禁锢人间仰望宇宙
2018-03-30苗千
苗千
撰写过一本畅销世界几十年(还有几本相对不太知名)的科普书;坐在一架高科技轮椅上,身躯瘦小,头歪向一边,双手交叉放在腿上,戴一副方框眼镜,脸部肌肉也稍显扭曲,这让他的面部表情看起来似乎总是稍微带着一丝嘲弄;不时借着媒体发出惊人之语——这便是几十年来史蒂芬·霍金教授展示给外界的形象。然而只有去真正试图理解他的研究、他的思想和人生经历,才会明白他所展示给外界的形象与他真正的人生瓜葛甚少。在他21岁之后这55年的人生,本身就是一个关于他的死亡的巨大征兆。那么,究竟谁是史蒂芬·霍金?
2007年4月26日,霍金在飞越大西洋的飞机上体验零重力飞行
风格独特的英国病人
即使每个人都明白什么等待在生命的尽头,对于大多数人来说,仍然有足够的理由去拖延或否认,尽量享受生活中美好的一切,生命正是以拖延死亡的方式而存在的。但对于霍金来说,在他21岁时被确诊患有一种罕见的运动神经元疾病之后,大概随时随地都能够感受到死亡的迫近。这样的现实加上医生当时做出的他最多只能再活两年的诊断对于一个年轻人来说未免太过残酷,也激发出了一个人所蕴藏的最强大的生命力,堪称一个残酷的人类学实验。
人们可以把霍金看作一个世界名人,或是看作一个研究宇宙起源和时空结构的神秘科学家,这两个身份对于霍金来说多年来早已纠缠不清。但只要亲眼见到过他在轮椅上瘦小的身躯,任何人都会马上明白,对于霍金来说,他自己首先是一个病人,一个逐渐丧失行动能力、被囚禁在自己身体里的神经元疾病患者,一个在患病后存活了50多年、以坚强的求生欲望创造了医学奇迹的英国病人。
为了加深对角色的了解,演员本尼迪克特·康伯巴奇先后两次与霍金见面
霍金的身体对比和他同样有名的装配有电脑和显示器的高科技轮椅来说未免太小了一些。与在照片上和摄像机前显示的不同,我在剑桥第一次见到霍金时只是认出了他的轮椅。当时霍金住在剑桥纽纳姆学院(Newnham College)附近,在2005年夏秋时节的傍晚时分,我常能见到他坐在轮椅上,在夕阳和晚风中被一个妇人推着走在剑桥的银街(Silver Street)。夕阳中,霍金教授瘦小的身体毫不动弹,脸上也看不出任何表情变化,他和他的轮椅逐渐在下落的夕阳中成为一个黑色的剪影。
斯坦福大学的理论物理学家伦纳德·萨斯坎德(Leonard Susskind)记述了他在20世纪80年代初期第一次见到霍金时,对霍金坐在轮椅上瘦小的身躯感到震撼,他估计霍金当时大约只有45公斤左右。前微软高管、美国高科技创业家纳丹·迈沃尔德(Nathan Myhrvold)也回忆起他在1983年前往剑桥跟随霍金做博士后研究时,第一次见到霍金时的感受。他写道:只要你曾经和霍金一同工作过,看到他真实的病痛,你就很难会为自己感到难过。霍金的疾病所带给他的痛苦足以摧毁任何一个人的精神。在这种情况下,每天思考宇宙的起源和黑洞的性质,研究那些距离自己上百亿年之前发生的事情以及数百万光年之外的天体似乎也是一種安慰,这让在自己周围发生的一切都显得微不足道。
自从在1963年确诊以来,运动神经元疾病就以一种缓慢但不可阻挡的趋势让霍金逐渐丧失行动能力,他的身体开始成为他的监狱。在20世纪70年代时他尚能以一种让人担心过的方式开车,到了80年代他就已经完全被囚禁在轮椅之上。情况仍然在不断恶化,南安普顿大学的理论物理学教授玛丽卡·泰勒(Marika Taylor)因为在中学时读了霍金的《时间简史》决定学习物理学,而在剑桥大学听了霍金和彭罗斯关于黑洞的演讲之后决定进行宇宙学研究。她从1995年开始师从霍金进行博士研究,根据她的回忆,那时霍金已经不能只是在研究生的帮助下生活,而是需要来自专业护士的照料。后来逐渐开始有了一个医疗和助理团队围绕着霍金。
霍金与牛津大学数学家彭罗斯
霍金能够在患病的几十年里始终得到精心照顾,这在一方面依赖于英国国家医疗服务体系(National Health Service),另一方面,在后期支出越来越大的情况下,也要依赖各种基金的帮助,以及霍金撰写流行书籍、参加各种电视节的收入。一个围绕着霍金的医疗团队,这种看上去的排场实际上正如一把看得见的达摩克利斯之剑,随时提醒着霍金生命的脆弱和可贵。
