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这份讣告事关宇宙

发布时间:2018-03-15 12:56 来源:中青在线 冰点周刊 王梦影

   编者按

  他的爱情八卦或只言片语都能引发热议。他写童话,开微博,客串热门电视剧,他的生平被拍成电影,还得了奥斯卡奖……

  他是我们时代最受关注的科学家之一,发展了爱因斯坦的广义相对论,将量子力学用于黑洞研究。在他讨论黑洞“霍金辐射”的45年后,人类“听”到了黑洞的声音。

  3月14日,他在剑桥的家中逝世,享年76岁。霍金不是神,他是瞭望星空一代的天才一员。

本文共3581字

预计阅读时间:9分钟

作者 / 王梦影 编辑 / 秦珍子

如果有天堂,斯蒂芬•霍金博士现在可能正在扑克牌桌上,对手是爱因斯坦和牛顿爵士。这位理论物理学家于2018年3月14日去世。

这场牌局曾出现在科幻剧里。当时,霍金赴美国加州理工学院任职,闲暇时参观派拉蒙电影公司,后者正在制作《星际迷航》电视剧,临时起意让霍金客串了一把——他增加了赌注,牛顿表示跟不起,爱因斯坦加注,操着浓厚的德国口音说:“不确定性帮不了你,全宇宙的粒子变量都没法改变你手里的牌。虚张声势,你要输啦!”

“你又搞错啦!”霍金赢了,咧嘴大笑。

爱因斯坦生前不承认黑洞的存在,而霍金将黑洞的数学理论运用于整个宇宙。

黑洞概念图

那是宇宙中的下水道入水口,连跑得最快的光都无法逃逸。无限质量压缩成一个奇点,周围是一片虚空。如今,黑洞的形象出现在无数的影视剧、商业广告和小说散文里。上个世纪,它是只存在于理论中被不断争议的存在。

1939年,美国“原子弹之父”奥本海默在论文里讨论了它的存在,爱因斯坦不同意,他认为质量的压缩有限度。他们的讨论被二战打断,原子的分裂闪烁着力量的光芒,也笼罩着恐惧的阴影,吸引着一代物理学家,直到意味着死亡的蘑菇云腾起。

年幼的霍金诞生于伽利略逝世300周年纪念日,和他同时成长起来的还有一个眺望星空的时代。人类发现了星际有机分子、宇宙背景辐射、脉冲星和类星体,开始尝试以更微观的视角理解宏大的宇宙——粒子。1964年,人类在天鹅座区找到了第一个可能的黑洞。

父母双双毕业于剑桥大学,霍金却没有走好学生路线。他的老师在评语里痛陈他“这辈子难有大出息了”,同学却送他“爱因斯坦”的外号。他考上牛津大学,每天只学习1个小时,聪明得让老师不爽。他在毕业论文答辩时暗示,给我“二等”我就得留在牛津,你们就不能摆脱我了。

这位有个性的天才以“一等”荣誉生的身份毕业,到剑桥学习物理学——那里没有他最心爱的数学专业。回过头看,他似乎的确找到了最适合他的领域。

凭借数学逻辑,霍金和数学家彭罗斯在一系列论文中回溯了宇宙的起源:一个空间与时间都消失了的奇点。在那里,一切物理定律都将失去意义,包括爱因斯坦的广义相对论。

同时代的科学家开始寻找一个比相对论更完美的理论——万物理论(The Theory of Everything)。

这并不是对相对论的颠覆,包括霍金在内的众多物理学家相信,自己只是在不断地发展这个理论。

世界的运行曾是确定有序的:传说苹果掉在牛顿头上,人类获得了现代物理学。可是很快,这套看似完美的简洁规律遇到了时间的维度,失去了意义。物理学家捡起了那只苹果,顺着万有引力,发现了相对论。

