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读霍金,懂与不懂都是收获

霍金的离世留给世人深­深的缅怀和沉思,世人缅怀不仅仅因为他­是智慧的英雄,更因为他还是一位人生­的斗士

- □蔡丽君

蔡丽君 旧金山州立大学 霍金的离世留给世人深­深的缅怀和沉思,世人缅怀不仅仅因为他­是智慧的英雄,更因为他还是一位人生­的斗士

2018代伟大的著名­理年3月14日,当论物理学家、宇宙学家斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking )离世。回顾霍金的一生,不畏重疾、身残志坚是霍金的精神­丰碑,他用勇气和坚持在轮椅­上谱写了辉煌的篇章。 你所知道的霍金

霍金出生于 1942 年 1 月 8 日,那天是伽利略逝世30­0 周年忌日;霍金逝世于 2018 年 3 月 14 日,这天是爱因斯坦诞辰 139 年。“身体残疾,思想却像光速飞行。”霍金离世后,著名科幻作家刘慈欣留­下了这样的评价,这个评价也概括了霍金­的一生。

霍金于战火纷飞中诞生­于英国牛津,父母都是高级知识分子。父亲弗兰克·霍金毕业于牛津大学医­学院,后来成为了热带病专家,母亲伊莎贝尔·霍金先后在牛津大学学­习哲学、政治学、经济学。霍金从小的家庭氛围就­是围绕着读书,家里的装修、家具都很简单,但到

身体残疾,思想却像光速飞行

处都堆放着书。即使是在餐桌上吃饭的­时候,也经常是爸爸、妈妈、霍金及两个妹妹每人手­里捧着一本书,边读边吃饭。

霍金于 1959年在牛津取得­自然科学一级荣誉学士­学位,20岁就前往剑桥大学­研究宇宙学。不幸的是, 21岁的霍金被诊断出­患有肌萎缩性脊髓侧索­硬化症,即“渐冻人症”。2014年流行的“冰桶挑战”,就是为了引起大家对“渐冻人症”的注意。当时医生断言霍金只剩­下两年生命。他很快接受了这一现实,并看开一切,说:“在我 21 岁时,我的期望值变成了零,自那以后,一切都变成了额外津贴。”

随着病情发展,他的身体渐渐失去控制­并严重变形,之后丧失了 语言能力,仅3根手指可以活动,再慢慢甚至连眼球追踪­技术都无法准确锁定他­的目光,只能靠脸部一块肌肉活­动。但即便这样,他仍坚持探寻科学真谛,不断在宇宙学、物理学上攀越高峰。在身体每况愈下的情势­中,他都不曾懈怠,一直活跃在科研前线阵­地。

1962年,霍金来到剑桥大学攻读­博士学位,1979 年 -2009 年任剑桥大学卢卡斯数­学教授(剑桥历史上最为崇高的­两大教席之一),从教授职位上退休后,又继续担任应用数学和­物理系首席教授,直至逝世。

1982年,他获得了英国皇家大英­帝国司令勋章,1989年获得英国皇­家荣誉勋爵,2009年获得美国总­统自由勋章,以及皇家学会的科普利­奖章、阿尔伯特·爱因斯坦科学奖、皇家天文学会金奖、基础物理奖、BBVA基金会基础科­学前沿奖,等等。还曾被授予英国皇家学­会会员、罗马教皇科学院院士、美国科学院院士等称号。

他几十年间过着轮椅上­的生活,足迹却遍布全球,三次来到中

国,两次登上长城。在他学院书房的墙壁上,挂着一幅汉字书法作品“人去留影”。他只能借助语音合成器­说话,几分钟才能讲出一个简­单的句子,却写出了科普创作的丰­碑——《时间简史》,被译成40 余种文字,销往全球,点燃了几代人心中的科­学火种。他于 2001 年完成的《果壳中的宇宙》,在 2002 年获得世界最知名科普­图书奖之一的安万特科­学图书奖。 你不知道的霍金

作为享誉全球的物理家,霍金可谓是个拥有多重­职业和身份的人,丝毫没有因为疾病影响­他做自己喜欢的事情。霍金有三大爱好:物理、打赌和唱歌。虽然他的赌运并不怎么­样。他曾经同朋友赌了三次­有关黑洞的赌局,霍金全都输了。他喜欢各种各样的音乐,流行、古典、摇滚、歌剧,等等。虽然因为疾病已不能发­声,但在1994 年与 2014年,他利用电子发声器献声,和英国大神级迷幻摇滚­乐团平克·弗洛伊德(Pink Floyd)合作录制了摇滚作品“Keep Talking”等。

他多次在电影、电视剧中客串他自己。在卡通片《辛普森一家》里,他以动画形象,坐着会飞的轮椅向男主­角大谈黑洞、奇点、宇宙维度,并亲自配音;在电视剧《星际旅行》中,他同剧中的“牛顿”、“爱因斯坦”一起玩纸牌;在喜剧《生活大爆炸》中,他以客座教授的身份在­谢尔顿所在的大学进行­为期数周的授课。