病人霍金最想摆脱的,大约也正是一个瘫痪病人的形象。只要是自己能做到的事情他都尽量不让别人代劳,大概正是这种不懈的努力延缓了他肌肉萎缩的速度。无论是否面对大众或媒体,他总是试图表现出积极的一面。泰勒教授回忆,在20世纪90年代,霍金在逐渐失去自己的声音的过程中,仍然不断试着给身边的人讲笑话,尽管他的声音越来越难以辨别,就连简单的一句话他也往往需要重复四五次才能让别人听清。
这种特殊的身体状况,造就了霍金独特的风格。作为一个理论物理学家,他首先必须能够尽量把复杂的问题简单化,在没有纸笔的情况下在头脑中做出尽量多的运算。在有限的表达能力之内,他更是必须直奔主题,首先选择最重要的内容与别人交流。这种风格让跟随他做研究的博士生们从来无法体验到导师的循循善诱,而总是直指问题的核心。
霍金在20世纪80年代没法再说话之后,拥有了一种带有美国口音的合成声音。他通过声音合成器进行发言总是需要非常简洁,不可能为学生讲解如何进行计算。因此,在霍金的指导下进行研究工作非常困难,但是也非常刺激,因为学生有足够的机会独立完成重要的工作。泰勒教授至今都记得当她在完成了霍金布置的任务之后,导师脸上露出的赞赏的微笑。
霍金的重要合作者与好朋友、牛津大学的数学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)则在纪念霍金的文章中写道:跟随霍金进行研究的学生与自己的导师会面堪称是一项艰巨的任务,因为霍金会在没有详细解释原因的情况下就让自己的学生走上一些看上去希望渺茫的研究路径,而想要理解霍金指导的真正含义则有如解开神谕。
从普朗克到霍金
“物理学”(physics)一词源于古希腊,意为关于自然界的知识。尽管有众多古希腊哲人试图通过对自然界纯粹的观察来理解世界运转的规律与组成世界的物质本源,但直到17世纪,艾萨克·牛顿提出了万有引力定律和牛顿力学三定律,一举奠定了经典力学的基础,才使物理学成为一门精确的使用数学语言描述的自然科学。
时至19世纪下半叶,同样来自剑桥大学的詹姆斯·麦克斯韦(James Maxwell)将光、电、磁三种现象统一用电磁场理论加以解释,并发表了麦克斯韦方程组,使经典力学达到了前所未有的完整程度。人类相信此时所掌握的物理学知识已经足以解释在自然界中观察到的一切现象。经典力學从诞生到走向最辉煌的顶峰,两位英国科学家起到了至关重要的作用,但当时没有人能够预料到,整个经典力学的华美大厦即将在一场物理学革命中轰然倒塌,崭新的物理学理论即将出现,而人类科学研究的中心,也即将从英国转移到以德国为中心的欧洲大陆。
在19、20世纪之交,为了解决热力学研究中的黑体辐射问题,当时柏林洪堡大学的物理学家马克思·普朗克(Max Planck)开创性地提出了量子化(quantum)概念。横空出世的量子化概念虽然一开始仅仅是为了在数学形式上解决问题,让计算数值与观测结果相契合,但这个让所有物理学家都感到一头雾水的新概念越来越显示出强大的生命力。人们开始逐渐意识到,量子概念揭示了自然界在微观领域运动规律的本质,与经典力学截然不同的量子力学呼之欲出。
年轻的爱因斯坦迅速意识到了量子概念的价值,他在自己的“奇迹年”,1905年内一连发表三篇论文,其中一篇论文正是应用量子化概念,利用光量子来解释光电效应,这篇论文也在日后为他带来了诺贝尔物理学奖。尽管爱因斯坦在年轻时离经叛道,讨厌权威,但在成年之后,他还是回到了当时世界科学研究的中心柏林进行工作,直到“二战”前夕被逼离开。
在20世纪初期量子力学刚刚建立的年代里,从普朗克开始,爱因斯坦、海森堡、薛定谔等等物理学大家,大多都在德国接受过教育或是从事过研究工作。世界科研中心从英国向欧洲大陆,尤其是德国的转移,其背后是德国在新一轮工业革命中取得领先地位,以及德国大学对于科学教育的重视。当时在德国的大学中普遍设有科学实验室,而在英国的大学里仍然普遍存在着“重文轻理”的风气,英国人仍认为在大学里应该首先选择学习哲学、法律等“文科”专业,而学习科学知识相对粗鄙得多。
