前年的4月12日,霍金开通新浪微博,发了两条微博消息便吸引粉丝几百万;今年的3月14日,霍金去世的消息,瞬间刷爆了朋友圈,大家都在谈论他,但是,你真的了解他的世界吗?他是物理大咖,他是科普作家,他是预言家,他是赌徒……2006年6月19日,霍金参观天坛(图片来源于网络)。大学时代,笔者虽读不懂《时间简史》,但深深地被书中的黑洞吸引,最后果断选择黑洞作为自己的研究方向,至今仍然很喜欢。
因此,笔者真要感谢霍金给予的启发,也借此机会,将笔者从书中了解到的霍金讲述出来,试图展现一个更全面的他。
1942年1月8日,霍金诞生在牛津,出生当天刚好是伽利略逝世300年忌日。1942年,在伦敦以及英国南部大部分地区,每夜都还会遭到德国空军的轰炸。当时,牛津与剑桥相对比较安全,因为据说,交战双方好像达成默契,如果德国不轰炸牛津与剑桥,英国就不轰炸海德堡和格丁根。
也正因为如此,霍金父母决定迁到牛津,产下霍金。霍金的父母均为牛津大学毕业生。父亲主修医学,母亲学习哲学、政治学和经济学。霍金有两个亲生妹妹菲莉帕(小1岁)和玛莉(小5岁)以及一个弟弟爱德华(小14岁)。他们都喜欢听聪明的音乐,看聪明的书,罗素是他们共同崇拜的英国人。在别人眼里看来,他家是有点古里古怪的高级知识分子家庭。
1952年9月,霍金进入圣阿尔班斯中学。
在校的表现可以总结为这些特点:用功、模样古怪、动作笨拙、聪明、喜欢与有才的小伙伴们分享各种兴趣。朋友表示,他的洞察力很强。1957年7月,普通班考试之后,学生需要确定选修科目。他也面临过我们或许遇到的问题:自己的兴趣与父母的期望之间存在差别,他自己希望学习数学和物理,因为这两门学科可以帮助他探索宇宙的奥秘;而他的父亲希望他能去学医,认为学数学不好找工作。
最后双方都作出让步,霍金报考牛津大学的大学学院,学习物理和化学。1959年,年仅17岁的他进入牛津大学,并获取了奖学金。1962年,他进入剑桥大学读博。
进入剑桥大学之后,霍金决定选择宇宙学作为自己的研究方向。在学习广义相对论时,他发现自己的数学基础不够扎实,学习上面临着一些困难。没多久,1963年,他发现自己手脚越来越不灵活,后来被诊断有肌萎缩性脊髓侧索硬化症,医生预言他只能再活2年。
他受到了致命的打击,感到绝望,觉得自己的人生就像一场悲剧。“为什么这种事情会发生在自己身上?”他也曾这样问自己。住院的时候,他临床的一个患白血病的男孩死了。这给他带来很大的触动,他意识到,如果自己的生命还能延续一段时间,他还可以做很多有价值的事。那个时候,简•怀尔德的出现和他们之间的爱情给了霍金新的希望,霍金重新恢复信心。
为了自己,为了两个人的未来,霍金决定要努力拿到博士学位,在宇宙学方面做一些工作。
大家可能都会把霍金和黑洞联系起来,同行们称他是上世纪70年代以来在引力和黑洞领域作出杰出贡献的众多学者之一,究竟霍金做出了哪些学术成就呢?让我们一一了解下。
1965年,数学家罗杰•彭罗斯发现:假设恒星在生命末期会坍缩成黑洞,那么不论恒星原本状况为何,不论它怎样坍缩,它会在黑洞中心坍缩成一个密度无穷大、曲率(弯曲程度)无穷大的时空奇点。彭罗斯提出“自然界憎恶裸奇点”,因为奇点总是隐藏在黑洞的视界中。霍金看到彭罗斯的工作之后,想到如果时间起点存在一个奇点,那么自然界就不一定憎恶裸奇点了,因为时间起点处的奇点不能被隐藏起来。
讨论之后,霍金与彭罗斯二人便开始研究这一课题。1966年,他们联合发表了《奇点与时空几何》,并获得了亚当斯奖。
1970年11月,霍金与简的第二个孩子露西刚出生不久。一天晚上,霍金慢慢地脱衣服准备睡觉。突然间,他意识到彭罗斯和他在66年发展的证明奇点的技巧(提出了一个黑洞视界的实用数学定义),有许多技巧应该可应用于黑洞。那天晚上,他想到:如果有物质或辐射落入黑洞,黑洞的表面积会增加。
即使是两个黑洞互相碰撞而合并在一起,新的黑洞的表面积也大于(或等于)原先两个黑洞的表面积之和,这便是黑洞表面积不减。1973年早期,霍金和彭罗斯开始用热力学现象来类比黑洞。同时,普林斯顿大学有位研究生贝肯斯坦,已不满足于仅作类比,而是将该想法应用于黑洞中。根据热力学第二定律,在孤立系统中,体系总是自发地向混乱程度增大的方向变化,使得整个系统的熵值增大。熵也成为了表征体系混乱程度的物质状态参量。
这个年轻的研究生认为,黑洞的视界大小可能正是黑洞熵的量度。
1981年,霍金在梵蒂冈公布最新发展的理论——应用理查德•费曼的路径积分来解释宇宙的创生。霍金试图利用历史总和法来描述宇宙的整体演化。目前当然这是不可能的,因为仅仅一个宇宙的历史,就包含了每个粒子从宇宙的起始到终点的各个路径。更何况,历史的总和包括每一种可能的宇宙演化路径都加在一起。
但是霍金发现,只要利用无边界条件,就能简化计算,不需要考虑每个粒子在时空中的每条路径,而是将历史总和的想法运用到具有不同曲率的弯曲时空,发现广义相对论允许各种不同曲率的宇宙存在,而具有某些曲率的宇宙,可能比其他宇宙出现的几率更大。
霍金为全球公众所知,一个主要原因是他卓越的科普成就。
他积极开展科普,创作了《时间简史》、《黑洞、婴儿宇宙及其他》、《在巨人的肩膀上》和《果壳中的宇宙》等优秀科普书籍,还和他的女儿一起创作了一套乔治系列的科普书,生动有趣地介绍了宇宙的奥秘。他的书有个特点,公式少,故事多,不过还是有点难懂。近些年来,霍金也提出了一些我们认为有些科幻的想法,如他称地球200年内会毁灭,人类只能移民外星球才能生存。他的想法奇特,想来也是不奇怪的。
除了想法特别,他还喜欢和人打赌,大家熟知的事情是他和他的好友基普•索恩的打赌。
一个青年人在21岁时便身患重病,被医生告知只能再活两年,然而在人生后来的55年中,面对身体不适、语言沟通不畅的现实,他运用智慧,或独立地、或与合作伙伴一起,将相对论与量子理论相结合,用来解释宇宙起源与支配宇宙的力量,在宇宙和黑洞等研究领域上做出了突破性贡献。
从事科研之余,他也积极从事科普书籍创作、科普演讲等,为公众带去了知识。为了促进人与人之间的交流,他也是各种科学和社会活动的常客。他的成功,离不开身边朋友家人的关心爱护,更离不开他自己的坚持和努力。他善于发现乐趣,发现希望。“如果生活没有了乐趣,那将是一场悲剧”。希望霍金一路走好,也祝所有的读者能从他的身上,除了看到天才,还能看到那份努力和乐观。