費德里克·勒維諾 克洛伊·杜朗·帕羅迪

英國天才天體物理學(xué)家史蒂芬·霍金是公認(rèn)的引力奇點之父。讓我們回顧他傳奇的一生。

史蒂芬·霍金因其幽默感和自嘲而聞名于世。他紀(jì)念巴茲·奧爾德林——第二位在月球上行走的人時，可能會對其報之一笑，說道：“我們失去了歷史上最偉大的頭腦之一，他幫助我們探尋宇宙最深處的奧秘?！闭\然，他是天才。但是請不要將他與牛頓或愛因斯坦類比?！氨M管如此，他依然是一位偉大的科學(xué)家，并為愛因斯坦和其他人所創(chuàng)造的理論作出了重要而持久的貢獻(xiàn)?！迸c其共事許久的法國物理學(xué)家蒂博，達(dá)穆爾說道。宇宙理論家、天才科普者、社會事業(yè)的挑戰(zhàn)者與捍衛(wèi)者、傳媒巨星史蒂芬·霍金隨著其身體的逐漸衰弱而冉冉升空。他從沒有被世事愚弄過。

霍金1942年1月8日出生于牛津，是熱帶病專家弗蘭克·霍金的長子。其母伊莎貝爾·霍金曾在牛津大學(xué)學(xué)習(xí)哲學(xué)、政治學(xué)和經(jīng)濟學(xué)，在那個時期，只有極少數(shù)女性能夠進入牛津大學(xué)學(xué)習(xí)?；艚鸪錾鷷r是一個外表正常的可愛嬰兒。后來，他進入一所應(yīng)用前衛(wèi)教學(xué)法，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)校，成為了一名普通學(xué)生。直到8歲時，霍金才能夠正確閱讀。在學(xué)生生涯中，霍金從未展現(xiàn)出天才跡象，盡管他的同學(xué)們已經(jīng)對他的數(shù)學(xué)天賦印象頗深。直到1959年，霍金進入牛津大學(xué)，其才智方得到充分發(fā)展。

在數(shù)學(xué)領(lǐng)域進行了一些嘗試后，霍金轉(zhuǎn)向了物理學(xué)領(lǐng)域。大學(xué)期間，他并沒有付出太多努力，反而將大部分時間用來培養(yǎng)自己與同學(xué)之間的關(guān)系，他參加了牛津?qū)W院劃艇會俱樂部，并成為了一支劃艇隊的舵手。1962年畢業(yè)后，霍金來到劍橋大學(xué)繼續(xù)攻讀宇宙學(xué)博士研究生。他想要回答困擾他已久的問題：“為什么會有一個宇宙，為什么我們存在？”在此期間，霍金與修讀西班牙中世紀(jì)詩歌的學(xué)生潔恩·懷爾德墜入愛河。一年后，因為越發(fā)頻繁的摔倒與行動不便，霍金被診斷為患有不可治愈的神經(jīng)退行性病變，即漸凍人癥。在其21歲時，醫(yī)生預(yù)期他只剩下兩年壽命。直到他55年后逝世，這把達(dá)摩克利斯之劍始終高懸于他的頭顱之上。未婚妻潔恩·懷爾德始終沒有放棄他，這將他從這項裁決所導(dǎo)致的抑郁中拯救出來。她試圖激起他的斗志，并鼓勵他繼續(xù)自己的工作?；艚饏拹菏?，因此重振旗鼓。

1965年，霍金與潔恩結(jié)婚，二人生下了3個孩子：羅伯特、露西和蒂姆。同年，在英國物理學(xué)家丹尼斯·夏瑪?shù)闹笇?dǎo)下，霍金開始撰寫他的博士論文，試圖探索宇宙膨脹的關(guān)聯(lián)與結(jié)果。在這一時期，大多數(shù)物理學(xué)家都樂于關(guān)注微觀粒子的量子世界，而他卻更喜歡探索由萬有引力理論所調(diào)控的無限大的宏觀世界，即愛因斯坦的廣義相對論?！八踔脸蔀榱诉@一領(lǐng)域最偉大的理論家之一?！彼那皩W(xué)生、朋友，物理學(xué)家克里斯托弗·加爾法德說道。