斯坦福大学的理论物理学家伦纳德·萨斯坎德
认识到了科学人才的可贵之后,为了缩小与德国大学的差别,英国大学也逐渐开始重视科学教育。剑桥大学在1874年建立了卡文迪许实验室进行自然科学研究,并且在20世纪初首先引进了博士项目,力图培养更多的专业科学家。
1984年4月12日,霍金在哈佛大学与研究生助理交谈
即便如此,直至第二次世界大战之前,德国一直保持着世界物理学研究中心的地位,尤其是在理论物理学领域更是集中了世界上最优秀的科学家。英国的卡文迪许实验室虽然一枝独秀,但它主要是在实验物理学领域取得各种突破,在理论研究方面仍然明显落后于欧洲大陆。
一些科学大师早年在英国的经历也并不顺利。尼尔斯·波尔(Niels Bohr)慕名来到卡文迪许实验室,想跟随电子的发现者约瑟夫·汤姆逊(Joseph Thomson)进行研究,却根本得不到老师的重视。擅长数学的英国学生保罗·迪拉克(Paul Dirac)天纵奇才,却性格古怪,又因为付不出剑桥大学的学费,只能转投布里斯托大学学习工程学,直到1923年才有机会通过奖学金前往剑桥大学求学。
随着纳粹的崛起和覆灭、第二次世界大战的爆发和结束,世界科学研究的版图被彻底改变了。爱因斯坦正是在1933年纳粹上台时永久离开了德国前往普林斯顿,众多一流的科学家也紧随其后离开德国另寻出路。第二次世界大战结束之后,世界的科研中心转移到了美国,而英国也开始了自身在自然科学,尤其是理论物理学领域的迅速发展。
狄拉克在1928年结合量子力学与狭义相对论,提出了著名的狄拉克方程,奠定了自己在物理学界的大师地位。不仅如此,狄拉克在剑桥大学工作期间还教导了一批出色的学生。其中跟随狄拉克研究马赫原理与惯性,在1953年获得博士学位的丹尼斯·夏玛后来主要进行天体物理学研究,他被认为是第二次世界大战之后英国科学界的代表性人物,夏玛也正是霍金在剑桥大学求学期间的博士导师。著名的天体物理学家弗莱德·霍伊尔(Fred Hoyle)也曾经接受过狄拉克的指导,霍伊尔后来在剑桥大学创建理论天文研究所,研究所中的第一个研究职位正是霍伊尔指定由霍金获得。
英国的,太英国的
因为疾病的发展,身体受到的痛苦和受到的限制越来越多,这让霍金逐渐开始以一种独特的形象出现在世界面前,在另一方面,他又是一个再标准不过的英国人。霍金成为多年以来全世界知名度最高的科学家,固然是因为他独特的形象和高深的研究领域,以及那本畅销世界的《时间简史》,而他的标准英国式性格,所谓正宗的“英国性”(Englishness),其实也是让他受到大众喜爱的原因之一。
1931年7月28日,罗伯特·威廉姆斯·伍德(左)、马克思普朗克(中)和爱因斯坦(右)在柏林物理学会会议上
所谓的英国性格或“英国性”,并非是人们通常所说的英国“贵族气质”,而是一种由英国独特的岛国文化所特有的,在种种促狭之中所衍生出来的一种特殊的善于自我解嘲的生活方式,其中绝不都是可圈可点的长处,最为恶名在外的便是英国人对于赌博的爱好。
霍金喜欢赌博的名声在外,其中最有名的便是他在1997年与另两位物理学家组成的赌局。霍金与后来在2017年获得诺贝尔物理学奖的美国物理学家基普·索恩(Kip Thorne)组成一队,和加州理工学院的物理学家约翰·普雷斯基尔(John Preskill)针对“黑洞信息悖论”对赌。霍金与索恩认定信息在进入黑洞之后便会被毁掉,而普雷斯基尔则坚信经由霍金辐射所释放的信息与此前进入黑洞的信息有所联系。直到2004年,在爱尔兰都柏林的一次讲座中,霍金当众表示认输,并且输给普雷斯基尔一套棒球百科全书。
不只是这次著名的赌局,在其他的对赌中霍金也是十赌九输,他还曾经和密歇根大学的物理学家戈登·凯恩(Gordon Kane)打赌不可能发现希格斯玻色子,为此他在2012年又输掉了100美元。尽管对于霍金来说这些赌局只算是“小赌怡情”,但对赌博的热爱确实算是霍金的英国性格最明显的体现。普雷斯基尔回忆他当年第一次在一个学术研讨会上见到霍金,他发现霍金不喜欢虚伪客套,更爱直来直去,于是干脆直接问他:“你怎么证明自己刚才说的那些都是正确的呢?”霍金则对他笑了一下说:“想打赌吗?”