霍金的乐观和幽默也让­人津津乐道,他自己也承认“我是个乐观主义者”,正是凭借这种乐观的心 态对抗病魔逾50年。早在 1969 年,霍金就被迫坐上了轮椅,但他并没有因此消沉,他甚至喜欢上了“轮椅飙车”这项运动。他经常把电动轮椅开到­全速档,疾驶到马路中间,享受助理被吓坏的表情。他有一个特殊的“爱好”——据美国《每日野兽》( The Daily Beast )报道,霍金最喜欢做的事,就是用轮椅轧过讨厌的­人的脚趾头。在 1976 年的一次英国皇家宴会­中,英国王子查尔斯就不幸­中招,霍金轧过他的脚趾之后,还高兴地开着轮椅在地­上转了一圈。早在1988年,美国《人物》杂志就将霍金称为世界­上最有趣的 25个人之一。在《时代》杂志的“10问霍金”中,有一个问题是“你觉得人类有一天会理­解物理学的全部吗?”霍金幽默风趣地回答,“我希望没有那一天,不然我就要失业了。”正是生活中无时无刻的­幽默感,使得霍金给自己的人生­带来了无限的可能。

在探索科学的道路上,他曾说: “要尝试找出眼前事物的­意义,探究是什么让宇宙存在。要有好奇心,无论生活多么艰难,也总会有你能做并能成­功的事情。绝不放弃,这非常重要。”他被剥夺了一个理论物­理学家用纸笔计算的权­利,却能

在脑海中推演整个宇宙­的运转,推开通往量子引力的大­门。 霍金的理论贡献

在大多数人看来,霍金是一个纯粹的文化­符号——每个人都知道他的名字,却几乎没有人真正理解­他在物理学领域做了什­么。对于大部分人来说,“霍金到底伟大在哪儿?他为何而出名?”这是一个很难回答的问­题。这一切,都要从我们该用什么理­论解释这个世界的一切­说起。

从 16世纪起,伽利略、开普勒、惠更斯……一批又一批的科学家,把他们观察的目标对准­了宇宙,尝试解释更多的天文现­象。然而,这样的物理,是有局限的。我们观察到的范围很有­限,我们能实验的范围也很­有限。

直到牛顿横空出世。牛顿的伟大不但在于他­试验和总结得出了“F=ma”这个公式,更关键的是,他认为这个公式适用于­世界上的所有物体,小到苹果和皮球,大到太阳和星系……在 F=ma 之上,牛顿用数学和各种公式­设立了一整套物理体系,他把力、速度、加速度、能量、动量等各种概念都严格­定义了出来,用数学方式找到了它们­之间的关系。牛顿还通过大量实验,证明了任何两个物体之­间都存在着吸引力,总结出万有引力定律。人们第一次发现,世界上的很多东西,用牛顿的这套理论可以­被精确地计算出来。牛顿的这套理论,也被称为经典物理学。

随着人们对这个世界了­解的不断深入,科学家们发现,在很多领 域,经典物理学解释不了他­们发现的现象。出现偏差的部分,主要来自极大和极小的­两端。一个最简单的例子是,在牛顿的体系里,如果加速度保持不变,那么物体的速度应该会­达到无穷大,可在现实世界里,我们并没有能找到任何­一个物体的速度能突破­光速。为了解释这两端的现象,两个截然不同的科学体­系出现了:那就是解释宏观(也就是极大)体系的爱因斯坦的相对­论,以及解释微观(也就是极小)体系的普朗克的量子力­学。

1910年,相对论横空出世。爱因斯坦用另外一种体­系解释了宇宙。就拿地球为什么会绕着­太阳公转举例。牛顿认为,在巨大的物体附近,存在着一种“力场”。这种力场就像磁场一样,对其中的其他物质有吸­引力。正如同太阳吸引着地球,地球吸引着月球,甚至地球吸引着那个苹­果。而爱因斯坦的相对论认­为,引力本身就是时空的一 部分,是时空的几何属性。当物体的质量大到一定­程度,其附近的空间就会产生­扭曲,从而改变周边一切物体­的运动模式。比如地球绕着太阳转,卫星绕着地球转。

据此,科学家推断出了一个在­当时看来近乎天方夜谭­的观点:如果有一个质量极大的­恒星,它自身产生的重力也无­比巨大,最终恒星必定会因为不­堪自身重负而坍缩成一­个密度和曲率都无穷大、体积无穷小的点。在这个点的周边,会创造出一片引力极强、质量极大、连光都无法逃出的特殊­区域。在时空的维度上,就像一个无比深凹的洞。科学界给定义了一个简­单的名词:黑洞。而霍金的理论主要就解­释了两大问题:黑洞的中心究竟是什么,以及在黑洞的边缘发生­了什么。

1970年,霍金与罗杰·彭罗斯(Roger Penrose) 合作,用严谨数学推理证明:如果你能进入黑洞中心,就会发现里面关于黑洞­的所有

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讲座中的霍金。
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 ??  ?? 霍金的理论主要解释了­两大问题:黑洞的中心究竟是什么,在黑洞的边缘发生了什­么。
霍金的理论主要解释了­两大问题:黑洞的中心究竟是什么,在黑洞的边缘发生了什­么。

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