正是爱因斯坦的天才,让人类以更清晰的视角看待宇宙:物质吸引时间和空间弯曲变形,像保龄球在床垫上蹦跳,让较小的物体向它们跑去。

霍金的推导基于广义相对论。只不过,爱因斯坦将时空想象得平坦而光滑,而霍金认为,时间有尽头——黑洞。

随着对宇宙的认识逐渐加深,霍金开始失去对肉身的掌控。21岁时,他在一次滑冰时摔倒,再也无法顺利站起来。他被诊断患上肌肉萎缩性侧索硬化症,即渐冻症。

1973年,霍金的《奇点与时空几何》发表。在这本未来成为学界经典的著作里,霍金探讨了时间的开始和终结:宇宙初始时的奇点,以及恒星坍缩后的黑洞与黑洞中的奇点。

这是基于广义相对论的研究。通过数理推导,霍金描摹出宇宙在时间和空间上可能的结构。

同是在这一年,在学界已经赫赫有名的霍金被普林斯顿大学的一个硕士生雅各布·贝肯斯坦质疑。年轻人认为,霍金所说的黑洞绝对零度不成立。

31岁的霍金最终推翻了自己。经过考察和研究,他确定:黑洞具有温度,有辐射能从中逃逸。这一理论被称作“霍金辐射”,不少科学家认为它是诺奖级的研究。它将热力学和量子力学联系起来,且不同于霍金此前的理论,它未来更有可能被验证。

霍金曾描述过他想象中某人掉落黑洞的过程。因为引力,我们将永远无法看到这个人真正掉落的瞬间。在肉眼的视线中,这个人越接近黑洞,他的行动将越缓慢,最终他的影像发红,并暗淡下去。

视觉中国 供图

给21岁的霍金确诊时,医生表示他只剩两年生命。死亡一点儿也不干脆利索,他的身体被疾病逐步冰冻。先冻住的是双腿,迫使他坐上轮椅。接着是胳膊和双手,他甚至无法抱起自己的孩子。在脖颈也不能动弹之后,他只能歪着头,活动唯一自由的3根手指。他最后失去的是声音——在一次病情突变后,医生移除了他的声带。

剑河上曾有个戴着硬礼帽,穿着白西装,吆喝浑身臭汗的队友快速滑动皮艇的张狂少年。如今,世界拥有的是困在轮椅里,歪着头,用眼神指挥电脑发出美式口音的斯蒂夫 •霍金教授。

有一次,霍金被邀请参与一场无重力飞行。50岁的他飞了起来。在女儿露西看来,那是多年以来,他的身体最接近自由的时刻。她喜欢爸爸那时的笑容。

斯蒂芬·霍金是我们时代最受关注的科学家之一,他的爱情八卦或只言片语都能引发热议。他写童话,开微博,客串热门电视剧,和摇滚乐队合唱,动画片里也有他的卡通形象,他的生平被拍成电影,还得了奥斯卡奖。他阐述宇宙理论的《时间简史》于1988年问世,为了消除普通读者的阅读障碍,全书只出现了一个爱因斯坦的质能方程:E=mc²。这本书在美国《纽约时报》的英文畅销书排行榜上停留了3年,被翻译成40种文字。

他激发了一代人的好奇心,成为科学家的代表人物。但他从年轻时就追寻的问题始终没有获得宇宙的确切回音,他想搞清楚“时间和空间是什么”。

他计算着无边宇宙的边界,设想派一只小船驶入宇宙深处,也警惕着人工智能的入侵。这些想法比起他早期的研究,或更为宏大,或更为遥远,也因此备受争议。

他觉得科学理论中从来没有命运一说,因此无论是遭遇瘫痪还是生为天才,他从未试图去参透人生的牌局。

他不愿意相信天堂和来生的存在。在纪录片《好奇心》的前言里,他说:“我们只有这一生能欣赏宇宙的壮丽设计,为此,我很感激。”

斯蒂芬•霍金博士只有一次的生命结束了。那场牌局不存在于真实的时空之中,但露西在给父亲的讣告中说,他的遗产将继续使人类受益。

2016年2月,人类“听”到了黑洞。13亿光年之外,两个黑洞合并产生的引力波被LIGO(激光干涉引力波天文台)探测到。2018年中,我们将第一次目睹黑洞真容。4个大洲8个射电望远镜阵列组成了虚拟望远镜网络——“事件界面望远镜”,对于超大质量黑洞的观测结果将被分析完毕,形成“照片”。

我们正在接近霍金追寻的真实。

● 国家天文台黑洞科学家苟利军博士对本文亦有贡献

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作者简介

王梦影

毕业于北京大学新闻与传播学院

爱丽丝门罗迷妹,哈利波特学十级

理想是做个时间领主

有事询问神奇海螺,擅长边笑边喝汤

对这世界上的一切生活好奇,所以做了记者

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图片来源:视觉中国

【责任编辑:王菀】
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