2016年10月17日,英国伦敦,The Arts Club举行活动庆祝霍金荣获该俱乐部杰出终身会员奖
对于大多数英国人来说,酒吧和幽默感都是生活中必不可少的元素,即使对于身患重病的霍金来说也不例外。泰勒教授回忆,在她跟随霍金攻读博士学位时,有时人们进行讨论的场合会从系里转移到酒吧里——这在一个拥有近两百家酒吧的小城里是一件再自然不过的事情。而霍金也会和大家一起去酒吧里聊天,他喜欢在酒吧里谈论任何话题:政治、电影、音乐,别的领域的科学问题,他尤其喜欢在酒吧里用他的声音合成器发出的声音给大家讲笑话。2004年,霍金在接受《纽约时报》的采访时说:“如果没有幽默感,生命就将是悲剧。”大概只有英国人才能把幽默感与生命的意义联系在一起。
在这些典型的英国性格之外,霍金也有讨厌繁文缛节、直率洒脱的一面。迈沃尔德回忆,他在跟随霍金进行博士后研究时,有一个探讨“超引力”(supergravity)的“精英”学术研讨会对他们研究组发出邀请,并且说明每个组只能派一人参加。霍金推荐了组里恰好研究相关领域的一个学生参加,而研讨会的组织者却表现得并不乐意,向霍金强调他应该找出研究组里最资深的人前去参加。霍金最终还是让那名学生去参加研讨会,还不忘随之幽默一把,他让学生带去了一张字条,上面写着“我很遗憾你们那里没能给我也空出一个位置”。
2002年7月18日,霍金在剑桥大学卡文迪什实验室里一边接受护理一边与理论物理学家胡安·马尔达西那进行探讨
一个英国人,想要获得来自全世界的爱戴,首先要获得全英国的爱戴,而想要获得全英国的爱戴,则首先需要获得英国媒体的青睐。霍金这样典型的英国性格,当然会受到各国媒体尤其是英国媒体的喜爱。在几十年的时间里,霍金与媒体相互成全,在媒体的渲染下,霍金逐渐脱出理论物理学家的身份,逐渐被塑造成为全知全能的人类导师。霍金当然也乐得拥有如此身份,或许他把自身的角色都当成一种英国式反讽的素材,他一面与媒体相互塑造,同时又对社会中的种种荒谬和盲目崇拜冷眼旁观。
理论的,太理论的
2016年10月,在瑞典皇家科学院,我向诺贝尔物理学委员会执行主席、物理学家尼尔斯·马藤松(Nils M?rtensson)教授提问:一些进行纯理论研究的物理学家,比如剑桥大学的物理学家史蒂芬·霍金,有没有希望获得诺贝尔奖?马滕松听到问题略显尴尬,只能回答作為诺贝尔委员会的成员,他无法单独对某个科学家做出评论,而理论物理学家当然有希望获得诺贝尔奖。我的问题提得确实不够聪明,即使我非常清楚这个问题的答案。
霍金是一名过于理论的理论物理学家,这让他几乎没有机会获得一个在大众眼中衡量物理学家最高学术水平的诺贝尔奖——这其实也是很多理论物理学家所共同面对的处境。在大众眼中,理论物理学自牛顿和爱因斯坦传承而来,天生具有一种特殊的魅力。理论物理学家不需要像实验物理学家们一样整日在实验室里忙碌,只需要在头脑中做计算就可以理解日月星辰运行的奥秘,颇有一种“运筹帷幄之中,决胜千里之外”的风采。
实际上,从20世纪下半叶开始,随着人类在基础物理学领域做出的突破和发现越来越少,导致了实验物理学和理论物理学的分化越来越大。理论物理学家们越来越执着于各种纯数学性的物理模型的构建,随后依照各种各样的理论模型,又会反推出各种各样的光怪陆离的宇宙模式,其中的很多成果无论对错可能都无法被实验所验证。这甚至让一些科学家开始质疑科学的含义——当科学失去了可证伪性,又该怎样定义和发展?
