暢銷書榜達(dá)53周之久，被翻譯成40多種文字，共售出2500多萬本，世界各地的讀者寄來雪片一樣的信件?；艚鹨婚_始就希望這本書能在機(jī)場書攤上出售，他自己都沒想到，這個(gè)愿望竟然成真了。直至今日，中國的機(jī)場里還有再版多次的《時(shí)間簡史》，以及他出版于2001年的《果殼中的宇宙》。

不知道他在這人類史書銘刻的偉大工程上，眺望如悲歡離合般連綿不絕的燕山山脈，到底想了些什么。但眺望是一種永恒的姿態(tài)。

霍金曾用金魚缸的比喻來啟發(fā)讀者：地球中的人類和金魚缸里的金魚沒什么本質(zhì)的區(qū)別。我們觀察到的現(xiàn)象、總結(jié)下來的規(guī)律只不過適用于我們的生存世界，并希望也適用于地球之外。但是，金魚能理解人類的大千世界嗎？人類能理解茫茫銀河里如恒河沙數(shù)的生命嗎？

霍金的科普著作的意義，引發(fā)興趣多于答疑解惑。人類就是在不斷追問宇宙的奧秘的長河里漂流，就像庫布里克的科幻電影《2001太空漫游》的開頭，一個(gè)人猿開始仰望星空。自那以后，百萬年如一瞬，阿波羅11號登上月球。

隨著觀測方式的變化、觀測技術(shù)的進(jìn)步，對宇宙和黑洞的研究的不斷深入，很多物理學(xué)家承認(rèn)了霍金的“有限性”。美國加利福尼亞大學(xué)約瑟夫.掊欽斯基教授就說，“霍金是第一個(gè)去思考很多深刻的物理問題的人，如時(shí)間的開始的數(shù)學(xué)理論。既然這些問題這么難，第一個(gè)試圖回答它們的努力也許是錯(cuò)誤的就不奇怪了。但是霍金這些先鋒之舉，為科學(xué)研究開辟了新的問題?！?/p>

用今天的眼光看，霍金入選20世紀(jì)下半葉前十位最重要的理論物理學(xué)家之列，是當(dāng)之無愧的。這在物理學(xué)家中也得到了承認(rèn)。但人們也意識到，如果不是盧伽雷癥，他也許并不會這么有名?；艚鸬闹仁怯伤目茖W(xué)貢獻(xiàn)和疾病共同促成的。生活在平凡世界里的眾生需要一個(gè)英雄，特別是需要霍金這樣、憑借思索宇宙的奧秘就獲得敬仰和尊嚴(yán)的英雄—這是人類的榮耀。

曾經(jīng)有個(gè)訪談節(jié)目，問霍金如果流落荒島，他會帶什么唱片?；艚鹫f是伊迪斯·皮艾芙的《我不再為任何事后悔》，他說這是他一生的總結(jié)。如果帶書的話，他會帶喬治·艾略特的《米德爾馬契》。他記得維吉尼亞·伍爾夫說過，這是一部為成熟的人寫的書。他想試一試。

《米德爾馬契》（Middlemarch）意譯為“中途鎮(zhèn)”。這個(gè)鎮(zhèn)里世界的規(guī)律不是善惡有報(bào)，而是求仁得仁。人們拼命去觀察自己的內(nèi)心，到頭來發(fā)現(xiàn)內(nèi)心也是起伏不定，毫無規(guī)律可測，只能隨著命運(yùn)上下漂流。

21歲被醫(yī)生委婉宣判“死刑”的霍金，生命延續(xù)了半個(gè)多世紀(jì)；從突擊考試的小青年，到舉世知名的科學(xué)家；兩次婚姻和永遠(yuǎn)搞不懂的“女人”……1985年，霍金曾到訪中國，堅(jiān)持上了長城。不知道他在這人類史書銘刻的偉大工程上，眺望如悲歡離合般連綿不絕的燕山山脈，到底想了些什么。但眺望是一種永恒的姿態(tài)。