是時，無限靜止宇宙學(xué)說盛行，宇宙在空間與時間上永恒不變。這一全然排除了大爆炸的學(xué)說并不足以解釋宇宙中的所有現(xiàn)象?；艚鹋c數(shù)學(xué)家羅杰，彭羅斯一起建立了彭羅斯一霍金定理，證實了在宇宙廣義相對論被運用前，宇宙存在著一個量子開端，即物理學(xué)家所謂的“奇點”。霍金和彭羅斯因此成為了搭建微觀世界與宏觀世界橋梁的先驅(qū)者。

兩位理論家在研究工作中發(fā)現(xiàn)了宇宙中許多其他的量子奇點：即18世紀(jì)提出的著名的黑洞理論，愛因斯坦曾證明其存在。黑洞是在恒星燃燒殆盡其自身的所有碳?xì)淙剂希錃夂秃猓┖筇s的死星。這種坍縮會產(chǎn)生巨大的引力，以至于所有的物質(zhì)和光線在穿越其范圍時都無法逃逸。最大的黑洞質(zhì)量可達(dá)太陽系的數(shù)十億倍。根據(jù)霍金和彭羅斯的觀點，我們應(yīng)該將量子物理學(xué)運用于對黑洞的解釋中，擺脫愛因斯坦的經(jīng)典物理學(xué)。因此，他們提出了奇點理論。第一個黑洞是在1971年被發(fā)現(xiàn)的。但黑洞是如何抓住物質(zhì)，以至于沒有任何物質(zhì)和光線能夠從中逃逸的呢？我們必須運用一個間接的方式來解釋它。當(dāng)一個天體即將被黑洞吞噬時，其被加熱材料會發(fā)出相當(dāng)可觀的可偵測X射線。至于黑洞，它是否真的讓任何事物都無法逃逸？

這一次，霍金又通過數(shù)學(xué)方法證明了量子起源的熱輻射從黑洞中逃逸，展現(xiàn)了他的天賦?？死锼雇懈ァぜ訝柗ǖ陆忉尩溃骸盎艚鸺僭O(shè)了一個量子粒子正在穿越黑洞。經(jīng)過大量計算，他得到了一個令人驚訝的結(jié)果：這顆量子粒子的其中一部分成功逃逸了！”充滿懷疑精神的霍金多次重復(fù)計算，并始終得到同一結(jié)果。這讓他不得不提出這樣的觀點：黑洞不是全然“黑”的，而是“灰”的。自1974年其結(jié)論發(fā)表以來，這一歷史性的發(fā)現(xiàn)在物理學(xué)界引發(fā)了一場真正的“大爆炸”。但經(jīng)其他一些物理學(xué)家通過不同方法取得相同的結(jié)果后，質(zhì)疑他的人不得不承認(rèn)他是對的。黑洞確實存在著蒸發(fā)現(xiàn)象，這可能導(dǎo)致它們在數(shù)十億年后消失。

為什么這一發(fā)現(xiàn)沒有為霍金帶來一個諾貝爾物理學(xué)獎呢？很簡單，因為這一輻射尚未被觀測到。單憑理論工作無法獲得諾貝爾獎，它需要被實驗證實。天體物理學(xué)家斯諾瑪·桑切斯認(rèn)為，這還需要很長時間：“因為黑洞產(chǎn)生的熱輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于宇宙背景的熱輻射。”霍金在他的一生中，從未放棄希望，因為他的研究預(yù)設(shè)了無數(shù)微型黑洞的存在。黑洞越小，輻射越強烈。然而，直至他逝世，也沒有科學(xué)家觀測到這一現(xiàn)象。