霍金的研究领域并非纯粹依靠数学手段构建虚无缥缈的模型,他在20世纪70年代做出的最著名的学术成果,“霍金效应”(Hawking effect)所描述的对象正是在宇宙中广泛存在,但人类却几乎没有任何机会进行实地探测的黑洞。这也使人们几乎没有可能通过天文学观测去验证霍金的理论。所谓的霍金效应,通常被更通俗的称为“霍金蒸发”(Hawking evaporation)。从字面意思来解释,是说在宇宙中广泛存在的黑洞的热力学温度并不为0。即便黑洞因为自身的引力作用,任何跨过黑洞视界(event horizon)的物体都会无可避免地被黑洞吞没,连光都不例外,但如果从量子力学的角度来看,黑洞也具有极低的温度。作为热动力学领域中的“黑体”(black body),黑洞也会向外界辐射粒子,因此可以说黑洞也具有温度,而且它的温度与自身质量成反比。
与一些看上去过于虚无缥缈的理论模型有所不同,即使无法通过实验验证,霍金的学术成果仍然在物理学界得到了广泛接受和高度评价。一方面,人们可以通过计算从理论上的各个角度对霍金效应进行验证,另一方面,也是因为这是霍金通过自己的物理学直觉,从热动力学的角度首次将量子力学和广义相对论结合在一起,得出的一个令人信服的一般性结论。
霍金效应的出现,以前所未有的高度越过一些技术问题,直接通过热动力学的基本原理得出一个普遍答案,因此具有格外重要的地位。目前人类理论物理学界研究中最重要的目标,仍是希望将主要描述在大尺度下质能与时空相互作用的广义相对论与描述在微观领域基本粒子行为方式的量子力学相结合,从而得出一个“大统一”理论。100年来,这个工作仍然没有完成。在这样的背景下霍金关于黑洞的理论工作就显得尤为重要。以后任何研究量子引力的物理学家想要得出一个更为一般化的大统一理论,都需要首先验证他的理论是否能够包含霍金效应。从这个角度来说,霍金效应的发现虽然还远不算是人类能够得到大统一理论的标志,却是人类实现物理学的融合所迈出的关键一步,也会是在未来验证大统一理论是否正确的一块试金石。
虽然有很多人愿意把人类认识到黑洞可能存在的年代回溯到法国数学家拉普拉斯的时代(在18世纪,拉普拉斯就曾经根据牛顿力学想象,宇宙中是否可能存在着一种因为自身质量太大、引力太强,而使光线都无法逃脱的纯黑的天体),实际上,科学家们直到20世纪后半叶才意识到宇宙中可能真实存在着黑洞。美国物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)在1957年才首先提出了“黑洞”(black hole)这个学术名词,在当时还引发过物理学界的反感和抵制(黑洞一词的英文在英语中略显不雅,而其在法语中干脆就是一个脏话)。在当时,更不会有人想到,如黑洞这样的宏观天体会和量子力学有任何关系。
正如著名的印度裔美国物理学家苏布拉马尼安·钱德拉塞卡(Subramanyan Chandrasekhar)所说,黑洞是宇宙中最完美的宏观物体。它在时空中产生出来,非常的简单,只需要几个最基本的数字就可以描述它的一切性质。而这样简单的天体,也蕴藏着宇宙中最深刻的秘密。在霍金刚刚开始进行宇宙学研究的20世纪六七十年代,即便对于天文学家来说,很多人对于宇宙的认识也仍停留在静态宇宙模型的阶段(认为宇宙的整体状态不会随时间变化,宇宙并不存在开端和结束),霍金师从夏玛进行天体物理学研究,这对师徒一开始也认同静态宇宙模型,但随着宇宙大爆炸在空间中的回响——宇宙微波背景辐射(CMB)的发现,师徒很快就改变了自己的想法,转而研究通过一次大爆炸而诞生的宇宙模式。
