谢谢你,斯蒂芬

谢谢你,斯蒂芬

Thank You, Stephen

斯蒂芬・霍金永远离开我们了。即使在衰老和疾病的折磨中,他依然保持着狡黠的微笑和青春的不羁,而现在我们再也看不到了。他得的又是怎样的疾病啊……

虽然他去世刚刚三个月,但我们已经可以尝试平静而审慎地自问,他在物理学及其他方面,留给我们的遗产究竟有哪些。我不揣浅陋,在此尝试作一回答,既是纪念我们的友谊,也是出于我对他无限的钦佩。

斯蒂芬首先是一位优秀的物理学家,是他同时代最优秀的物理学家之一;虽然不是20世纪最伟大的科学家,但人们有时也会称他为爱因斯坦或牛顿再世,这种夸大其词他自己从未当真,连开玩笑都没有。现在,我就从他最重要的科学成就讲起。

他最重要的成就,将和他的名字永远联系在一起,他证明了黑洞是热的:它们像炉子一样散发着热量。他在1974年得出这个结论,通过复杂精确的计算,将广义相对论和基础粒子理论巧妙地结合起来。他计算出的温度今天被称为“霍金温度”,取决于黑洞的大小。黑洞越大,它就越冷。所以热的黑洞是小的。这个结果在20世纪70年代让人们大为吃惊,也让当时还不满30岁的霍金在理论物理学界声名鹊起。在他之前,没人想到黑洞可以有温度。就连斯蒂芬自己也没有,直到他完成了计算。

黑洞散发的热量今天被称为“霍金辐射”。它从未被观测到,短时间内也很难被观测到,因为它太微弱了。但是它的存在以许多不同的方式被证实,大部分的科学家都认可它是合理的。

“霍金辐射”为什么重要呢?因为它是一个与时空结构和量子力学都相关的现象。这让它成为一个重要信号,指示了当代物理学中一个重大的未决问题:寻找“量子重力”理论,即描述时空的所有“量子”特征的理论。所以当下许多研究都会使用霍金的研究成果,或致力于发展它。比如,我所在的研究小组现在正尝试用量子重力的一个可能理论来计算黑洞在被“霍金辐射”吞噬后会发生什么。

有一个美丽的公式可以总结霍金的研究成果。在这个公式中,温度作为黑洞表面质量M的一个函数出现,就是本文开头那个至为简洁的公式。

这个公式之美在于它的简洁,但最重要的是,它融合了物理学的四个重要支柱:玻耳兹曼常数k,是热力学的基本常量;光速c,是相对论的基础条件;牛顿常数G,是重力常数,也就是时空的结构;普朗克常数h,是量子力学的基础。没有任何一个公式如此优雅地将我们物理学的所有基本支柱汇聚在一起,无怪乎斯蒂芬会要求将这个公式刻在他的墓碑上。

在斯蒂芬的次要成就中,有两个尤有现实意义。斯蒂芬年轻时,与伟大的数学家罗杰・彭罗斯合作,证明了爱因斯坦的理论预测了宇宙产生是源于“大爆炸”:在这一“奇点”处,广义相对论将失效。在这之前,人们得出这个结论,是基于宇宙是完全均质的假设,而这不太现实。彭罗斯和霍金的奇点定理显示,这种简化是不必要的——它的结果使大爆炸变得合理得多。

斯蒂芬在20世纪80年代回归到大爆炸的问题,致力于证明量子理论可以如何有效地描述宇宙的诞生。他建构了一个迷人的量子重力的直觉模式,将其应用到宇宙的诞生上。今天这个模式依然在为量子重力的研究提供灵感。

有一根线串起了这些成果。年轻时,斯蒂芬着迷于爱因斯坦的伟大理论。那时,对它的应用几乎为零,研究也只限于数学领域。物理学最伟大的预测,比如黑洞和大爆炸,当时依然被认为是晦涩难懂的,靠不住的。彭罗斯加强了这些理论,他提出的数学方法显示了当足够多的物质被压缩,黑洞一定会形成。斯蒂芬则借用彭罗斯的方法来研究宇宙的起源,他的观点是,宇宙的诞生就像黑洞坍缩的时间倒流版本。