輻射存在的益處在于，理論上存在著提取有關(guān)黑洞內(nèi)部特性信息的可能性。這有點像通過分析火災(zāi)的煙霧與灰燼，重現(xiàn)燒毀木材的性質(zhì)。這是20世紀(jì)70年代人們最初所相信的研究方法。但霍金通過宣布他的計算，表明在輻射中沒有任何信息，立刻毀滅了這一希望。我們需要清楚知道：吸收一頭牛和吸收同樣質(zhì)量的鉆石會產(chǎn)生完全相同的輻射。宣告信息缺失在學(xué)界引發(fā)了一場新的“地震”，因為它引起了對宇宙概念的質(zhì)疑。這與拉瓦錫原則相悖，拉瓦錫原則指出：“沒有東西失去，沒有東西產(chǎn)生，一切都在互相轉(zhuǎn)化?！比绾谓忉屵@一悖論呢？為激勵同行，霍金曾開玩笑地打賭說，沒有人能證明他是錯的。此后幾年，一些理論家提出了巧妙的解決方案，展示了被吞噬物體的殘留情況，但缺乏真正的說服力。直到1997年，他自己的量子研究工作和一名阿根廷物理學(xué)家的研究工作使他認(rèn)識到，輻射后信息可以繼續(xù)存在，他因而輸?shù)袅俗约旱馁€注。2012年，希格斯玻色子（一種質(zhì)量載體的基本粒子）的發(fā)現(xiàn)使得他輸?shù)袅肆硪毁€注，他曾說過，這一粒子只會在大型強子對撞機中被偵測到。

即便黑洞具有致命的吸引力，霍金也從未停止過對宇宙起源的追求。1983年，霍金與其圣巴巴拉大學(xué)的好友詹姆斯·哈特勒一起，為宇宙的創(chuàng)造提供了數(shù)學(xué)解釋，在其理論中，上帝沒有任何位置。他們的研究并不深入細(xì)節(jié)，他們認(rèn)為，宇宙會從一個模糊的量子幾何圖形開始出現(xiàn)，它類似于一個沒有邊界的球形表面。這一模型最為卓越的一點是，它從數(shù)學(xué)角度解釋了時間的出現(xiàn)。

在霍金的整個研究生涯中，疾病持續(xù)地阻礙著他的工作。30歲時，霍金被“釘”在了輪椅上，言談開始產(chǎn)生問題，只有那些親近他的人能理解他的言語。1985年，他感染了嚴(yán)重的肺炎，醫(yī)療團隊建議其妻子潔恩終止維生系統(tǒng)的運行。她拒絕了。但輔助他呼吸的氣管切開術(shù)使他從此再也無法發(fā)聲，這讓他不得不使用聲音合成器進行交流。但沒有什么能夠阻止霍金繼續(xù)他的研究。1988年，他出版了自己的第一部科普作品《時間簡史》，作品銷售超過1000萬冊。這本書為他帶來了世界范圍內(nèi)的聲譽，特別是因為出版商把其照片印在書的封面上。一個神話因此誕生：一名純粹的學(xué)者通過其智慧解答宇宙奧秘的神話。事實上，霍金是被那些努力深化他豐富的直覺的優(yōu)秀學(xué)生們所包圍的。加爾法德記得，霍金老師要求嚴(yán)格，卻充滿幽默感，允許他們“看一看研究能夠帶來什么樂趣”。他確信科學(xué)屬于每一個人，并且需要傳播。在這一點上，他做得如此出色，以至于后來他變成了“搖滾明星”，所到之處皆受到其崇拜者的歡迎，被好萊塢明星贊美，受白宮邀請，在《星際迷航》中扮演他本人，在搖滾樂隊平克·佛洛伊德的作品中發(fā)聲，并在《辛普森一家》系列動畫片中擁有自己的角色。

他自比為一個偵查員，分享他對外星人存在的信念，同時警告大家不要與之接觸，他在英國的衛(wèi)生系統(tǒng)受到威脅時聲援它，他“鼓勵”人們離開太陽系，以更好地警告我們環(huán)境正遭到破壞，他捍衛(wèi)巴勒斯坦人，告誡人工智能和技術(shù)武器發(fā)展所帶來的危險，他有多重立場，其話語被視為權(quán)威之言。與此同時，他還盡可能地過著自己的生活：去北極旅行或是體驗失重飛行。天才還是偶像？他是人類面對障礙時能夠完成一切的榜樣。即便他被剝奪了一切，即便死亡已經(jīng)來到他的腳邊，他仍然過著自己想要的生活。在這一點上，他是我們的典范。

[譯自法國《觀點》]