刚被确诊为患有运动神经元疾病,所有人都认为命不久长的霍金,却在刚进入真正科研领域的年轻时代,就在导师的带领下走到了人类宇宙学研究的最前沿。彭罗斯回忆,(在1963年)当时博士二年级的霍金,正是在导师夏玛的介绍下认识了当时在伦敦大学伯贝克学院(Birkbeck,University of London)工作的彭罗斯,两人立即开始合作,并且形成了维持一生的友谊。
彭罗斯首先通过当时对于大多数物理学家都很陌生的拓扑方法证明,质量过大的恒星在坍塌之后会在时空中形成一个无限小的奇点,它的密度和时空曲率都是无限大。在奇点,爱因斯坦的广义相对论会到达极限——这正是后来人们所说的黑洞。这样一个神奇的奇点被包裹在黑洞的“视界”之内。霍金在意识到黑洞存在的可能性之后,迅速对彭罗斯的理论进行了拓展,他和彭罗斯证明了,如果存在一场宇宙大爆炸,那么它一定也是起源于一个无限小的奇点。尽管当时人们开始意识到宇宙可能存在着一个开端,但是这两个年轻人所提出的理论仍然被学术界认为太过激进。霍金和彭罗斯则认为,并不存在不激进的理论,因为这是唯一正确的理论。
人类对于结合广义相对论和量子力学的大统一理论的追寻还远没有结束,甚至多年来取得的实质性进展也不算多。想要理解宇宙与黑洞的本质,人类仍需要一套完整的量子引力学理论。在霍金最后的科研生涯里,他也把最多的时间投入到了如何构建大统一理论的量子引力研究中。他一直希望可以得出一個描述整个宇宙的公式,也就是所谓的“宇宙波函数”(the wave function of the universe)。它由时间的开端,一个奇点大爆炸开始,终结于时间的另外一段。怀着这样的构想,霍金不停地进行着尝试,也和其他人一样不断经历着失败。
正如霍金所说,人类不过是生活在一颗围绕着普通恒星运转的小行星上的一群高度发达的猴子,而人类的不凡之处在于我们可以理解宇宙。被局限于银河系一隅的人类是否真的有可能窥探到宇宙的全部奥秘?关于黑洞的性质,物理学家们对它的理论研究和空间探测始终没有停止,也不断在产生出新的迷惑。
萨斯坎德教授就在他的科普著作《黑洞战争》(The Black Hole War)中详细记述了从1981年开始,他与霍金和荷兰诺贝尔奖得主杰拉德·特·霍夫特(Gerard 't Hooft)三个人之间持续了20多年的关于黑洞信息悖论而进行的形而上学式的论战。在薩斯坎德的描绘中,霍金是一个几乎从来不怀疑也几乎从不犯错的富有冒险精神的物理学家。在这本书的结尾,萨斯坎德表明他找到了解决黑洞信息悖论的方法,却没有细谈霍金对此的反应。(关于黑洞信息悖论问题的争论,虽然霍金在2004年表示认输,但实际上在物理学界仍然没有一个被普遍接受的答案,与霍金共同参加赌局的基普·索恩就一直拒绝承认自己失败。)
除了黑洞信息悖论之外,人类对于黑洞的性质仍有种种其他的迷惑。从2012年起,在理论物理学界又出现了关于“黑洞火墙悖论”的讨论。几位物理学家关于黑洞性质的推论让物理学界又陷入到一场混乱又令人兴奋的大辩论中。根据广义相对论的描述,黑洞的所谓“视界”只是在数学上的一个界限,意味着一旦越过视界,任何物体都将注定无法摆脱黑洞的引力而向它的奇点坠落。除了其在数学上的意义之外,视界在实际观测中并没有特殊的价值。
另有一些物理学家通过量子力学证明,黑洞的视界是黑洞内部与外部的分界线。试想一对处于量子纠缠态的粒子的其中一个坠入黑洞会产生出什么现象?在理论上这有可能与霍金蒸发理论和量子力学发生冲突,出现一些无法解释的悖论。几位科学家做出了一个大胆的推测,黑洞的视界并非只具有数学上的意义。在视界的周围可能存在着由霍金辐射的高能粒子构成的一圈“火墙”,其巨大的能量足以摧毁任何粒子的纠缠态。