在澄清了爱因斯坦的广义相对论将在黑洞内部和原初宇宙中失效之后,斯蒂芬开始考虑量子效应。就这样,他发现了“霍金辐射”。在之后的年月中,他尝试充分利用量子力学,从量子角度来重新考虑宇宙起源问题。所有这些问题依然没有解决。但今天在对它们的讨论中,经常听到霍金的名字或他的观点被提及。

我的总结并不能穷尽霍金的理论研究活动,但我希望让读者对他在物理学上的贡献有一个基本的认知。

但是,我认为,他的伟大还不在这里。

他真正的伟大之处在于他的人性、他的品格。他被束缚在轮椅上,逐渐丧失了对身体所有肌肉的控制。我最后一次见他是在斯德哥尔摩,当时他连转动眼球都很困难了。他是靠转动眼球与人交流:一个电子仪器通过一个小摄像机读取他的眼球动作,多亏了这个仪器,斯蒂芬可以控制电脑,费力地打出一个个字母,构成一个个单词,然后由一个声音合成器读出来。看着他经历这种耗费心神、极度缓慢的折磨,真是令人心痛。

然而,这种合成的声音传遍了全世界。斯蒂芬成功地让这独特的金属声音成为自己的,将其变成传达他非凡智慧和反讽的,几乎自然的媒介。他从未丧失信心。在身体状况不断恶化的情况下,他还在不断地产出优质的物理研究成果。在看似不可能的境况里,他写出了一本书,并取得了巨大成功。书在出版后的30年里,卖掉了一千多万册,直到今天还在继续被阅读。他通过这本书和全世界的年轻人谈话,令他们惊异,激励他们研究宇宙。

虽然斯蒂芬很不幸,饱受恶疾折磨,但他也是幸运的,生于英国一个优秀知识分子家庭,天赋异禀,受到了第一流的教育。疾病的发展也比最初预测的要缓慢得多。他作为一个科学家的价值,以及他之后获得的名气,让他取得了重大成就,这是和他境遇相似的人可望而不可即的。但是即使把这些因素都考虑在内,斯蒂芬特立独行的气质,和任何磨难都无法折损的青春的精神,也给世人上了关于人性的宝贵一课,关于对生活的热爱、智慧,以及永不满足的好奇心。

我们在斯德哥尔摩会面那次,和他的交流非常困难,让人难过,第二天,斯蒂芬在市里一个巨大的剧院发表了演讲。他来到台上,带着他传奇的微笑,传奇的轮椅,通过移动眼球来播放提前录制好的演讲。他谈到理解黑洞未来的终极尝试,讲了几个笑话,温和地嘲弄法国人,戏谑地谈论生活的意义,态度不恭而叛逆,嘴唇上始终挂着一缕微笑。全场观众都为他着迷。他最后一句话,依然是关于热爱生活的不屈不挠的宣言,用的是他惯用的含混修辞:“你确实可以从黑洞中逃出来。”

斯蒂芬确信,人死后生命不会再以任何形式继续。像许多科学家一样,他喜欢用“上帝”这个词来表示强调和渲染效果,但他是一个不折不扣的无神论者,没有模棱两可,没有不确定,他的话清晰而斩钉截铁。他并没有从任何超越性的存在中寻找慰藉或者汲取力量。他被最缠人的疾病禁锢,将他和我们连在一起的那根线越来越细。但是他终其一生都怀着一种灼热的激情——他开玩笑,对全世界说话,传达幸福和欢乐,激发新一代人带着他的热情跟上他的步伐。这对我们这些爱抱怨的人而言,难道不是了不起的一课吗?这不就是斯蒂芬留给我们的无限珍贵的礼物吗?生活、好奇心、思想和智慧那无比光明的力量。

现在把他和我们连在一起的最细的线已经被切断了。在他像所有事物一样,融进他热爱的浩瀚无垠的宇宙中,永远消失之前,斯蒂芬依然停留了一会儿,在我们的科学、我们的记忆、我们的感情、我们的思想中面容鲜活,栩栩如生。谢谢你,斯蒂芬。

(《晚邮报》2018年6月24日)

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