“黑洞火墙悖论”迅速在理论物理学界引发了巨大的争论,至今仍没有平息。有人对其嗤之以鼻,有人则认为它开启了新物理学的大门,无论结果如何,这都说明人类想要理解各种天体以及各种天文学现象的困境——过于遥远的天体既无法触及,又难以探测,大多数问题只能通过纯粹理论性的讨论而陷入僵局,而史蒂芬·霍金教授再也没法和人们一起思考时空与黑洞的难题。
科学与大众
在理论物理学家的身份之外,对于大众来说,霍金更重要的一重身份则是一个热度始终不减的世界性名人。虽然霍金是首先通过自己出色的科学成果在学术界内成名,但在媒体的推动下他取得的世界性声誉也难免会在学术界内外为他招来嫉妒与嘲讽,有些人认为这会让很多人忽视和霍金同等水平的科学家。
世界性的声誉显然为霍金的生活带来了种种便利。霍金喜欢名声,喜欢到处旅行,也喜欢体验各种不同的经历,这些都是作为一个世界名人为他带来的好处。另一方面,这种声誉也为他带来了更实在的好处。作为一个重病患者,他要维持自己生活和工作,尤其是支持一个以他为中心的团队。出版流行书籍和出席各种电视节目为他解决了这方面的困扰。
霍金的护士在剑桥大学内照顾他喝水(约1987年摄)
霍金是否滥用了自己的声誉?或许他有时纯粹是出于幽默感或是恶作剧的心态才会对媒体讲出一些容易登上头条的言论,但不可否认的是,正是因为霍金的书籍、他的言论,以及他的存在,才让很多人对于科学开始感兴趣,也让大多数人对于人类文明可能遇到的灾难有了更清醒的认识。
1989年,史蒂芬·霍金粉丝俱乐部的酒吧老板兼联合创始人苏珊·安德森和朋友们
霍金的一些言论引发了很大的争议。例如他建议人类应当尽早离开地球,否则就如同把所有的鸡蛋都放在一个篮子里——而地球就是这个篮子。如果不考虑离开地球去其他星球生活的可能性,实际上霍金是在警告人类对于那些“小概率大影响”的事件始终保持警觉。人类每一年里遭受小行星袭击的概率都是1/1000,从长远来看,这几乎是无可避免的事件。人类对于那种类似造成恐龙灭绝的小行星袭击是否已经做好了准备?除此之外,对于人工智能的进化、气候变化、转基因病毒的袭击、核武器战争的可能性等等看似与普通人的生活完全无关甚至是显得荒谬的问题,正是因为霍金的存在,才让大多数人对此有所意识。
一个时代的结束
一位理论物理学家,一个喜欢在酒吧里给大家讲笑话的英国病人,一个在与媒体的相互塑造中获得了先知般世界性声誉的人——史蒂芬·霍金教授的去世,对于很多普通人来说,可能也意味着一个时代的结束。霍金是人类在牛顿和爱因斯坦之后最著名的物理学家,他通过自己杰出的大脑,以整个宇宙为研究对象,试图解开关于时空和存在的本质之谜。他的成就将成为人类物理学中不可忽视的一部分。他的失败是全人类的失败,而他不断探索的精神将伴随着物理学家继续寻求物理学的大统一理论。
霍金的研究领域激发了所有人的想象力,更为鲜明的则是他的形象。他的头偏向一边,瘦小的身躯坐在轮椅上的形象已经成为在20世纪后期直至21世纪初期人类科学家的标志。这个形象展现出了人类想要理解整个宇宙的雄心壮志,又提醒着人们霍金在一生中所经受的肉体上的痛苦。因为疾病的折磨,霍金的人生被撕裂为两个极端的部分:苦苦求生的重症患者与探索宇宙的高贵灵魂。如果有任何人想要理解生命的意义,想要去探索在种种苦难之中的生活的可能性,他都应该去读一读史蒂芬·霍金的故事。